Идеальное полное смешение, режим

Реакторами идеального (полного) смешения называются реакторы непрерывного действия, в которых осуществляется турбулентный гидродинамический режим. В них потоки реагентов смешиваются друг с другом и с продуктами химического превращения. В РИС-Н параметры, движущая сила процесса и скорость процесса постоянны по объему реактора (то есть во времени), причем отклонение средней движущей силы от постоянного значения равно нулю (рис. 10.146). [c.122]

Режим движения реагентов. По режиму движения реагентов различают два предельных типа реакторов непрерывного действия идеального вытеснения и полного (идеального) смешения (перемешивания). [c.78]

Сложность описания и расчета теплообмена с учетом реальных условий его протекания во многом объясняет тот факт, что в настоящее время теплообменную аппаратуру рассчитывают по моделям, предполагающим режим полного вытеснения теплоносителя либо его полное смешение. Эти крайние случаи режимов течения теплоносителя обоснованы для определенных конструкций теплообменных аппаратов и видов теплоотдачи, однако в большинстве случаев использование модели идеального смешения и вытеснения теплоносителя дает погрешность в расчете. В связи с этим возникает необходимость использования более реальных моделей движения теплоносителей, обладающих одновременно достаточной простотой. [c.69]

Рис. 45. Типы реакторов для гомогенных процессов газофазных (а — д) и жидкофазных (д — з) а, б —камерные реакторы с горелками (а — режим идеального вытеснения, б — промежуточный) в — камерный реактор с сильным перемешиванием, изотермический г, д — трубчатые реакторы вытеснения политермического режима е—з — реакторы полного смешения (е —одиночный периодического действия ж —одиночный непрерывного действия 3 —каскад реакторов) А. В— исходные реагенты Д — продукты реакции

В промышленных проточных реакторах степень перемешивания всегда меньше, чем в аппаратах полного смешения и больше, чем в аппаратах идеального вытеснения. В некоторых типах реакторов режим перемешивания близок к одному из предельных случаев. [c.65]

Степень перемещивания реагирующих масс в реакторах непосредственно влияет ва режим их работы. Полное смешение обеспечивает постоянство параметров, в частности температуры во всем реакционном объеме, а при идеальном вытеснении температура, как правило, изменяется по высоте реакционного объема. В результате в реакторах вытеснения меняется константа скорости реакции и соответственно скорости процесса. При сравнении моделей идеальных реакторов вытеснения и смешения условно принято постоянство температуры и соответственно константы скорости реакции для всех типов реакторов. Влияние температуры, рассмотрено отдельно. [c.81]

В аэротенках сложного типа сочетаются оба способа проведения процесса. В первой зоне аппарата, где происходит контакт высококонцентрированных стоков с активным илом, добиваются режима, приближающегося к полному смешению, во второй части- для достижения большей полноты извлечения загрязнений из сточной воды - создают режим потока, приближающийся к идеальному вытеснению. К аппаратам такого типа относится, в частности, аэротенк с рассредоточенной подачей сточной воды и сосредоточенной подачей активного ила. [c.111]

В настоящее время для расчета массообменных аппаратов широко используются представления об идеализированных моделях. Чаще всего принимают, что поток жидкости или газа в аппарате можно представить моделью идеального вытеснения или полного смешения. В реальных реакторах режим движения потоков никогда не удовлетворяет полностью этим идеализированным моделям и носит промежуточный характер. Поэтому желательно оценить отклонение реального потока от идеального. [c.157]

Идеальное вытеснение наблюдается тогда, когда исходная смесь не перемешивается с продуктами реакции, а проходит ламинарным потоком по всей длине или высоте аппарата. В таких реакторах происходит плавное изменение концентраций в направлении потока реагентов, тогда как в реакционном объеме полного смешения нет градиента концентраций. В промышленных проточных реакторах степень перемешивания всегда меньше, чем в аппаратах полного смешения, и больше, чем в аппаратах идеального вытеснения. В некоторых типах реакторов режим перемешивания близок к одному из предельных случаев. [c.37]

Аэротенк ячеистого типа представляет собой прямоугольное в плане сооружение, разделенное на ряд отсеков поперечными перегородками. Смесь из первого отсека переливается во второй (снизу), из второго— в третий (сверху) и т. д. В каждой ячейке устанавливается режим полного смешения, а сумма ряда последовательно расположенных смесителей составляет практически идеальный вытеснитель. [c.187]

Режим полного смешения (перемешивания) представляет собой противоположный режиму идеального вытеснения предельный случай поведения потока в аппарате. При этом считается, что сразу же после входа в аппарат все элементы потока хаотически перемещаются по всему объему аппарата с очень большой (в пределе - с бесконечной) скоростью. Следовательно, любая порция только что вошедшего в аппарат потока имеет равную с другими частями потока вероятность покинуть аппарат. Ближе всего к режиму полного смешения оказываются режимы работы аппаратов с интенсивно работающими перемешивающими устройствами (рис. 1.56) или аппараты с псевдоожиженным слоем дисперсного материала, когда речь идет о времени пребывания отдельных порций (или даже отдельных частиц) потока дисперсного материала в объеме псевдоожиженного слоя. [c.139]

В изотермических реакторах температура постоянна во всем реакционном объеме, так как тепло экзотермических реакций отводится или же равномерно распределяется в реакционном объеме, а тепловые затраты на эндотермические процессы полностью компенсируются подводом тепла. Идеально-изотермический режим возможен лишь в реакторах полного смешения. [c.66]

Наконец, необходимо сделать расчет для определения режима перемешивания в аэротенке. Два крайних случая — полное смешение и идеальное вытеснение. Система полного смешения обеспечивает мгновенное разбавление входного потока в аэротенке и, таким образом, защищает микрофлору активного ила от ингибирующих и токсичных компонентов или компонентов с высоким БПК. Однако было показано, что системы полного смешения образуют ил с гораздо худшей способностью к оседанию, чем ил, образовавшийся в реакторах идеального вытеснения. Большая часть аэротенков имеет смешанный режим перемешивания, и степень продольного перемешивания может быть описана через дисперсионное число [16]. Для реакторов идеального вытеснения дисперсионное число равно О, а для реакторов полного смешения—1,0. Дисперсионное число может [c.12]

Режим в реакторах с расширяющимся и псевдоожиженным слоем вызывает споры одни авторы утверждают, что это — полное смешение [41], другие постулируют режим идеального вытеснения [123]. Имеется расхождение во мнениях относительно влияния таких факторов, как перемешивание, вызванное поднимающимися пузырьками газа, толщина псевдоожиженного слоя, скорость рециркуляции, число Рейнольдса и время пребывания жидкости. Также весьма запутано представление о распределении частиц биомассы в расширяющемся и псевдоожиженном слое. Исследования с помощью индикаторных частиц в псевдоожиженном слое толщиной 1 м (диаметр частиц — 1 мм, расход восходящего потока —21,6 м /(м-ч) и время пребывания жидкости — 2,8 мин) показали диспергирование на 80 % за 30 с и на 100 % —менее чем за 10 мин [124]. Переме- [c.79]

Все используемые в промышленности реальные химические реакторы отличаются от идеальных, так как обеспечить режим полного вытеснения или полного смешения практически невозможно. Б трубчатых реакторах, которые по своей конструкции близки к аппаратам полного вытеснения, соседние элементы потока взаимодействуют вследствие турбулентности потока. Это приводит к частичному перемешиванию соседних слоев, т. е. нарушению режима идеального вытеснения. [c.229]

Рис. 50. Типы реакторов для процессов в системе Г — Т для политермического (а — Э) и изотермического (е) режимов а — протнвоточный загрузка н выгрузка твердых материалов систематическими порциями б — протнвоточный с движущейся твердой фазой, идеального вытеснения в — полочный с механической мешалкой, режим идеального вытеснения г—барабанный с вращающимся корпусом, идеального вытеснения по газу д — с механическим перемешиванием (транспортом) слоя, идеальное вытеснение, перекрестный ток е — со взвешенным слоем, режим полного смешения, перекрестный ток а—д — политермические, е — изотермический

Как отмечалось уже выше, режим полного смешения предполагает идеальную гомогенизацию, т. е. быстрое и тонкое диспергирование смешивающихся потоков, создающ<зе высокоразвитую поверхность для мгно- [c.412]

Для описания процессов, проводимых в иеидеальиых потоках, используют различные физические представления (модели). В настоящее время для описания структуры неидеальных потоков применяют ячеечную и диффузионную модели. Согласно ячеечной модели реакционная зона услов.но разбивается на ряд секций (ячеек), в каждой из которых поток описывается моделью полного смешения. Суммарный объем всех ячеек равен объему реакционной зоны реального потока. Степень отклонения от идеальности характеризуется экспериментально найденным числом ячеек п, которое может изменяться от единицы до бесконечности. Фактически ячеечная модель — это аналог каскада реакционных зон потока смешения (см. разд. 6.3.4). При п- режим в потоке приближается к режиму полного смешения, при п->оо — к режиму идеального вытеснения. Зная из экспериментальных данных конечную концентрацию вещества, выходящего из реакционной зоны потока Сд, или конечную степень превращения X, можно описать процесс в реальном потоке с помощью ячеек полного смешения, подбирая соответствующее их число п. При этом можно использовать уравнения (6.26) и (6.28). [c.120]

Теоретически безградиентный режим полного смешения (когда во всем реакторе и на выходе из ного устанавливается одна и та же концентрация и температура) возможен только при бесконечно большой степени разбавления, максимальном масштабе циркуляции и идеальной гомогенизации. [c.415]

В аэротенке-вытеснителе (рис 39,а) свежая порция активного ила и очищаемая вода одновременно подаются в аппарат и далее происходит движение суспензии активного ила по аппарату в режиме, приближающемся к идеальному вытеснению. В аэротенке-сместителе (рис 39,6) активный ил и очищаемая сточная вода поступают по всей длине аппарата одновременно и в аппарате создается режим, близкий к полному смешению, одновременно из аппарата отводится суспензия активного ила. В аппаратах сложного типа [c.107]

Поскольку гидродинамическая обстановка и температурный режим в основном определяют кинетику процесса, протекающего в реакторе, представляется возможным использовать их, как основу для классификации реакторов. А именно, рассматривать реакторы, работающие в предельных гидродинамических режимах — идеального вытеснения и полного (идеального) смешения в изотермических, адиабатических, или же политермических условиях. Подобная идеализация позволяет исключить из рассмотрения второстепенные черты процесса и использовать те, которые определяют поведение системы. [c.80]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

Исследователи неоднократно наблюдали режим пульсирующего воспламенения в холодных пламенах углеводородов [9], при горении сероводорода НзЗ [8] и смеси водорода с кислородом ЗН2 + + О2 (+N2) [7]. Эксперименты в данных работах проводили на статических установках в замкнутом объеме, поэтому наблюдающиеся пульсации были немногочисленны (порядка 10 вспышек в одном эксперименте). В работе [10] достигнут устойчивый режим периодического воспламенения смесей паров горючего (углеводороды, входящие в состав прямогонного бензина и крекинг-бензина) с воздухом. Устойчивый во времени режим достигался за счет использования так называемого турбулентного реактора (типа реактора идеального смешения) с объемом рабочих сосудов 100 мл и 2 л. В реакторе объемом 100 мл режим периодического воспламенения наблюдали при температурах около 390° С, величина а (отношение имеющегося в по-, даваемом воздухе кислорода к количеству, необходимому для полного сгорания горючего до СОд и Н2О) составляла 0,075. При данных условиях частота пульсаций была 0,5—0,25 Гц и практически не зависела от концентрации горючего в смеси. В реакционном сосуде объемом 2 л периодический режим самовоспламенения наблюдали в интервале температуры 350—450° С, частота вспышек 0,25—0,05 Гц и увеличивается с увеличением температуры (также не зависит от концентрации паров бензина в смеси). Вспышки обычно возникали в центре сосуда, где находится трубка, по которой выводятся продукты реакции при малых величинах а вспышки визуально имеют синий цвет, при увеличении а — становятся желтыми. В промежутке времени между вспышками наблюдается полное затухание пламени или остаточное слабое свечение. При рассмотрении зависимости частоты вспышек от отношения поверхности сосудов к объему сделан вывод о том, что в данной системе имеют место не релаксационные , а химические колебания. [c.230]

Другой режим, который будем называть режимом идеального смешения, осуществляется путем мгновенного полного перемешивания вводимых продуктов и компонентов реагирующей смеси. Кинетическая теория его была развита как для простых реакций [1, 2], так и для автокаталитических, например окисления органических соединений кислородом воздуха [3]. На практике возможны также и другие режимы, промежуточные между этими двумя крайними случаями. [c.106]

Кроме аппаратов с механическими мешалками для процесса дегазации применяются аппараты, в которых перемешивание среды осуществляется барботирующим водяным паром. Однако перемешивание паром является малоинтенсивным и не обеспечивает полной гарантии от слипания частиц каучука, поэтому в аппаратах с гидродинамическим перемешиванием кроме подачи пара используются большие скорости движения среды. Перемешивание среды осуществляется циркуляционным насосом (рис. 3.2, а) или барботирующим паром и турбулизацией среды при изменении проходного сечения, создаваемом пустотелой вставкой (рис. 3.2, б). При значительной кратности циркуляции в аппарате с циркуляционным насосом процесс проводится практически в условиях идеального смешения. Аппарат с турбулизирующей вставкой в режиме с циркуляцией также обеспечивает идеальное смешение в режиме без циркуляции продолжительность пребывания частиц каучука в аппарате мала, и режим без циркуляции, являющийся режимом идеального вытеснения, находит применение только для отгонки легколетучих растворителей. [c.69]

Четыре рассматриваемых типа реакторов связаны между собой как в физическом, так и в математическом отношении. Реактор с принудительным перемешиванием, или реактор идеального смешения, отличается от трубчатого реактора как по конструкции, так и по описывающим его уравнениям однако трубчатый реактор с достаточно интенсивным продольным перемешиванием потока приближается к режиму идеального смешения. Периодический реактор представляет собой реактор идеального смешения, в котором существует проток реагентов, но описывается он теми же уравнениями, что и простейшая модель трубчатого реактора. Термин адиабатический относится скорее к режиму реактора, чем к его конструкции, так как и реактор идеального смешения, и трубчатый, и периодический реактор могут быть адиабатическими. При исследовании различных типов реакторов нельзя в равной мере дать характеристику каждого реактора — частично из-за того, что различные вопросы изучены неодинаково полно, а частично из-за того, что некоторые проблемы трудно изложить на том доступном уровне, которого мы собираемся придерживаться в этой книге. Например, нестационарные уравнения для реактора идеального смешения являются обыкновенными дифференциальными уравнениями, и мы можем провести их анализ достаточно полно. Стационарный режим трубчатого реактора уже описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями, а для описания его поведения в нестационарном режиме требуются дифференциальные уравнения в частных производных, анализ которых представляет весьма трудную задачу. Там, где это возможно, мы стараемся представить результаты более глубокого лнализа сложных задач в виде качественных описани11 и графиков, [c.10]

Если загружаемое вещество содержит частицы одного размера, то псевдоожиженный слой можно рассматривать как Систему полного смешения, а режим движения фаз в данном реактс ре, соответствующим условиям идеального смешения. [c.291]

В процессе необходимо обеспечить гидродинамический режим идеального перемешивания (полного смешения), что обусловливает мгновенное выравнивание концентрации и температуры во всем реакционном объеме. По условиям кинетики проведения процесса время перемешивания должно быть равно Тпер = 90 с. Следовательно, при непрерывном ведении полимеризации необходима раздельная подача реагентов в аппарат. С этой целью лучше выбрать каскад реакторов с интенсивным перемешиванием взаимодействующих фаз. [c.197]

Схемы непрерывнодействующих реакционных агрегатов, гидродинамический режим которых отличается от идеального, представлены на рис. 1У-3 в случаях 5—8. В одном из них (5) имеет место продольное перемешивание, вследствие чего ордината кривой на рис. 1У-3 (5, б) в точке входа в реакционную зону меньше соответствующего значения ординаты кривых, характеризующих режим полного вытеснения (рис. 1У-3 2,6 3,6), но больше значения концентрации в реакторе полного смешения (рис. 1У-3 4, а 4,6). [c.282]

Последовательный каскад реакторов полного смешения. Главным элементом исследований в лабораторной работе является каскад реакторов полного смешения. Вследствие неполноты завершения процесса в одной ступени реактора идеального смешения прибегают к использованию последовательно соединенных реакторов полного смешения — каскада реакторов. Чем больше реакторов в каскаде, тсхм ближе режим к реактору идеального вытеснения. Для расчета числа ступеней каскада могут быть рекомендованы некоторые методы. [c.245]

По вопросу о макрокинетической характеристике слоя также существуют различные мнения. Так, Бекер (см. табл. 1-7) предполагает наличие режима идеального смешения Боулинг с Баттсом и Эльперин с Хохловым пришли к аналогичному выводу, но вносят поправки — первые на проскок, вторые — на запаздывание (в основном эти поправки связаны с принятой схемой загрузки и выгрузки). По мнению же Мелека, получившего высокие значения коэффициентов перемешивания, режим фонтанирования близок к полному смешению это подтверждают и наши исследования. [c.56]

Если процесс сопровождается большим тепловым эффектом, а теплопроводность реакционной смеси низка, то в реакционной зоне потока идеального вытеснения реализуется адиабатический температурный режим. В реакционной зоне потока полного смешения, как отмечалось выше, температурный режим всегда изотермический. В этих случаях при выборе гидродинамических условий проведения ХТП кроме концентрационного фактора необходимо учитывать и температурный фактор, т. е, характер изменения температуры по длине реакционной зоны. Температурный фактор влияет на соотнош ение kilki в уравпении (6,35). Выразив зависимость k[ и от температуры через уравнение Аррениуса, получим [c.117]

Рассмотрим реакцию А + В- С+0- 2Р, проводимую в реакторе идеального смешения. Полагаем, что летучести компонентов реакции находятся в соотношении ал>ав>ас>ав> >ая. Тогда при эквимолярной подаче в систему реагентов Л и В возможны следующие режимы АВСО — режим с полным использованием исходных и промежуточных реагентов (в дистилляте колонны присутствуют все компоненты, в кубе — только компонент Р) АВ — режим с полным использованием исходных реагентов Л, В (в дистилляте компоненты Л, В, С, в кубе — С, О, Р) Л —режим с рециркуляцией компонента Л (в дистилляте—Л, в кубе —все компоненты). [c.132]

Перемешивание реагентов в реакторе влияет на общий режим его работы. При этом необходимо иметь в виду, что при полном перемешивании (идеальном смешении) температурный режим во всех точках один и тот же. Следовательно, и скорость реакции должна быть одинаковой во всех частях реактора. Такого рода процессы могут быть как периодического, так и непрерывного действия. Для перемешивания часто применяют мешалки, но можно использовать также и инертный газ, который, пробулькивая через реакционную массу, будет ее перемешивать. [c.112]

На основании сказанного выше можно дать и другую трактовку влияния уровня. смешения. Представим реактор с полным разделением в виде длинной трубки, в которой течет поток поршневого типа или установился режим идеального вытеснения с большим числом боковых выходов, размещенных на малых расстояниях один от другого (рис. УПЫЗ). Поток через эти боковые выходы отбирается таким образом, что общее рас- [c.323]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология