Перемешивание осевое и радиальное

Отклонения от поршневого или пробкового режима течения являются следствием осевого рассеяния под влиянием одного или нескольких из следующих факторов 1) радиального градиента скорости в канале 2) турбулентной диффузии или перемешивания и 3) молекулярной диффузии. Тейлоровская диффузия, обсуждавшаяся в разделе 3.8, есть результат как градиента скорости, так и молекулярной диффузии и перемешивания в радиальном направлении. Даже при отсутствии молекулярной диффузии и перемешивания растворенное вещество (метка) распределено в аксиальном направлении, если существует градиент скорости. Степень такого осевого рассеяния может быть рассчитана, если известен градиент скорости (как при ламинарном течении в круглой трубе, где скорость представляет собой параболическую функцию радиуса). Осевое рассеяние в жидкостях, текущих в каналах без насадок, почти полностью определяется градиентами скорости. В противоположность этому, в однофазном потоке через слой малых частиц одинакового размера режим течения весьма близок к поршневому, если размер слоя насадки велик по сравнению с размером частиц. В этом случае профиль скорости совсем плоский, вследствие чего осевое и радиальное рассеяния происходят [c.148]

Реактор идеального вытеснения (РИВ). Реакционная смесь движется в режиме идеального вытеснения, если скорости всех элементов смеси в произвольном сечении реактора равны между собой (поршневой режим), т. е. отсутствует осевое перемешивание, а радиальное перемешивание считается идеальным. [c.77]

Работами Тейлора [14, 15, 81, 82] и других исследователей [85, 86] показано, что осевая дисперсия введенного в поток вещества, вызываемая неравномерным профилем скоростей и радиальным перемешиванием под влиянием молекулярной диффузии, может быть оценена коэффициентом осевого перемешивания. [c.34]

Важным свойством зернистого слоя является турбулентная диффузия как в радиальном, так и в осевом направлении. Радиальная турбулентная диффузия объясняется беспорядочным потоком частиц вещества через каналы слоя или перемешиванием сходящихся струй потока. Осевая турбулентная диффузия является результатом смешивания струй, проходящих по каналам между зернами. При этом играет также роль скорость потока, измеряющаяся в различных точках сечения слоя. Радиальная диффузия имеет большое значение для теплообмена с охлаждающей рубашкой. Влияние же осевой диффузии, вообще говоря, мало. Критерий Пекле для радиальной диффузии, учитывающий диаметр частицы [c.185]

Метод представления данных, использованный в этих работах, рассматривает квазигомогенную систему, возможно, с некоторым распределением скорости. По Тейлору ламинарный поток в круглой трубе без насадки, вследствие перемешивания, за счет молекулярной диффузии и радиального изменения скорости, может быть представлен как ноток с равномерной по сечению средней скоростью, на который наложено перемешивание. Последнее характеризуется коэффициентом эффективной осевой дисперсии. [c.300]

Для того чтобы построить модель реактора без перемешивания, рассмотрим случай, когда реакционная смесь с концентрацией Со и безразмерной температурой т]о подается в трубчатый реактор и проходит в осевом направлении 1 без турбулентного перемешивания и с одинаковой по сечению трубы линейной скоростью и. Радиальные градиенты скорости, концентрации и температуры отсутствуют, а последние две величины изменяются в осевом направлении. Целью построения математической модели является описание зависимости их значений от времени и координаты. [c.16]

При перемещении вверх вращающейся турбины, расположенной вблизи дна аппарата, возникали метастабильные осевые линии тока, характерные для перемешивания пропеллерной мешалкой. Это визуально наблюдали в опытах с суспензией мелких твердых частиц. Когда турбину поднимали выше определенного уровня, осевые линии тока переходили в радиальные. [c.38]

На основе этих факторов возможно создание самых разнообразных реакционных аналогов аппаратов, существенно отличающихся своей формой от традиционно используемых в промышленности. Так, в вихревом реакторе пиролиза твердого топлива применен ввод закрученных пылегазовых струй из осевой области, когда вводимый поток, расширясь, движется от оси к периферии, а не наоборот. При этом движении направление газовой и твердой фаз совпадает, но вследствие значительной разности в весе траектория и составляюш,ие скорости их движения различны. Газовый поток тормозится очень быстро, а твердая фаза, имеющая большую массу и значительную радиальную составляющую скорости по сложной криволинейной траектории, преодолевает путь от окон-прорезей до стенки реактора. Как раз эта особенность ввода и форма движения газового потока твердой фазы обусловливает высокую степень перемешивания во всем объеме реактора, создавая одинаковые условия во всех его точках, что и обеспечивает достижение положительного эффекта в процессе пиролиза. [c.263]

Другим примером, иллюстрирующим различие времен пребывания, может служить рассмотрение профиля скоростей при движении жидкости по трубе (см. рис. II-10, стр. 45). Различия в скоростях по сечению наиболее велики при ламинарном течении. Поэтому частицы, движущиеся вблизи оси трубы, обгоняют частицы, движущиеся ближе к ее стенкам, и находятся в трубе значительно меньшее время, чем последние. При турбулентном течении скорости распределены по сечению трубы более равномерно. Однако и в данном случае время пребывания разных частиц жидкости неодинаково, что обусловлено турбулентными пульсациями, под действием которых происходит перемешивание частиц, или турбулентная диффузия различные частицы движутся в разных направлениях по отношению к движению основной массы потока, в том числе и в поперечном (радиальная диффузия), и в продольном (осевая диффузия). Осевая диффузия может как совпадать по направлению с движением основной массы потока, так и быть направлена в обратную сторону, в результате чего возникают различия во времени пребывания частиц жидкости. Радиальная же диффузия, выравнивая профиль скоростей, наоборот, сближает время пребывания разных частиц. [c.117]

Ячеечная и ди( х )узионная модели, хотя и широко используются на практике, но не могут точно описать структуры потоков во всех реальных аппаратах. Поэтому кроме них разработаны другие модели некоторые из них характеризуются не одним, а ббльшим числом параметров. Такова, например, двухпараметрическая диффузионная модель, параметрами которой являются коэффициенты перемешивания в осевом и радиальном направлениях. [c.126]

Вторичная циркуляция VI) имеет суш,ественное значение для процесса перемешивания, так как при ее отсутствии не может быть и речи о конвективном перемешивании в аппарате. Величина V связана с насосным эффектом мешалки У, т. е. интенсивностью потока жидкости, отбрасываемого лопатками мешалки в радиальном и осевом направлениях. [c.102]

В промышленности для перемешивания в основном используют механические мешалки с вращательным движением. При работе таких мешалок возникает сложное трехмерное течение жидкости (тангенциальное, радиальное, аксиальное) с преобладающей окружной составляющей скорости. Тангенциальное течение, образующееся при работе всех типов мешалок, является первичным. Обычно среднее значение окружной (тангенциальной) составляющей скорости (ш ) существенно превышает средние значения как радиальной w ), так и аксиальной, или осевой (ш ), составляющих. [c.150]

Для организации потока наиболее часто используют отражательные перегородки, основное назначение которых - уменьшение окружной составляющей скорости при соответствующем увеличении осевой и радиальной составляющих. Для увеличения в аппарате насосного эффекта служат направляющие трубы (диффузоры). Их применяют как при ламинарном, так и при турбулентном режиме перемешивания, причем в первом случае в сочетании со шнековыми, а во втором-с пропеллерными (винтовыми) мешалками. [c.158]

В аппаратах большой высоты на валу располагают несколько пар лопастей, повернутых относительно друг друга на 90°, с расстоянием между ними, равным (0,3—0,8) д.. Здесь преобладает радиальное перемещение жидкости, причем последняя вовлекается вращающимися лопастями во вращательное движение и свободная поверхность уровня, как уже известно (см. главу I), приобретает форму, близкую к параболоиду вращения. Осевая составляющая движения жидкости очень мала, ее циркуляция в аппарате незначительна и перемешивание происходит с небольшой интенсивностью. Большая площадь свободной поверхности уровня способствует всасыванию воздуха. Во избежание большой глубины воронки (высоты параболоида) окружная скорость на концах вращающихся лопастей на практике редко превышает [c.178]

Для интенсивного перемешивания жидкостей с вязкостью до 10 Па-с широко используются быстроходные пропеллерные мешалки, окружная скорость которых достигает 10 м/с. Рабочим органом этой мешалки являются лопасти (от 2 до 6) с непрерывно изменяющимся наклоном, прикрепленные к втулке по внешнему виду мешалка похожа на пропеллер самолета или гребной винт (рис. 1У-2, а). Мешалка сидит на валу, часто соединенном непосредственно с электромотором, и при своем вращении создает радиальное и осевое движение жидкости (наряду с вращательным). В результате возникают циркуляционные потоки жидкости, схематически показанные на рис. 1У-2, а. Объем циркулирующей жидкости в единицу времени является важной характеристикой мешалки и называется насосным эффектом К . Последний уменьшается с ростом вязкости жидкости, понижая эффективность мешалки. [c.179]

Форма фронта кристаллизации определяется соотношением осевого и радиального градиентов температуры, которые зависят от тепло- и массопереноса в расплаве и над ним. Перенос теплоты в расплаве при выращивании кристаллов методом Чохральского осуществляется конвекцией и только в тонком диффузионном слое у фронта кристаллизации кондуктивным способом. Конвекция — это перенос тепла потоками вещества. Причинами конвекции являются 1) неодинаковая плотность жидкости, обусловленная градиентом температуры (естественная, или свободная конвекция) и 2) принудительное перемешивание жидкости (принудительная конвекция). [c.209]

Мотор-редуктор является одним из сложных элементов аппарата для перемешивания жидких сред, требующий тщательной центровки с валом мешалки. Выходной вал мотор-редуктора должен испытывать минимальные колебания от действия динамических систем аппарата. Радиальная н осевая силы, воспринимаемые этим валом, должны быть [c.57]

Целью гидродинамического расчета является определение основных локальных или осредненных характеристик поля скоростей в объеме аппарата, а также значений осевой и радиальной сил, действующих на мешалку, глубину воронки и мощность перемешивания. [c.81]

Сложное трехмерное движение жидкости в аппаратах с механическим перемешиванием с трудом поддается теоретическому описанию. Имеющиеся в значительной мере упрощенные решения и экспериментальные измерения показывают, что наибольшие значения имеют окружные скорости жидкости, вовлеченной во вращательное движение мешалкой. В центральной части (при значениях текущего радиуса от нуля до радиуса мешалки) жидкость вращается аналогично вращению твердого тела, т. е. окружная скорость движения увеличивается пропорционально текущему значению радиуса внутри вращающейся жидкости и г. В периферийной зоне окружная скорость жидкости обратно пропорциональна текущему значению радиуса и г поскольку в этой зоне уже нет активного воздействия лопастей мешалки и сказывается тормозящее действие стенок аппарата и радиальных перегородок. Интенсивность всех видов движения жидкости - тангенциального, радиального и осевого - зависит прежде всего от частоты вращения мешалки, а также от многочисленных иных факторов диаметра 8-3434 113 [c.113]

Расчет реактора вытеснения непрерывного действия (трубчатого или колонного типа) также основан на интегрировании по времени (или по длине реактора, что то же самое) ур-ний скорости реакции, средней степени полимеризации совместно с ур-ниями теплового баланса (ур-ниями скорости выделения и отвода тепла). Модель идеального вытеснения предполагает в первом приближении допущение, что среда в трубе движется подобно поршню. Перемешивание различных элементов среды в направлении движения потока отсутствует. Реальные аппараты описываются с помощью более сложных моделей, учитывающих радиальную и осевую диффузию и т. д. (см. Полимеризация в массе). [c.451]

При тангенциальном течении жидкость в аппарате движется преимущественно по концентрическим окружностям, параллельным плоскости вращения мешалки. Перемешивание происходит за счет вихрей, возникающих на кромках мешалки. Качество перемешивания будет наихудшим, когда скорость вращения жидкости равна скорости вращения мешалки. Радиальное течение характеризуется направленным движением жидкости от мешалки к стенкам аппарата перпендикулярно оси вращения мешалки. Осевое течение жидкости направлено параллельно оси вращения мешалки. [c.254]

При числах Ке>4000 вклад составляющей переноса массы в осевом направлении за счет перемешивания газа (дисперсия массы) мало зависит от величины Ке и составляет 5% при длине трубы 10 м. Объясняется это тем, что уже при Ке>10 перемешивание газа в осевом направлении велико и значение числа Пекле диффузионного неизменно (Ред 2), а значение числа Пекле теплового при Ке>4000 также неизменно (Рет= 2). Аналогично в радиальном направлении при Ке>100 величина Ред 12 [15], то же можно сказать и о числе Пекле тепловом, а для перемешивания газа в радиальном на.-правлении при Ке>100 число Ред 12, при Ке>4000 число Ре1 12. [c.96]

Математическая модель дает хорошее совпадение расчетных кривых с экспериментальными данными для условий перемешивания, не выходящих за пределы равномерного осевого и радиального распределения твердой фазы, среднеквадратичное отклонение не превышает 11%. [c.110]

Однако более общий случай распределения концентраций веществ но высоте колонного барботажного биореактора описывает диффузионная модель, область применения которой охватывает режимы прямоточного взаимодействия газового и жидкостного потоков и малых относительных скоростей газа и жидкости при противотоке. Параметром, характеризующим однопараметрическую диффузионную модель (в предположении о незначительной неравномерности перемешивания в радиальном направлении), является коэффициент осевого перемешивания или число Пекле Ре = тЬфь- Система уравнений модели имеет вид [c.157]

Если можно пренебречь диффузией вдоль оси реактора и принять йг г) = onst (перемешивание в поперечном направлении настолько интенсивно, что радиальные градиенты температуры и концентрации отсутствуют), получим идеальную проточную трубу с поршневым движением потока (модель идеального вытеснения) здесь г — радиус. Очевидно, что в действительности идеальных проточных труб, так же как и идеальных смесителей, не существует. Во всяком случае, при составлении баланса можно ограничиться односторонним осевым движением потока в направлении 2 и придать уравнениям баланса после учета условий (11,21) и упрощения следующий вид [c.152]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Качественное исследование систем уравнений, оиисывающих стационарные режимы работы гетерогенных каталитических реакторов, свидетельствует о множестве стационарных состояний. Причинами множественности стационарных состояний являются нелинейности кинетики химических реакций, а также транспортные эффекты, среди которых наиболее существенны тепло- и массоперенос между поверхностью зерен катализатора и реакционным потоком, перемешивание потока в радиальном и осевом направлениях отвод (подвод) тепла, выделяющегося (поглощающегося) в ходе химических реакций [1, 2]. [c.281]

Можно рассматривать аппарат состоящим из ряда последовательно соединенных ячеек, в каждой из которых происходит полное перемешивание (ячейковая модель). Часто считают, что продольное перемешивание может быть описано уравнением диффузии, в которое вместо коэффициента диффузии вводится коэ( ициент продольного перемешивания (диффузионная модель). Этот коэффициент учитывает на только диффузию в осевом направлении, но также диффузию в радиальном направлении, обусловленную неравномерностью распределения потоков по поперечному сечению аппарата. Коэффициент продольного перемешивания больше коэффициента турбулентной диффузии, но с увеличением скорости, потока разница между этими коэффициентами сглажи- [c.238]

Применение плоских фильтров, допустимое при измерениях статической водоотдачи, для динамических условий не может быть рекомендовано из-за трудностей организации потока над коркой и неравномерного ее размыва. В приборе К. Ф. Жигача и Л. К. Мухина по существу создается перемешивание, интенсивность которого не поддается учету. И в этом случае возникают неопределенные условия размыва корок. Более совершенны приборы, разработанные У. Д. Мамаджановым. В них осуществляются осевой поток с заданными скоростями и радиальная фильтрация. Циркуляция создается электронасосом Кама . [c.292]

Двухпараметрическая модель учитывает перемешивание потока не только в продольном, но и в радиальном направлении. Радиальная диффузия выравнивает профили скоростей концентрации реагентов, температур и сближает время пребывания отдельных частиц в реакторе. Радиальное перемешивание всегда полезно, но оно неразделимо св.чзано с осевым. В дальнейшем будет рассматриваться только однопараметрическая диффузионная модель, т. е. радиальная диффузия не будет приниматься во внимание. [c.118]

Наиболее полно сепарация пылегазовых смесей изучена В. А. Успенским и В. Е. Кирпиченко [7, 8], которые рассчитали радиальное распределение концентрации аэрозоля вследствие градиентной диффузии на различных расстояниях от кольцевого периферийного источника в цилиндрической камере с осевым осесимметричным потоком при постоянном коэффициенте диффузии по радиусу. Результаты расчета) показывают, что диффузионный поток мелкодисперсного вещества уменьшает радиальный градиент его концентрации по мере осевого перемещения от источника на расстоянии х= = (36...40). х — осевое расстояние от источника, Н--радиус камеры) происходит практически полное перемешивание аэрозоля с несущим потоком. Помимо указанных факторов при разделении пылегазовых смесей ощутимое отрицательное действие может оказывать конвективный радиальный поток пылевых частиц, вызванный радиальным градиентом давления. Кроме того, в закрученном потоке в области свободного вихря (Шт / = onst) на частицу может действовать сила, противодействующая центробежной и обусловленная влиянием вязкости и радиальным градиентом тангенциальной составляющей скорости несущего потока Шх. Под действием разности скоростей в диаметрально противоположных точках частицы в окружающей ее малой области может возникнуть циркуляция, несущей среды. При этом появляется сила, выталкивающая частицу в направлении увеличения Шт (уменьшения г). Из рассмотрения равновесия частицы кубической формы под действием перепада давлений и центробежной силы выявлено [7, 8], что для радиального равновесия частицы необходимо, чтобы ее плотность превышала плотность несущей среды. Для расчета минимального отношения плотностей фаз смеси предложено выражение [c.169]

При перемешивании высоковязких сред, обладающих большими силами внутреннего трения, такой способ передачи энергии экономически невыгоден, а часто и практически неосуществим. В аппаратах для перемешивания этих сред необходимо обеспечивать более равномерное распределение скоростей потоков жидкости, преимущественно с ламинарным режимом течения в объеме всего аппарата. Для большинства конструкций аппаратов, предназначенных для перемешивания высоковязких сред, характерно наличие замкнутых осевых циркуляционных контуров с движением жидкости в одном направлении по центральной части аппарата и в противоположном направлении по кольцевой периферийной области. Отличительными особенностями тихоходных перемешивающих устройств являются большие размеры мешалок по диаметру и высоте аппарата. Основные типы тихоходных мешалок, рекомендации по их использованию, пределы применения расчетных зависимостей для нормализованнь. х мешалок и некоторые расчетные параметры приведены в табл. 22. Приведенные в табл. 22 обозначения соответствуют о — радиальные зазоры между корпусом и мешалкой или между направляющей трубой и шнеком / — шаг винтовой линии Вл — ширина витка ленты или ширина лопасти рамной вешалки Вш — ширина (высота) витка шнека (1,05- 1,15) — диаметр направляющей [c.154]

Мешалки. Пропеллерные, турбинные, плосколопастные мешалки н различные модификации мешалок этих типов обычно крепят на вертикальном валу, установленном вдоль оси аппарата, Пропеллерные мешалки, укрепленные на валу, проходящем через боковую стенку смесителя (применяемые для перг-мешивания взаимно растворимых жидкостей в крупных аппаратах), в жидкостной экстракции не используют. Пропеллерные мешалки, создающие осевые потоки жидкости, применяют для перемешивания маловязких жидкостей, причем желательно устанавливать нх таким образом, чтобы они создавалп потоки, направленные вниз. Турбинные и плосколопастные мешалки в аппаратах с отражательными перегородками (рис. 220, а) создают радиальные потоки. В отсутствие отражательных перегородок эти мешалки вызывают вращательное движение жидкости вокруг центрального вала. [c.454]

Каждая лопасть нарезки во взаимодействии с соответствующим месильным зубом представляет собой непрерывный пластицирующий смесительный агрегат, действие которого постоянно усиливается в серии таких же последовательно включенных элементарных агрегатов. Объем материала, подверженного усилиям сдвига в пространстве каждой пары лопасть — зуб, мал. Интенсивность перемешивания усиливается в результате того, что месильные зубья, заходящие в зазоры между лопастями, вызывают относительное смещение частиц продукта в радиальном и осевом направлении. Таким способом достигается интенсивное усилие сдвига в микрозонах, определяющее высокое качество диспергирования во всем агрегате, что и обеспечивает хорощее измельчение и распределение красящего вещества. Ко-кнетер с открытым корпусом червяка показан на рис. 4.39. [c.227]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология