Слой зернистый процессы переноса

Вследствие относительно большого размера частиц катализатора, значительное влияние на скорость химических превращений в зернистом слое оказывают процессы переноса вещества и тепла внутри твердых частиц. Процессы на изолированном зерне катализатора изучались в главе III знание макроскопической скорости реакции на отдельном зерне в зависимости от концентраций реагентов и температуры потока в данной точке слоя — необходимый элемент математического описания процессов в зернистом слое. Другим [c.213]

Проведенные расчетные исследования по массообмену в зернистом слое имеют тот общий недостаток, что они мало соответствуют физической картине обтекания потоком элементов слоя. Выполненные работы позволяют, однако, установить, что массоперенос в зернистом слое аналогичен процессу переноса тепла или вещества к отдельным элементам слоя, помещенным в поток с бесконечно удаленными границами. Это положение правильно с определенными коррективами, в особенности существенными в области малых значений критерия Рейнольдса. Сравнение экспериментально определенных значений тепло- и массопередачи к отдельному шару и к зернистому слою см. на стр. 418. [c.389]

Неоднородность структуры зернистого слоя обуславливает и неоднородность в распределении скоростей пронизывающего слой потока газа или жидкости. Эти статистические особенности структуры потока также носят двойственный характер (от микроскопической зернистой дискретности и от макроскопических неоднородностей укладки) и определяют внутреннюю гидродинамику зернистого слоя и характер процессов переноса в нем. [c.82]

Распределение температур в слое определяется коэффициентом теплопроводности зернистого слоя, а теплоперенос от слоя к наружной среде — коэффициентом теплопередачи /(. В отличие от процесса переноса теплоты в -незаполненных трубах при турбулентном режиме течения, здесь сопротивление теплопереносу из ядра потока к стенке трубы нельзя принимать сосредоточенным лишь в пограничном слое. [c.127]

Сравнение полученных теоретических решений с опытными данными, приведенное на рис. IV. 18, показывает, что несмотря на малое соответствие расчетных моделей сложной физической картине процессов переноса в зернистом слое, они дают удовлетворительные результаты при Рг 1 и Рг 1, Re > 10, когда существует аналогия процессов переноса в слое и к отдельным его элементам в свободном потоке. [c.142]

По нашим-представлениям основную роль в процессах переноса в зернистом слое при очень малых Кеэ играют флуктуации скорости и неравномерность распределения потока по сечению слоя, которые вызывают неравномерность полей температур. В разделе 11.9 показано, что при ламинарном течении массовая скорость в зернистом слое пропорциональна е и В экс- [c.162]

При описании процессов теплопереноса в зернистом слое в данной главе так же, как и в подавляющем большинстве исследований других авторов, зернистый слой без источников теплоты рассматривается как квазигомогенная среда, в которой температуры отдельных фаз равны между собой. Такой подход в некоторых случаях может привести к искажению реальной картины процессов переноса, например, при встречном движении потоков теплоты и теплоносителя при нестационарных процессах. [c.168]

Применение электронно-вычислительной техники в последние годы позволило решать численными методами многие задачи, связанные с процессами переноса в зернистом слое, при -расчете этих процессов в промышленных аппаратах и при обработке опытных данных, полученных на экспериментальных установках. При этом появилась возможность использовать двухфазные модели зернистого слоя, учитывающие разницу температур между обеими фазами и теплообмен между ними. Ниже рассмотрены некоторые задачи, связанные с методами экспериментального исследования теплопереноса в зернистом слое и требующие учета гетерогенной структуры слоя. [c.168]

Гидродинамика потока. Характерные черты гидродинамики потока в зернистом слое непосредственно связаны с его геометрией. В этой книге будем рассматривать только особенности течения жидкости или газа через зернистый слой, которые непосредственно влияют на процессы переноса вещества и тепла. При умеренных [c.214]

Перенос тепла в зернистом слое во многом аналогичен переносу вещества. Различие между обоими процессами состоит в том, что тепло может переноситься не только по движущейся фазе (жидкость или газ), но и по неподвижной (твердые частицы). При анализе процессов переноса тепла в потоках газа при достаточно больших температурах необходимо учитывать также лучистый теплообмен между частицами. [c.222]

Механизм теплопередачи в зернистом слое. В потоках газов с понижением числа Ве твердые частицы начинают играть активную роль в теплопроводности зернистого слоя при атом нарушается подобие процессов тепло- и массопереноса, имеющее место при больших числах Ке. Для анализа процесса переноса тепла в зернистом слое необходимо учесть три механизма теплообмена 1) перенос тепла движущимся газом 2) теплопроводность по твердой фазе через точки контакта частиц и 3) смешанный механизм теплопередачи по газовой и твердой фазам через поверхность их раздела. При высоких температурах необходимо учесть также лучистый теплообмен мы, однако, ограничимся диапазоном температур, характерным для каталитических процессов, в котором лучеиспусканием можно пренебречь по сравнению с остальными механизмами переноса тепла. [c.241]

Двухфазная модель реакторов с зернистым слоем. До сих пор часто в математической модели реакторов члены уравнений материального и теплового балансов, выражающие скорость химических реакций, аппроксимируются уравнениями формальной химической кинетики с некоторыми эффективными значениями кинетических констант. Недостатками такого приближения, во-первых, является то, что эффективные константы должны определяться для каждого размера зерна и каждой структуры катализатора, а, во-вторых, в этом случае модель обладает слабой экстраполирующей способностью, особенно для быстрых и сильно экзотермических реакций, где велика роль процессов переноса. [c.291]

Нестационарные процессы в гетерогенных каталитических реакторах можно создавать, изменяя входные условия — давление, состав, температуру, нагрузку исходной реакционной смеси. В этой главе предполагается, что процессы на поверхности катализатора квазистационарны. Тогда нестационарные температурные и концентрационные поля в зернистом слое катализатора будут определяться кинетическими характеристиками квазистационарного процесса, тепловыми эффектами происходящих в слое химических реакций, процессами переноса, закономерностями изменения входных условий и инерционными свойствами реактора в целом. [c.124]

Вторая задача, от которой непосредственно зависит успех создания эффективных искусственно создаваемых нестационарных процессов,— это дальнейшее развитие теоретических основ динамики гетерогенных каталитических реакторов. В нестационарных условиях гораздо сильнее, чем в стационарных, проявляется влияние процессов переноса вещества, тепла и импульса. Небольшие изменения, например, в условиях массо- и (или) теплообмена в зернистом слое катализатора могут привести к весьма заметным изменениям избирательности, степени превращения. Поэтому для осуществления нестационарных процессов требуется глубокое и ясное понимание всех физических процессов в реакторе. Количественное знание позволяет строить простые математические модели процессов в реакторах любой производительности. Кроме того, глубокое понимание всех основных закономерностей массо- и теплопереноса в реакторах позволяет создавать условия, благоприятно влияющие на показатели каталитического процесса. Нам представляется, что поиск таких условий эмпирически, на основе общих соображений нечасто будет приводить к заметным положительным эффектам. Особо важно отметить необходимость экспериментальных и теоретических работ по исследованию и количественному описанию поведения твердых частиц катализатора в реакторах, работающих в условиях псевдоожижения, пневмотранспорта, циркуляции частиц между реакторам н регенератором. Именно в таких реакторах легче организовать условия работы при нестационарном состоянии катализатора. [c.227]

Розенбаум Р. Б., Тодес О. М. —Международная школа-семинар Процессы переноса в неподвижных и псевдоожиженных зернистых слоях. Минск, 1976, Препринт. 45 с. [c.292]

В аппарате с неподвижным слоем материала процесс теплообмена между дисперсной твердой фазой и потоком газа (жидкости) состоит из переноса теплоты из сплошной фазы теплоносителя к поверхности частиц материала (внешняя теплоотдача) и переноса теплоты внутри частиц. Теплоотдача при движении теплоносителя через слой зернистого материала или насадки является сложным процессом, зависящим от размера и формы зерен (или насадки), порозности слоя, физических свойств теплоносителя и т.н. Предложен ряд зависимостей для определения коэффициентов теплоотдачи а. Например [c.310]

При осуществлении гетерогенно-каталитических реакций путем пропускания потока реакционных газов, жидкостей или их смесей через слой зернистого катализатора химическое превращение сопровождается физическими процессами переносом реагирующих веществ из газового или жидкого потока между зернами к поверхности зерен катализатора и продуктов реакции в обратном направлении, переносом реагирующих веществ в порах зерен катализатора, теплопереносом внутри зерен, теплообменом между поверхностью зерен катализатора и потоком реакционной массы. Таким образом, сложный гетерогенно-каталитический процесс можно представить как ряд последовательных стадий [c.672]

Отличительной особенностью гетерогенно-катали-тических реакторов является наличие твердого катализатора. Различают реакторы с неподвижным и движущимся слоем катализатора. Для подвода или отвода тепла, а также для усиления массопереноса применяют различные режимы псевдоожижения. Эффективным способом ускорения процессов переноса для гетерогенных и гетерогенно-каталитических реакций является пульсационное воздействие на стационарные слои зернистого материала. Гетерогенно-каталитические реакции обычно сопровождаются массопереносом от ядра потока к зерну катализатора и массопереносом внутри зерна, поэтому выявление лимитирующей стадии является сложной задачей при проектировании гетерогеннокаталитических реакторов. Аналогично решаются технические проблемы, возникающие при проведении гетерогенных химических процессов. [c.59]

Следует отметить, что барботаж газовых пузырей через псевдоожиженный слой определяет некоторые важные свойства псевдоожиженного слоя. Так, движение пузырей обусловливает движение твердых частиц. Каждый пузырь захватывает в своей кильватерной зоне некоторое количество твердых частиц и переносит их в вышележащие участки псевдоожиженного слоя. Такой восходящий поток твердых частиц компенсируется нисходящим движением твердых частиц в других местах псевдоожиженного слоя [32, с. 122 89]. Движение пузырей обусловливает также проскок ожижающего агента через исевдоожиженный слой без достаточного контакта с твердыми частицами и определяет в значительной мере степень превращения при осуществлении в псевдоожиженном слое гетерогенных каталитических реакций, степень улавливания целевого компонента при адсорбции и т. д. Поэтому анализ движения пузырей является важным этапом в построении физически строгих моделей химико-технологических процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое зернистого материала. [c.116]

К числу широко распространенных химико-технологических процессов, осуществляемых в псевдоожиженном слое, относится процесс сушки различных материалов [175]. Как известно, процесс переноса тепла и влаги при -сушке материалов в зернистом слое складывается из следующих основных стадий 1) перенос тепла и влаги внутри твердых частиц 2) перенос тепла и влаги вне твердой частицы вблизи ее поверхности 3) перенос тепла и влаги в потоке газа. [c.245]

Теория работы фильтрующего слоя с отложением осадка в порах зернистой загрузки разработана Д. М. Минцем с сотрудниками. Физико-химическая сущность процесса рассматривается как результат двух противоположных явлений прилипания взвешенных и коллоидных частиц к поверхности зернистого материала (адгезия) или прилипших частиц (аутогезия) и отрыва ранее прилипших частиц и переноса их под влиянием гидродинамических сил потока (суффозии). Оторвавшиеся частицы переносятся в последующие слои зернистой загрузки и там задерживаются. Силы адгезии в водной среде определяются в основном межмолекулярным взаимодействием соприкасающихся поверхностей тел кроме того, проявляются также силы отталкивания, обусловленные расклинивающим давлением тонкого слоя жидкости, находящегося между поверхностями контактирующих тел. Установлена математическая зависимость [c.623]

Для описания диффузионного извлечения целевого компонента из слоя зернистых материалов (на конвейерных или карусельных экстракторах) предложена модель [26], учитывающая вероятностные характеристики процесса, при следующих допущениях 1) экстрагент в межзерновом пространстве движется в режиме идеального вытеснения 2) общая скорость процесса экстрагирования определяется наиболее медленно протекающей стадией — диффузией внутри пор зерна 3) перенос массы в проточную часть слоя осуществляется через застойные зоны, окружающие межзерновой канал 4) высота слоя зерна, из которого извлекается целевой компонент, пренебрежимо мала по сравнению с высотой застойной зоны 5) в основном массообмен происходит на границе твердое тело — экстрагент (между проточной частью слоя и застойными зонами). [c.112]

При всей широте и разнообразии используемых в технике зернистых слоев в характере различных по своей природе взаимодействий между слоем и проходящим сквозь него потоком есть много общего. К таким взаимодействиям относятся прежде всего гидравлические, тепловые и процессы переноса и распространения вещества. [c.3]

Таким образом, представления о ячейках полного смешения в зернистом слое также приводят к зависимости типа (IV. 10). Процесс переноса вещества при стационарном во времени поле концентрации может быть осуществлен только при наличии источников вещества, распределенных по объему слоя, либо при постоянной подаче вещества через границу выделенного объема слоя против направления движения жидкости, либо под прямым углом к нему (рис. IV. 10). В первом случае процесс переноса определяет в основном коэффициент диффузии А, во втором — Ог. Коэффициенты 01 и Ог определяются решением выражения (IV. 8) по экспериментально определяемому полю концентрации и различных допущениях о граничных условиях и об отношении [1, 5, [c.207]

При рассмотрении нестационарного во времени процесса переноса тепла в зернистом слое существенно влияние теплоты, затрачиваемой или получаемой потоком газа при изменении температур, вследствие значительной теплоемкости элементов зернистого слоя по отношению к теплоемкости протекающего через слой газа [68]. Специфические эффекты увеличения коэффициентов дисперсии, связанные с неравнодоступностью объемов зернистого слоя (раздел IV. 2), для зернистого слоя значения не имеют вследствие относительно большого значения компонента коэффициента теплопроводности ко/кт, не зависящего от критерия Рейнольдса. При пропускании жидкости через зернистый слой соответствующий компонент, не зависящий от скороста, уменьшается в 5—6 раз (табл. .4), Б области Квэ<50 величина Вг увеличивается в соответствии с зависимостью (IV. 39) [c.365]

Как видно из уравнения (1,78), гидравлическое сопротивление очень сильно зависит от доли свободного объема в слое зернистого катализатора. Так, при увеличении доли свободного объема на 10% (например, с 0,45 до 0,5) гидравлическое сопротивление уменьшается в 1,5 раза. Поэтому можно значительно снизить гидравлическое сопротивление без заметного уменьшения активности катализатора, если придать зернам катализатора такую форму, которая обеспечивает увеличение доли свободного объема, например кольцеобразную. Это целесообразно, однако, только в тех случаях, когда скорость процесса не зависит от переноса к внешней поверхности зерен. [c.87]

При Кеэ < 1 экспериментальные трудности определения X также очень велики. В работе [29], результаты которой приведены в [1], наблюдалось резкое увеличение Я/ уже при минимальных расходах газа через слой в среднем получено Я 1,5Яоэ при Кеэ = О— 1. Следует обратить внимад1ие на то, что в наших опытах наблюдалось аналогичное явление (рис. .5, а). Увеличение коэффициента Я при вязкостном режиме течения в зернистом слое по сравнению с коэффициентом Хоэ для непроду-ваемого слоя можно объяснить неравномерностью распределения газа по сечению, связанной с неравномерностью порозности и температуры в слое. При движении газа вниз, навстречу потоку теплоты возможно даже образование застойных областей. В работе [29] показано, что Я зависит не только от Кеэ, но и от диаметра элементов слоя. Следовательно, резкое увеличение л при Кеэ = 0 — 1 нельзя объяснить вкладом конвекции в процесс переноса теплоты или разницей температур газа и слоя, как это делается в [29], поскольку в этих случаях критерий Ке, однозначно характеризует процесс (см. также стр, 162), [c.126]

Коэффициенты продольной теплопроводности при нестацио парном поле температур. Теплоемкость элементов зернистого слоя значительно выше теплоемкости газа, текущего через слой. Поэтому изменение температур при нестационарных во времени процессах переноса теплоты в зернистом слое определяется балансом теплоты между фазами (см. раздел IV. 5). [c.127]

Значительное число исследований теплообмена в зернистом слое выполнено в нестационарном режиме нагревания (охлаждения) слоя. Выше подробно анализировались возможные погрешности этих методов исследования. В работах [106, 107] при проведении опытов в режиме прогрева слоя температуру газа на выходе измеряли только в одной точке на оси аппарата, что также могло привести к ошибкам в определении средних коэффициентов теплоотдачи. Однако основную роль в отклонении полученных зависимостей вниз при Кеэ < 100 (рис. IV. 19, в) играет продольная теплопроводность, не учтенная в методике обработки опытных данных. Пересчет данных [106] по формуле (IV. 67) при 1оАг = 15 для стальных шаров и Хо/Кг = 5 для песка привел к хорошему совпадению опытных точек с зависимостью (IV. 71). Аналогичная коррекция формул, полученных в [107], показана на рис. IV. 19, б. Таким образом, занижение данных по теплообмену в зернистом слое при Кеэ < 100 связано с влиянием продольной теплопроводности, неравномерности распределения скоростей и возможных погрешностей экспериментов, а не с особенностями закономерностей процессов переноса в переходной области течения газа [106]. [c.160]

Говоря о скорости потока в зернистом слое , часто имеют в виду совершенно различные величины эта неопределенность связана с тем, что имеется несколько уровней и способов усреднения скорости потока. Самое детализированное описание гидродинамики потока дает задание истинных локальных скоростей в каждой точке свободного объема зернистого слоя. Истинная локальная скорость потока обращается в нуль у поверхности твердых частиц. При скоростях потока, обычных для промышленных каталитических процессов, близ твердой поверхности наблюдается резкий перепад скорости, сосредоточенный в тонком гидродинамическом пограничном слое, толщина которого мала по сравнению с характерным размером твердых частиц или промежутков между ними. Поле истинных локальных скоростей близ твердой поверхности определяет скорость иассо-и теплообмена между потоком и поверхностью твердых частиц (см. главу 1П). Влияние распределения истинных локальных скоростей потока близ твердой поверхности на процессы переноса в слое в целом сказывается лишь в том, что участки близ твердой поверхности, где скорость потока близка к нулю, могут играть роль застойных зон , в которых происходит задержка и накопление вещества, распространяющегося по слою с движущимся потоком. Особенно сильные застойные эффекты должны наблюдаться в областях близ точек соприкосновения твердых частиц (рис. VI.4). Эти области эквивалентны узким и глубоким каналам турбулентные пульсации в них не проникают, истинная локальная скорость потока близка к нулю, и перенос вещества осуществляется только с помощью медленного процесса молекулярной диффузии. [c.215]

Основной метод теоретического определения эффективных коэффициентов переноса в зернистом слое, которым мы будем пользоваться в последующих разделах этой главы, состоит в следующем. На основе выбранной модели слоя рассчитывают статистические характер истики процесса переноса трассирующего вещества в зернистом слое. В наиболее интересных случаях нельзя найти функцию распределения времени пребывания слоя или пространственного положения трассирующего вещества в явном виде. Этого, однако, и не требуется для решения поставленной задачи, так как наиболее удобной характеристикой процессов гидродинамического перемепш-вания являются статистические моменты, определяемые с помощью метода характеристических функций. Эффективные коэффициенты переноса определяются из сравнения вычисленной дисперсии распределения с дисперсией, соответствующей диффузионной модели слоя. Вычисление высших статистических моментов, характеризующих отклонение формы распределения от нормального закона, дает возможность установить пределы применимости диффузионной модели. [c.221]

Рассчитанные отношения w(p)/w(p) показаны на рис. 3.5, из которого видно, что в кинетической (р f HO- OjHBO внешнедиффузионной областях (р<Кк иб-> ) распределения локальных коэффициента обмена мвжно не учитывать. В переходной области (0,1 < Р < 5) )v (P) систематически завышена по сравнению с iv(P) максимально на 1%, т.е. в пределах точности измерения коэффициентов обмена [124] и акшв-ности катализатора. Результаты такого анализа структуры потока, обтекающего элементы зернистого слоя, позволили сделать вывод о том, что для практических расчетов стационарных процессов в неподвижном слое катализатора наружную поверхность зерен можно считать равнодоступной, а процессы переноса характеризовать средним значением коэффициента обмена, определяемым экспериментально. Для нестационарного процесса, возможно, неоднородность обтекания элементов зернистого слоя будет существенна, в этом случае необходим учет локальной структуры потока при построении модели процесса. [c.85]

Здесь А.Г — коэффициент теплопроводности газа, движущегося через зернистый слой — коэффициент, характеризующий влияние факторов процесса переноса тепла, не зависящих от скорости протекающего газа е — порозность слоя w — скорость газа, отнесенная к полному поперечному сечению слоя d — диаметр твердых частиц, образующих зернистый слой. Множитель Вд зависит от формы и размера частиц, а также от ширины или диаметра зернистого слоя D для DJd > 6 опытол установлено So = 0,053, а для DJd < 6 найдено В = 0,033. Величина зависит от теплопроводности газа к,, и твердых частиц kj, а также от порозности слоя е и может быть найдена на графике (рис. VI-5). [c.278]

Разрешающая способность пластины теоретически не офаничена, так как элекфостатическое поле не имеет зернистости, однако практически она определяется размерами пылинок проявляющего вещества и способом проявления. При сухом способе проявления разрешающая способность может достигать 60 линий/мм. При использовании жидкостных проявителей разрешающая способность составляет 120 линий/мм. Однако с использованием выпускаемых типов пластин и процессов переноса изображения она не превышает 8. .. 12 линий/мм (по сравнению с 68. .. 140 линиями/мм для радиофафических пленок). Элекфорадиофафические пластины можно использовать с металлическими и флюоресцентными экранами, однако в этом случае они должны наноситься между чувствительным слоем и подложкой пластины. [c.83]

Естественная конвекция в зернистом слое сильно осложняет, таким образом, процессы переноса с поверхности зерен в ядро потока величина коэффициента переноса, или критерия Нуссельта, с ростом критерия Грасгофа в зернистом слое (см. раздел V. 2) растет, а движущая сила переноса может либо расти, либо увеличиваться, либо оставаться постоянной. Исследованием влияния Огз на процесс переноса при растворении поваренной соли в воде занимались А. А. Комаровский и В. В. Стрельцов [142]. Работа является дальнейшим развитием исследований А. А. Комаровского и М. С. Вертешева [128] по массообмену в зернистом слое из кристалликов соли при растворении их в потоке воды. Результаты последней работы, проведенной в широком интервале Кеэ, показаны на рис. V. 35 они удовлетворительно совпадают с зависимостями (V. 117) и (V. 118) и резко отличаются от уравнения (V. 119). [c.411]