Слой зернистый продольное перемешивание

Сопоставление данных по гидравлическому сопротивлению, теплоотдаче к поверхности зернистого слоя, диффузии и продольному перемешиванию при течении (см. последующие главы) позволяет более ясно понять физическую природу движения жидкости в зернистом слое при различных значениях критерия Рейнольдса. Как и в трубах, при малых значениях Ке пограничный слой заполняет все сечение поровых каналов и распределение скоростей существенно зависит от формы канала, С ростом же Ке пограничный слой сжимается и взаимодействие потока с зернистым слоем (гидравлическое сопротивление) начинает главным образом определяться формой отдельного элемента и характером его поверхности. [c.70]

Часто полагают, что движение потока через зернистый слой аналогично движению поршня. Это неточно, так как всегда существует некоторое продольное перемешивание. Прохождение частиц вещества через зернистый слой можно охарактеризовать как в известной степени нерегулярное. Имеется довольно много каналов, которые расширяются и сужаются. Частицы могут попадать в область, достаточно близкую к поверхности зерен, где скорость течения меньше, а через некоторое время могут перемещаться в середину канала, где скорость больше. Если течение турбулентное, то различные струи имеют разные направления. При равномерно распределенном слое средняя скорость частиц и отклонение от направления движения могут быть одинаковыми для всех частиц. Распределение частиц жидкости, имеющих разный цвет, будет тогда зависеть от диффузии, скорость которой можно выразить уравнением [c.33]

При течении через слой зернистого материала перемешивание жидкости как в продольном, так и в радиальном направлениях характеризуется значением критерия Пекле. Последний равен Рвд = рн/Вт, где и — средняя линейная скорость в свободном сечении слоя, — коэффициент перемешивания. По физическому смыслу он аналогичен коэффициенту диффузии и имеет такую же размерность. При этом исходят из допущения, что перемешивание подчиняется закону Фика независимо от истинного механизма переноса. [c.89]

По оси ординат на рис. 11.33 отложены коэффициенты гидравлического сопротивления обтекаемых тел, а по оси абсцисс — числа Рейнольдса Re , отнесенные к диаметру шара или пучку труб и к истинной скорости потока. Из рис. 11.33 видно, что в области Re >10 (что соответствует Reg>20 для зернистого слоя) fa как для шара, так и для цилиндра в свободном потоке, зернистом слое и пучке труб соизмеримы при малых Re коэффициенты гидравлического сопротивления для шара и цилиндра в слое в 10-15 раз больше, чем для отдельного тела при той же линейной скорости потока. Это отличие объясняется различной картиной обтекания элементов в слое и свободном потоке при малых Re. Сопоставление данных по гидравлическому сопротивлению, теплоотдаче к поверхности зернистого слоя, диффузии и продольному перемешиванию при движении жидкости в зернистом слое позволяет более ясно представить физическую природу движения жидкости в зернистом слое при различных значениях критерия Рейнольдса (см. гл. IV и V). [c.105]

В неподвижных зернистых слоях продольное перемешивание относительно мало и им можно пренебречь. В псевдоожиженных системах, особенно при газовом псевдоожижении, твердые частицы подвижны и продольное перемешивание становится важным фактором процесса. [c.253]

Сказанное остается справедливым и в случае, когда имеются поперечные градиенты концентрации и температуры. И в этом случае задача Коши для системы параболических уравнений (VII.44) и (VII.45) всегда имеет единственное устойчивое решение. Явления неустойчивости могут в принципе возникнуть под влиянием продольного перемешивания потока, однако в достаточно протяженных реакторах этот эффект незначителен. Прй сследовании процессов в зернистом слое учет продольного перемешивания сводится к учету [c.336]

Формулы ( 1.90)—( 1.94) были выведены при самых общих предположениях о зернистом слое как дискретной случайной среде, без каких-либо специальных предположений о геометрической структуре слоя и характера перемешивания внутри ячеек. Для определения численных значений коэффициентов переноса необходимо конкретизировать рассматриваемую модель. Рассмотрим сначала формулу для эффективного коэффициента продольной диффузии В ц. В системе идентичных ячеек идеального смешения < 1 > = и < 2 ) = = 25 . Поэтому первый член в квадратных скобках в формуле ( 1.91) обращается в нуль. Если шаг в продольном направлении I строго фиксирован, формула ( 1.93) дает Рец = 2. Увеличение эффективного коэффициента продольной диффузии и уменьшение числа Пекле Рец может быть вызвано, вообще говоря, тремя причинами. [c.239]

Еще одна причина, вызывающая размытие фронта адсорбции в неподвижном слое частиц, состоит в продольном перемешивании газа-носителя при его фильтрационном перемещении вдоль слоя зернистого адсорбента. Эффект такого частичного перемешивания вызывается неодинаковым значением локальных скоростей движения отдельных струек газа в различных по эквивалентным ди- [c.523]

Гидродинамическое перемешивание. Разброс значений истинных локальных скоростей потока приводит к тому, что время пребывания в реакторе с зернистым слоем является случайной величиной. Если на вход аппарата подать импульс трассирующего вещества, то на выходе получим более или менее размытую кривую изменения концентрации во времени, совпадающую с дифференциальной функцией распределения времени пребывания в слое. Аналогично, струя трассирующего вещества, введенная в какую-либо точку зернистого слоя, постепенно размывается по всему его сечению. Оба эти явления определяются гидродинамическим перемешиванием потока, или переносом вещества в продольном и поперечном направлениях. [c.218]

При исследовании продольного перемешивания потока в зернистом слое, описываемом ячеистой моделью, предполагалось, что все ячейки идентичны, а параметры функции распределения времени пребывания в отдельной ячейке строго фиксированы. В реальном зернистом слое с неправильной упаковкой зерен условие идентичности ячеек, очевидно, нарушается, и параметры микрораспре-деленйй могут рассматриваться как случайные величины. В этом разделе мы рассмотрим процесс продольного и поперечного переноса нейтральной примеси в зернистом слое без предположения вб идентичности ячеек. Будем считать, что слой однороден, а параметры ячеек, последовательно проходимых частицей примесп, статистически независимы. Это допущение (которое должно выполняться в хорошо спроектированном процессе (см. раздел 1.2), где отсут- [c.234]

Второй крайний случай удобно рассмотреть на примере непрерывного трубчатого реактора. При отсутствии диффузии, а также конвективного и турбулентного перемешиваний в продольном направлении каждый элементарный слой реагирующей смеси независим от соседних слоев и движется вдоль трубы, как поршень. Аппараты, в которых наблюдаются подобные картины, называют р е-акторами идеального вытеснения. К ним иногда относят реакторы, в которых реагирующая смесь перемещается через неподвижный слой зернистого катализатора. [c.16]

Исследование эффекта продольного перемешивания в массообменных аппаратах показало, что он существенно зависит от скоростей потоков контактирующих фаз [252—255]. Применительно к кристаллизационной колонне связь параметров перемешивания с характеристиками потока расплава, движущегося противотоком к кристаллам, в литературе по существу еще не рассматривалась. Однако известно, что для жидкости, движущейся через слой твердого зернистого материала (ионит, адсорбент, насадка), эта зависимость имеет вид [256—259] [c.240]

Основные соотношения. В этом разделе рассматривается продольное перемешивание в зернистом слое на основе дискретной ячеистой модели. [c.223]

Исследования, проведенные методом трассера показывают, что продольным перемешиванием в зернистом слое можно принебречь при значениях критерия Ре 100. Однако для кинетической аппаратуры, работающей с разными веществами и в широких пределах режимов такая оценка большей частью затруднительна. Исходя из того, что в зерненном слое обратное смешение не распространяется более чем на 4—5 рядов зерен, и учитывая, что на практике соотношение размер зерна/диаметр реактора = 5 Ч-8, можно принять, что длина кинетического проточного реактора должна составлять не менее 15—20 его диаметров, поскольку при числе зон смешения более 10 аппарат следует рассматривать работающим в режиме идеального вытеснения. [c.189]

Для объяснения экспериментальных данных по гидродинамиче-скому перемешиванию был выдвинут ряд моделей зернистого слоя. Наиболее удачной оказалась дискретная ячеистая модель, которая согласуется с описанной выше гидродинамической картиной течения в слое. Первоначальным вариантом дискретной модели была модель ячеек идеального смешения [12, 16], хорошо объяснившая данные по продольному перемешиванию в потоках газа. Для описания про- дольного перемешивания в потоках жидкости, где наблюдаются более сложные зависимости эффективного коэффициента продольной диф-, фузи от скорости потока, были выдвинуты различные варианты моделей с застойными зонами. Первой моделью этого типа была модель Тернера—Ариса [17]. Согласно этой модели зернистый слой рассматривали как канал постоянного поперечного сечения, характеризующийся определенными значениями линейной скорости по- тока и коэффициента продольной диффузии, от стенок которого отходят тупиковые каналы-ответвления, где по предположению, конвекция отсутствует и перенос вещества осуществляется только путем молекулярной диффузии. В последующих работах [18] застойные явления рассматривали в рамках ячеистой модели. Метод анализа таких систем, использующий аппарат характеристических -функций, был указан в работе Каца [19]. Расчеты но различным вариантам моделей с застойными зонами позволили объяснить наблюдаемые в потоках жидкости пониженные значения числа Ре ц и наличие хвостов у функций распределения времени пребывания в слое. Недостатком этих работ является, однако, то, что физический смь л застойных зон в них не конкретизируется вследствие этого оказалось невозможным выявить непосредственную связь характеристик продольного перемешивания с параметрами зернистого слоя и провести количественное сравнение теории с экспериментом. Готтшлих [20], пытаясь придать модели Тернера—Ариса физиче- ское содержание, предположил, что роль тупиковых каналов или застойных зон играет диффузионный пограничный слой у поверхности твердых частиц. Оценка толщины диффузионного слоя, необходимой для объяснения экспериментальных данных по продоль-) ному перемешиванию, не совпала, однако, с толщиной диффузионного пограничного слоя, оцениваемой на основе измерения коэффициента массопередачи (см. раздел VI.3). Это несоответствие было отнесено автором на счет влияния распределения толщины диффузионного слоя на неравнодоступной поверхности твердых частиц. Экспериментальное исследование локальных коэффициентов массопередачи в зернистом слое показывает [7 ], что в нем имеются области, массопередача к которым резка затруднена — зоны близ точек соприкосновения твердых частиц. Расчет по модели ячеек с застойными зонами близ точек соприкосновения твердых частиц [21 ] позволил [c.220]

Экспериментальное определение интенсивности перемешивания жидкости. Гидродинамическая модель потока вытеснения с диффузией при соответствующих условиях удовлетворительно описывает течение реальных жидкостей в трубчатых аппаратах и в неподвижных слоях зернистого материала. Экспериментальное исследование таких аппаратов показало, что интенсивность продольной диффузии в них, выраженная безразмерным параметром 01иЬ, хорошо согласуется с гидравлическими и динамическими свойствами системы. Связь указанного параметра с другими критериями, характеризующими режимы работы подобных аппаратов, представляющие наибольший интерес, графически изображена на рис. 1Х-24—1Х-26 . [c.269]

Для анализа хим.-технол. процессов используют модели С.п. разной степени идеализации простейшие из них-идеальное вытеснение и идеальное смешение (см. Непрерывные и периодические процессы). В первом случае предполагается отсутствие продольного перемешивания при полном поперечном, время пребывания всех частиц одинаково. Эта модель удовлетворительно описывает, напр., мн. процессы в длинных 1рубах, особенно заполненных зернистыми слоями. В модели идеального смешения Полагают, что элементы потока при поступлении в аппарат мгновенно и равномерно смешиваются со всем его содержимым, концентрации и т-ра одинаковы во всех точках объема. К этой модели близки, напр., потоки в аппаратах с интенсивньпи мех. перемешиванием. [c.445]

С одним параметром D (см /с) и решений этого дифференциального уравнения при данных начальных и граничных условиях. Обычно рассматривали лишь одномерные задачи перемешивания в продольном или поперечном псевдоожижающему потоку направлениях. В общем случае тензор коэффициентов диффузии считали имеющим две различные компоненты О род и Dnonep. аналогично процессам перемешивания в газе или жидкости, протекающих через неподвижный зернистый слой [2]. [c.98]

О структуре однородного взвешенного слоя можно судить, анализируя поведение неподвижного (фильтрующего) зернистого слоя, через который пропускается восходящий поток ожижающего агента. Пока скорость этого потока не достигла критического значения [ р. и частицы неподвижны, величина критерия Пекле постоянна в достаточно широком диапазоне чисел Re [39] Ре = d, Wol D[S) = onst, где Di — коэффициент продольного перемешивания Wg — скорость ожижающего агента в расчете на пустое сечение аппарата, — средний диаметр частиц. В реальных случаях величина Ре с увеличением е уменьшается, проходит через минимум (при е 0,7) и затем начинает возрастать, так как интенсивность движения твердых частиц вызывает изменение коэффициента продольного перемешивания, Во взвешенном слое твердые частицы быстро перемешиваются [40 ], причем можно считать, что при однородном псевдоожижении отдельные частицы перемещаются в слое на короткие расстояния от некоторых средних положений [41 ]. Такая концепция позволяет рассматривать весь однородный взвешенный слой как систему, в которой твердые частицы подвергаются флуктуациям около некоторых точек, представляющих собой фиксированные узлы воображаемой пространственной решетки, через которую движется поток ожижающего агента. Твердая частица колеблется в объеме, который можно выразить через некоторый объем взвешенного слоя [c.240]

Обсудим физический смысл коэффициента продольной диффузии. В ранних работах по динамике сорбции под продольной диффузией понималась молекулярная диффузия [4, 5]. В 1946 г. Пшежецкий и Рубинштейн [6] указали, что в зернистом слое может иметь место дополнительное перемешивание потоков, эквивалентное увеличению коэффициента молекулярной диффузии на несколько порядков. В 1947 г. Радушкевич [7] независимо от авторов работы [6] обратил внимание на то, что продольная диффузия в зернистолг слое не тождественна молекулярной диффузии адсорбата, а определяется такими факторами статистического характера, как неоднородность укладки и размера зерен адсорбента, а также механическими напряжениями в слое, вызванными действием стенок и материала. Использовав математический аппарат Викке, автор определил значения коэффициентов продольного переноса для так называемой равновесной задачи динамики сорбции (см. ниже). [c.210]

Модели с неравнодоступными объемами хорошо объясняют качественные особенности не только процессов перемешивания, но и закономерности внешней гидравлики насыпанного зернистого слоя. Поскольку диффузия в застойных зонах в значительной степени определяется молекулярным переносом, то становится понятной наблюдаемая сильная зависимость коэффициента продольной дисперсии от коэффициента диффузии Dr примеси в основном потоке. По мере повышения скорости потока в основных каналах между зернами в застойных зонах появляются циркуляционные течения [18] и их относительный объем снижается, что проявляется в приближении гидравлического сопротивления (см. раздел II. 8) и теплоотдачи от зерен (см. раздел IV.5) к их значениям для одиночного зерна уже при Кеэ > 50. [c.90]

Для цементированных грунтов капиллярная модель имеет некоторые предпосылки с физической точки зрения, однако для насыпного слоя модель с областями неравнодоступных объемов имеет гораздо большее обоснование. Наличие в промежутках между зернами застойных областей со слабой циркуляцией жидкости в них объясняет и значительную разницу между коэффициентами гидравлического сопротивления (раздел 11.8) и тепло- и массообмена для отдельного зерна (раздел V. 5) в свободном потоке и зернистом слое в области Неэ<50. Модель с застойными зонами, в которой скорость диффузии определяется в значительной мере молекулярным переносом [34], хорошо объясняет тот факт, что в области Неэ<200 коэффициент продольной дисперсии сильно зависит от коэффициента молекулярной диффузии примеси в основном потоке (рис. IV. 18, стр. 230). Рассматриваемая в некоторых более ранних работах [20, 21] модель зернистого слоя, в которой промежутки между элементами слоя принимались за отдельные последовательно расположенные камеры полного перемешивания, может считаться частным случаем модели с застойными зонами в области Нбэ>200. В области малых значений Кеэ модель камер перемешивания не объясняет большого различия коэффициентов молекулярной диффузии в стационарном и переменном по времени полях концентрации. Некоторые особенности процесса хроматографического разделения плохо сорбируемых. веществ могут быть объяснены наличием малодоступных или непродувае-мых объемов между зернами [8, стр-. 30 и сл.]. [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология