Диффузионная модель структуры потоко

Диффузионная модель. Структура потока жидкости предполагает наличие обратного перемешивания, характеризуемого коэффициентом турбулентной диффузии [c.125]

В предположении, что в потоках пара и жидкости существует продольное перемешивание, описание колонны включает следующие дифференциальные уравнения, характеризующие распределение концентраций в потоке по высоте насадки с использованием диффузионной модели структуры потоков [30] [c.144]

Охарактеризуйте ячеечную и диффузионную модели структуры потоков. При каких условиях с помощью этих моделей можно принимать, что тот или иной аппарат близок по гидродинамической структуре к МИВ или МИС [c.92]

При анализе противоточной многоступенчатой экстракции уже отмечалось, что реальный процесс экстракции в колоннах с непрерывным контактом фаз при движении их потоков в режиме, отличающемся от идеального вытеснения (ИВ), нередко удобно рассматривать как процесс в цепочке (каскаде) ступеней идеального перемешивания (ИП). При этом не происходит подмены поверхностной либо смешанной задачи, как при расчете по "методу ВЭТС" (см. разд. 10.12.5), поскольку здесь используется ступенчатая модель структуры потока, а не массопереноса (как в "методе ВЭТС") т.е. здесь можно говорить о подмене задачи структуры потока. Расчет на основе непрерывной диффузионной модели структуры потока значительно сложнее, а при Ре > 20 (что характерно для промышленных ко- [c.1132]

Дифс ренциальное уравнение однопараметрической диффузионной модели. Структуру потока, соответствующую однопараметрической диффузионной модели, можно представить так некоторая технологическая среда перемещается со средней линейной скоростью и в продольном канале, вдоль которого происходит перемешивание [c.106]

Применяя диффузионную модель структуры потока в аппарате, с учетом уравнения (1,48), находим [c.68]

Кроме рассмотренных, известны и другие модели структуры потоков, предложенные для специальных случаев. Так, применительно к псевдоожиженному слою разработана и исследована [68] двухфазная модель с поршневым течением фаз и обменом между ними. Для реакторов с неподвижным слоем катализатора предложена [69, 70] модель структуры потока, по которой неподвижный слой представляет собой ряд параллельных диффузионных каналов с различной степенью перемешивания и с примыкаю- [c.30]

При X—>-1 и п— -с , как было показано ранее (с. 118), выражения для Mi,h трансформируются в уравнения моментов диффузионной модели с застойными зонами. При п—рециркуляционная модель с застойными зонами переходит в модель идеального вытеснения с застойными зонами. В табл. 4 приведены выражения для моментов С-кривой наиболее распространенных моделей структуры потока с застойными зонами [60]. [c.126]

Решение уравнения диффузионной модели движения жидкости на тарелке получено в предположении линейной равновесной зависимости. Однако для других случаев такое решение можно получить лишь численно. Особенно это относится к многокомпонентной ректификации. Поэтому практически целесообразнее использовать описание моделей структуры потоков конечно-разностными уравнениями, которые в линейном приближении равновесных зависимостей (что часто справедливо в пределах точности вычислений) на ступени разделения позволяют получить несложные с вычислительной точки зрения зависимости. [c.89]

Многие процессы химической технологии характеризуются сложностью и недостаточной изученностью гидродинамических и физико-химических явлений, сопровождающих процесс. В таких случаях говорят, что процессы плохо обусловлены для математического описания. При этом технологические расчеты базируются на приближенных модельных представлениях о внутренней структуре гидродинамической и физико-химической обстановки в промышленном аппарате (используются модели структуры потоков, модели химической и диффузионной кинетики, модели термодинамического равновесия и т. п.). Модельные принципы описания ФХС приводят к необходимости вместо энергетических диаграмм строить так называемые модельные диаграммы, являющиеся топологическим (диаграммным) представлением описаний сложных физико-химических процессов, протекающих в технологической аппаратуре. Характерным примером последних могут служить модели структуры потоков в аппаратах совместно с механизмами источников и стоков субстанций. [c.23]

В общем случае при разработке математического описания химического реактора необходимо учитывать термокинетические, диффузионные и химические эффекты. Соответственно в уравнение гидродинамической модели структуры потоков включаются выражения, характеризующие источники вещества и тепла. Собственно источником вещества является химическое превращение, и его интенсивность будет пропорциональна скорости образования продуктов реакции [c.96]

Основой для рассмотрения гидродинамических закономерностей процесса в технологических аппаратах являются законы классической механики. Однако в целом ряде практически важных случаев сложность конструктивного оформления аппаратов, фи-зико-химические особенности используемых сред не позволяют непосредственно применять уравнения гидромеханики для анализа и моделирования гидродинамической составляющей процесса. В этих условиях наиболее эффективно использование формализованных представлений о движении частиц потока в аппарате в виде математических моделей структуры потоков [7]. Основу для выбора гидродинамической модели (идеального смешения, идеального вытеснения, диффузионной, ячеечной, комбинированной п т. д.) составляют числовые характеристики распределения элементов потока по времени пребывания или функции распределения. [c.66]

Особенности моделирования колонных биореакторов заключаются в необходимости учета существенного влияния структуры жидкостных и газовых потоков на характер распределения концентраций микроорганизмов, субстрата и растворенного кислорода по высоте колонны. В целом математическая модель формируется согласно ранее рассмотренной схеме на рнс. 3.3 и включает следующие основные блоки гидродинамики, массообмена и кинетики. Конструктивное разнообразие колонных биореакторов обусловливает применение различных моделей структуры потоков, описывающих ситуацию, соответствующую либо режиму вытеснения, либо ячеечной схеме потоков, либо диффузионной модели [5, 19, 22]. [c.156]

При построении комбинированных моделей аппарат разбивают на ряд отдельных зон с различным механизмом и степенью перемешивания. Эти зоны могут соединяться последовательно или параллельно, могут быть как изолированными от окружающего пространства, так и взаимодействовать с соседними зонами. Обычно используют зоны со следующими моделями структуры потоков в этих зонах модель идеального вытеснения, модель идеального смешения, диффузионная модель, застойные зоны. Общий поток разбивают на ряд последовательно-параллельных потоков. В модель могут включаться рециркулирующие и байпасирующие потоки. П8 [c.118]

Для всех типов моделей структуры потоков, применяемых для описания процесса экстракции (ячеечной, диффузионной, ячеечной с обратными потоками, включая застойные зоны и без них), первый момент равен среднему времени пребывания фазы внутри аппарата. Среднее время пребывания для дисперсной и сплошной фаз может быть определено по уравнениям [c.379]

Наибольшее распространение среди исследователей получили следуюшие типовые математические модели структуры потока материала модели идеального вытеснения и идеального смешения, диффузионная модель, ячеечная. модель и комбинированные модели. [c.81]

Из различных моделей структуры потоков мы ограничимся рассмотрением диффузионной и ячейковой моделей, наиболее часто применяемых при анализе работы абсорбционных аппаратов, и коснемся вкратце смешанных моделей. [c.133]

Как уже указывалось, при помощи метода трассера невозможно установить модель структуры потоков. С этой целью применяют следующие косвенные методы проверки адекватности диффузионной одномерной модели [c.146]

Кривую отклика на импульсный ввод трассера можно использовать для идентификации параметров моделей структуры потоков, отличных от диффузионной. С учетом конечного времени релаксации Тр (поперечного выравнивания концентрации) выражение для диффузионного потока принимает вид [c.147]

Каждая из методик расчета имеет свои преимущества. К преимуществам методики, основанной на применении функции распределения времени пребывания, относят использование всей функции распределения и кинетической кривой, отсутствие априорно заданной модели структуры потоков, относительную простоту расчетов. Преимущества диффузионной модели заключаются в возможности оценки параметров на основе известных эмпирических соотношений без постановки трудоемких опытов с трассером, получения поля концентраций фаз внутри аппарата, учета различных протекающих одновременно процессов, быстрой оценки показателей при помощи диаграмм и моделирования динамических характеристик. Таким образом, выбор методики расчета определяется объемом исходных данных и целью расчета. [c.223]

Расчет числа реальных ступеней с учетом эффективности каждой ступени по Мэрфри, как и расчет теоретических ступеней, основывается на последовательном определении составов фаз, уходящих со всех ступеней. Удобнее начинать расчет с того конца аппарата, где входит фаза, по которой выражена эффективность ступени. Возможная схема расчета показана на рис. 3.5. Основное отличие алгоритма расчета числа реальных ступеней от приведенного на рис. 3.2 алгоритма расчета числа теоретических ступеней заключается в том, что для каждой ступени требуется определение ее эффективности. Для этого необходимо иметь данные, позволяющие находить общие числа единиц переноса, а в случае применения сложных моделей структуры потоков (диффузионной, ячеечной и др.) — также данные для определения параметров этих моделей. Исходными данными для расчета чисел единиц переноса обычно служат уравнения, чаще всего эмпирические, из которых можно определить коэффициенты массоотдачи и межфазную поверхность. Знание этих параметров позволяет найти частные (фазовые) числа единиц переноса, определяемые выражениями [c.106]

Из анализа работ [14, 15, 23, 70, 71, 78—87] следует важный вывод при достаточной длине аппарата продольное рассеяние вещества как за счет турбулентной и молекулярной диффузии, так и из-за неравномерностей в структуре потока можно аппроксимировать одномерной диффузионной моделью с общим коэффициентом продольного перемешивания в соответствии с уравнением [c.35]

Полученные уравнения указывают на определенную закономерность. Так, при фиксировании функции отклика в некотором промежуточном сечении 0<2< 1 значение ее первого начального момента складывается из среднего времени пребывания частиц потока в объеме аппарата, расположенном до рассматриваемого сечения (по ходу потока), и комплекса величин, характеризующих структуру потока в объеме после этого сечения. Иными словами на величину влияет лишь характер потока в части аппарата, расположенной после сечения регистрации отклика на импульсное возмущение. Например, выражение для последней ячейки [уравнение (IV. 17)], как будет показано ниже, идентично выражению М1 для диффузионной модели, не зависящему от структуры потока в части аппарата до п-й ячейки. [c.85]

В промышленных экстракторах основной отстойник для отделения сплошной фазы от дисперсной располагается на выходе сплошной фазы (рис. 1У-17). Структура потока, учитывающая наличие отстойников, может описываться как диффузионной, так и рециркуляционной моделью. [c.132]

При числе секций 8—10 структура потока в колонне, вполне соответствующая рециркуляционной модели, хорошо аппроксимируется также диффузионной моделью, удовлетворяя зависимости (IV.75). Так как Pe = uL/ n, n=L/H и f = W lu, то эту зависимость можно выразить уравнением [c.151]

На этапе макрокинетических исследований решают следующие задачи 1) выбор типа опытного реактора, осуществляемый в соответствии с данными об организации процесса 2) определение модели гидродинамики процесса на основе данных о структуре потоков 3) анализ диффузионных эффектов, процессов массо- и теплопереноса в аппарате и оценка соответствующих тепловых и диффузионных параметров 4) синтез статической математической модели и процесса, установление ее адекватности 5) статическая оптимизация 6) синтез динамической модели процесса и установление ее адекватности анализ параметрической чувствительности 7) анализ устойчивости теплового режима процесса 8) динамическая оптимизация. [c.29]

Массообмен в напорном и дренажном каналах определяется конвекцией и диффузией. Структура потоков в этих каналах может приближаться к предельным моделям идеального вытеснения или смешения чаще же она представляет более сложную модель, учитывающую влияние продольного и поперечного перемешивания. Массоперенос в мембране определяется типом мембраны (см. гл. 1) и может быть только диффузионным или же диффузионным и фазовым одновременно, как в пористых мембранах и пористой основе асимметричных мембран. [c.157]

Движущая сила массопередачи имеет максимальное значение при работе аппарата в режиме идеального вытеснения число единиц переноса и высота аппарата в этом случае минимальны. В реальных аппаратах движение фаз может в значительной степени отличаться от модели идеального вытеснения. Степень отклонения реальной структуры потоков от модели идеального вытеснения (степень продольного перемешивания) для колонных аппаратов чаще всего оценивается на основе диффузионной модели коэффициентами продольного перемешивания. [c.53]

При переносе потока вещества в химическом аппарате происходит изменение его концентрации, температуры за счет химических реакций, тепло-и массопереноса. Поэтому при переходе к моделям расчета соответствующих аппаратов необходимо уравнения описывающие гидродинамическую структуру потоков, дополнить членами, учитывающими источники и стоки массы и тепла потоков (в зависимости от того, образуется или расходуется масса или энергия), т. е. учитывать соответственно диффузионные, химические, термокинетические составляющие. [c.125]

В работе [21] на основе диффузионной модели структуры потока предложен метод определения параметров продольного перемешивания по скачку концентраций на входе сплошной фазы Метод основан на преобладающем продольном перемешивании в аппарате, поскольку в питающей трубке оно пренебрежимо мало. Это означает, что в сечении входа значение. коэффициента продольного перемешивания резко изменяется, приводя к скачку концентраций во входящей фазе. Скачок, оцениваемый числом единиц переноса 7 , зависит от фактора массообмена F = mVyjVx и числа Пекле сплошной фазы Рес и в меньшей степени — от числа Пекле дисперсной фазы Pe . Предложена [21] номограмма, позволяющая одновременно определять значение Рес и Ред по значениям F и Т. [c.202]

Количественные характеристики структуры потока, определяемые интенсивностью продольного перемешивания (параметрами модели), используются для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. При таких расчетах различные модели могут привести к практически одинаковым результатам, если эти модели формально адекватны друг другу и потоку в аппарате, т. е. совпадают функции распределения времени пребывания. При формальной адекватности можно, установив эквивалентные соотношения между параметрами сложной и более простой модели, вести расчет аппарата по уравнениям более простых моделей. В связи с этим рассмотрим возможность аппроксимации двухпараметрической комбинированной модели структуры потока более простой — однопараметрической диффузионной модедью. Для этой цели необходимо установить эквивалентную связь между параметрами обеих моделей. [c.95]

Расчетные значения г-критерия для моделей структуры потока сидкости а) модель идеального вытеснения - 5,284 б) модель полного перемешивания - 4,7422 в) диффузионная модель - [c.133]

Большинство процессов химической технологии имеют двойственную дстерминированно - стохастическую природу. Исходя из этого, во втором разделе рассматриваются экспериментальные методы исследования структуры потоков, позволяющие учесть стохастическую составляюидую процесса. Рассматриваются элементы типовых моделей структуры потоков модели идеального смешения и вытеснения, диффузионной, рециркуляционной, ячеечной моделей и комбинированных моделей. [c.3]

Большинство процессов химической технологии имеют двойственную дегерминированностохастическую природу. Исходя из этого в гл. III рассматриваются экспериментальные методы исследования структуры потоков, позволяющие учесть стохастическую составляющую процесса. Излагается метод моментов и его применение для обработки кривых отклика системы на импульсное и ступенчатое возмущения. Рассматриваются типовые модели структуры потоков в аппарате модель идеального перемешивания модель идеального вытеснения диффузионная модель рецирку- [c.4]

Рис. II. 26. Кривые отклика для различных моделей структуры потока а—идеальное вытеснение б—идеальное перемешивание в,—однопараметрическая днффу-знонная модель вг—двухпараметрическая диффузионная модель з—ячеечная модель

Как было показано выше, расчет массоотдачи в однокомпоиент-пых подвижных средах заключается в совместном решении уравнений переноса массы и количества движения. По аналогии с этим современный метод описания процессов массообмена в двухфазных системах с подвижной границей раздела фаз заключается в решении уравнений переноса вещества совместно с рассмотренными в гл. И уравнениями математических моделей структур потоков (из числа последних наиболее распространены диффузионная и ячеечная модели). В диффузионной модели перенос вещества рассматривается как результат массообмена, переноса за счет массового движения потока и обратного перемешивания ( диффузии ), обусловленного крупномасштабными турбулентными пульсациями и неоднородностью потока. Уравнение материального баланса составляется для бесконечно малого объема аппарата. Это уравнение формулирует тот факт, что убыль количества произвольного компонента в одной фазе равна увеличению его количества в другой фазе. Для случая массообмена при противотоке фаз уравнение материального баланса имеет вид [c.580]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология