Поток с полным идеальным смешение

Модель идеального смешения. Условия физической реализуемости этой модели выполняются, если во всем потоке или на рассматриваемом его участке ироисходит полное (идеальное) смешение частиц потока. В таком случае любое изменение концентрации вещества на входе потока в зону идеального смешения мгновенно распределяется ио всему объему зоны. Уравнение, описывающее изменение концентрации в зоне идеального смешения, имеет вид [c.56]

Проточные аппараты непрерывного действия в зависимости от характера движения потока делятся на аппараты полного (идеального) вытеснения, полного (идеального) смешения и промежуточного типа. [c.6]

Знание одной только функции распределения времени пребывания не только недостаточно для расчета процесса в последовательности реакторов, но и не позволяет оценить всей сложности ироцессов перемешивания потока внутри одиночного реактора идеального смешения. На это впервые указал Данквертс (см. библиографию на стр. 213), выделивший два предельных режима — полного сме- [c.204]

Можно провести расчет трубчатого реактора на основе каскада реакторов смешения, если подробно исследованы оба пограничных случая реактора полного (идеального) вытеснения и непрерывнодействующего реактора смешения. Все частицы реагента, поступившие в трубчатый реактор полного вытеснения (рис. 11-4), имеют одинаковое время пребывания (движутся сплошным потоком), и, следовательно, не появляется никаких изменений скорости в радиальном направлении и не возникает диффузия в продольном направлении -v 0). [c.207]

Вихрь, запертый в каверне, образует основной элемент этой дискретной структуры — ячейку идеального смешения. Последний термин указывает на интенсивность перемешивания в основном объеме ячейки смешение потока в ячейке может, однако, и не быть полным вследствие задержки вещества в застойных зонах, образования мелких вихрей и пр. Тем не менее, и в этих более сложных случаях сохраняется дискретность ячеек, степень же перемешивания потока внутри ячеек можно учесть, введя функцию распределения времени пребывания в ячейке, вид которой будет определяться процессами конвективного и диффузионного переносов, протекающими в различных частях каверны-ячейки. [c.217]

Для системы, имеющей распределение времени пребывания аналогичное распределению в модели идеального смешения, величина / может лежать между нулем (смешение на молекулярном уровне) и единицей (случай полного разделения). Для системы, соответствующей модели идеального вытеснения, где частицы потока не смешиваются, степень разделения достигает максимального значения /=1. [c.107]

Поток идеального вытеснения и поток идеального смешения являются двумя крайними формами перемешивания в первом случае отсутствует внутреннее смешение элементов жидкости, во втором — происходит их полное внутреннее смешение. [c.310]

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]

Учет неидеальности потока в реакторе включает такие этапы предварительных исследований. Первый этап - установление поля скоростей потока в объеме реактора и других явлений переноса (например, диффузионного). Чаще это эксперименты с прямым измерением векторов скоростей и другие методы аэро-или гидродинамических испытаний. Второй этап - построение модели, наиболее полно отражающей полученную структуру потока и явлений переноса. Конечно, эти модели сложнее рассмотренных. Третий этап - анализ полученной модели с целью выявить роль отклонений от идеальности потока в показателях процесса. Например, такой анализ показал, что диффузионный перенос вдоль основного потока можно не учитывать в практических расчетах, если н//)э > 50, где L - длина реактора. В специальной литературе по химическим реакторам такого рода оценки сделаны. Можно ожидать, что в большинстве случаев результаты расчета реактора с неидеальным потоком будут находиться в области между двумя крайними режимами - идеального смешения и вытеснения. [c.131]

Параметром ячеечной модели служит число ячеек полного перемешивания N одинакового объема К. С увеличением N структура потока приближается к модели полного вытеснения, а с уменьшением N — к модели идеального смешения. [c.633]

Вышеприведенные интегральные соотношения для расчета ректификационных колонн выведены на основе идеализированной модели движения потоков пара и жидкости. Предполагалось, что концентрации фаз постоянны по поперечному сечению колонны и меняются только по высоте. Такая картина отвечает модели идеального вытеснения, когда потоки равномерно распределены по всему поперечному слою аппарата и все частицы каждой фазы движутся параллельно друг другу с одинаковыми скоростями без перемешивания. Теоретическая ступень разделения предполагает полное перемешивание жидкости, что отвечает модели идеального смешения. [c.59]

Реактор сме ш е ния представляет собой некоторый объем, -в котором происходит непрерывное перемешивание реакционной смеси. Элемент объема потока исходных веществ, поступающий в реактор через питающий трубопровод, мгновенно перемешивается с содержимым реактора. Состав элемента, т. е. концентрация веществ в этом элементе, резко изменяется от состава питания до состава смеси в реакторе. Такой реакционный аппарат называется реактором с полным перемешиванием или реактором идеального смешения. [c.237]

Несмотря на большую скорость враш,ения мешалки в застойной зоне, перемешивание может полностью отсутствовать, что не позволяет считать реактор аппаратом полного смешения. Таким образом, реальные конструкции аппаратов всегда только приближаются к идеальным, вследствие чего реальные режимы потоков в аппаратах находятся в промежуточной области между идеальным вытеснением и идеальным смешением. [c.239]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют одну из трех гидродинамических моделей (рис. 2-2) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания или идеального смешения 3) промежуточную модель. [c.41]

Замена времени в кинетических уравнениях реакций, проводимых в стационарных условиях, на отношение длины реактора к линейной скорости потока для реакций в открытых системах возможна лишь в частном случае при идеальном вытеснении [75]. В этом случае каждый слой газа движется через реактор, не перемешиваясь с остальными слоями, а время реакции в слое равно времени его пребывания в реакторе. В реальных случаях реакции в потоке осложнены переносом реагирующих веществ вдоль потока [76], который может проявляться в различной степени вплоть до полного выравнивания концентраций в реакторе (случай идеального смешения). [c.97]

При Проведении химических, массообменных или тепловых процессов в аппаратах идеального вытеснения концентрации рабочих веществ (или температуры) непрерывно меняются от входа к выходу по длине (высоте) аппарата. В аппаратах идеального смешения происходит полное выравнивание концентраций (или температур) по всему аппарату, причем в любой точке они равны значениям соответствующих величин на выходу потока. [c.123]

В многокамерном адсорбере с кипящим слоем (рис. XIV-9) газ последовательно проходит через перфорированные тарелки (газораспределительные решетки) 1, имеющие переточные трубы 2, по которым твердые частицы адсорбента стекают со ступени на ступень, противотоком к потоку газа. При псевдоожиженном адсорбенте на каждой ступени взаимодействие фаз приближается к режиму, идеального смешения, в то время как для аппарата в целом это взаимодействие близко к режиму идеального вытеснения. В таких условиях газ более равномерно распределяется по площади поперечного сечения аппарата, сводится к минимуму проскок газа без взаимодействия с адсорбентом и увеличивается время взаимодействия фаз. В результате достигается более равномерная и полная отработка зерен адсорбента. [c.577]

Как мы видели, в аппарате идеального смешения можно рассматривать разные степени сегрегации — от О до 1. В аппарате идеального вытеснения сегрегация всегда полная если за частицу считать элемент жидкости, вытянутый вдоль поперечного сечения потока, то по определению идеального вытеснения эта частица не смешивается ни с теми, которые впереди нее, ни с теми, которые позади. [c.81]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют следующие гидродинамические модели (табл. 2.1) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания, или идеального смешения 3) диффузионную модель 4) ячеечную модель. Третья и четвертая модели являются промежуточными между первой и второй. [c.40]

Распределение концентрации компонентов реакционной смеси в реакторе зависит от скорости потока, скорости реакции и от особенностей перемешивания вещества в потоке. Предельным случаям соответствуют модели идеального вытеснения и идеального смешения. В реакторе идеального вытеснения движение вещества в потоке подобно движению поршня. В реакторе идеального смешения достигается полное перемешивание, гак что состав потока во всех точках реакционной зоны одинаков и не отличается от состава потока на выходе из реактора. В реальных системах имеет место промежуточный случай. Однако дл [c.32]

В реакторах смешения (см. рис. 189, 190) не происходит полного выравнивания технологических параметров (концентраций компонентов, температуры) по объему реактора, так как различные устройства внутри реактора (змеевики, перегородки) создают застойные зоны. Несмотря на большую частоту вращения мешалки, в застойной зоне перемешивание может полностью отсутствовать, что не позволяет считать реактор аппаратом полного смешения. Таким образом, реальные конструкции аппаратов всегда только приближаются к идеальным, вследствие чего реальные режимы потоков в аппаратах находятся в промежуточной области между идеальным вытеснением и идеальным смешением. [c.229]

Модель идеального смешения. Другая идеализированная модель-модель идеального смешения. Это такое состояние потока в проточном аппарате, когда обеспечивается мгновенное и полное смешение поступающих частиц и уже имеющихся в аппарате (рис. 1.21). [c.45]

Реакторы идеального смешения (полного перемешивания)— аппараты, в которых потоки реагентов мгновенно и равномерно перемешиваются во всем реакционном объеме. Это значит, что состав и температуру реакционной смеси в таком аппарате можно считать одинаковыми во всем его объеме. Практически к реакторам этого типа могут быть отнесены аппараты небольшого объема с мешалками (при малой вязкости среды), проточно-циркуляционные аппараты при большой кратности циркуляции, аппараты с кипящим слоем и др. (рис. 17.4, 17.5). [c.477]

Простейшие из типовых моделей — идеального смешения и идеального вытеснения — соответствуют двум крайним, предельным случаям проведения процесса. Первая модель является аналогом схемы одноступенчатой экстракции при допущении о полной изотропности фаз в зоне смешения экстрактора, на основании которого пар,аметры модели рассматриваются как сосредоточенные. Вторая модель является аналогом схемы непрерывного и распределенного по длине контакта фаз в, аппарате колонного типа при допущении о поршневом режиме потоков. [c.99]

Рис. 1. Режимы течения в мембранных модулях, а — параллельный 5 — с полным (идеальным) смешением в — противоточный г — перпендикулярный (с поперечным потоком) д— с тупиковой фильтрадией.

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]

Для последовательности адиабатических реакторов идеального смешения мы рассмотрим только одну задачу оптимизации. Пусть требуется получить максимальную конечную степень полноты реакции в последовательности N реакторов одинакового объема V путем надлежащего распределения байпаса исходной смеси. Эта система представлена на рис. VIII.3 здесь снова принята нумерация реакторов от конца последовательности к началу д — полный объемный расход сырья и — объемная скорость потока в тг-м, считая от конца, реакторе. Таким образом, исходная смесь делится на поток подаваемый в Л -й реактор, и байпасный поток (1—д. Этот байпасный поток служит для охлаждения реагирующей смеси, выходящей из п-го реактора, до подачи ее в (и—1)-й реактор, путем добавления холодного сырья с объемной скоростью п = М, N — 1,. . ., 2). Таким образом [c.219]

Наш проекти ровщик выбрал для процесса непрерывнодействующий реактор идеального смешения. При помощи схемы материальных потоков (рис. IV-4) и допущений, характеризующих каждый элемент оборудования, можно написать полную систему дифференциальных уравнений, определяющих динамику реакции и технологического процесса [см. уравнения (IV, 1) — (IV, 45)]. [c.53]

Первое из ус.тювий устойчивости имеет непосредственный физический смысл. Его левая часть представляет собой полную производную скорости тепловыделения кг (С, Т) по температуре с учетом соотношения между стационарными значениями концентрации ключевого вещества и температуры = Со — ip-/k ) Т — Т ) [см. формулу (VII.7)]. Правая часть неравенства (VIII.16) равна производной скорости теплоотвода по температуре (с учетом отвода тепла как движущимся потоком, так и с помощью внешнего теплоносителя). Неравенство, обратное (VIII.16), таким образом, совпадает е условием неустойчивости, выведенным в разделе II 1.3 (как было показано в разделе VII.3, оно применимо и к реакторам идеального смешения). При выводе этого условия отмечалось, что на его основании можно делать заключение только о неустойчивости процесса, но нельзя заключать, что процесс, в котором условие неустойчивости не выполнено, обязательно будет устойчивым. Действительно, строгий анализ, основанный на исследовании нестационарных урав- [c.328]

В качестве первого примера выполним анализ работы гомогенного реактора неидеального смешения с нестационарными внутренними потоками, в котором проводится нелинейная химическая реакция при полном взаимодействии молекул на микроуровне. Допустим, что реальная структура потоков в реакторе соответствует топологической структуре, изображенной на рис. 4.11, где изображены N ячеек идеального смешения, связанные межъячеечными нестационарными потоками. Пронумеруем ячейки от 1 до 1 присвоим ячейкам индекс i от 1 до iV—1 обозначим объем -й ячейки через У,, а объемную скорость потока от i-й ячейки к -й — через Q j. Питающий поток для -й ячейки обозначим через Qof, выходящий из у-й — соответственно через Qjn, байпасный поток для всей системы обозначим ол - [c.261]

Описание схемы. Данная система показана на рис. И [391 Для удобства описания схемы, помимо нумерации блоков, введем нумерацию потоков. Блоки 1,. . ., 5 представляют собой реакторы идеального смешения, в которых протекают реакции вида (11,89). Обе реакции имеют первый порядок и необратимы, причем А — исходный продукт, в — целевой продукт и С — нежелательный продукт, в аппарате 6 происходит полное выделение из реакционной смеси вещества С. Блоки 7—9 яйляются экстракторами с перекрестным током. Система экстракторов служит для возможно большего выделения вещества А с тем, чтобы посредством рецикла направить его вновь в реакторы 1, 5. [c.57]

Наличие направленного потока псевдоожижающего агента — газа или жидкости — обусловливает значительно меньшую, подчиненную роль перемешивания в нем, чем в твердой фазе. Так, при и = 10 см/с и Н = 10 см, даже если коэффициент диффузии в потоке в 100 раз выше молекулярного и равен Опот=1 см7с, то критерий Пекле на поток Ре от = иН/0 о > 1 и масса проходящего газа практически не успевает перемешаться за время пребывания в кипящем слое. В связи с этим, в первом приближении, можно считать, что взаимодействие газа с твердой фазой происходит так, как будто реактор является аппаратом идеального смешения по твердому и полного вытеснения по газу. [c.117]

Проведенные авторами [82,101] широкие исследования по изучению процессов, протекающих в окислительной колонне, показали, что барбо-таж воздуха через слой жидкости гфиводит к ее практически полному смешиванию, на что указывает равномерное распределение температуры по высоте реакционной зоны [103] и одинаковые свойства продукта. Таким образом, по структуре потока жидкой фазы колонна близка к аппарату идеального смешения, поэтому безразлично, как вводить реагирующие фазы противоточно или прямоточно. [c.42]

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]

Характеристическое уравнение реактора полного смешения можно выводить на основании материального баланса. Поскольку в реакторе идеального смешения концентрации реагентов одинаковы во всем объеме аппарата, материальный баланс составляется для всего объема аппарата. При этом параметры процесса в объеме реактора в отводимом потоке одинаковы. Приход вещестБа равен [c.87]

Если характер потока в реакторе пе отвечает ни идеальному вытеснению, ни полному смешению, пр1 мерпый вид кривой отклика при импульсном возмущении представлен на рис. 44, в, из которого видно, что трассер на выходе появляется позднее, чем при идеальном смешении. Прп этом концентрация трассера сначала растет во времени, а затем после прохожденпя максимума падает.Структура потока в таком реакторе занимает некоторое промежуточное положение между структурами потоков в реакторах идеального вытеснения и полного смешения. Для описания процессов, протекающих в такого типа аппаратах, необходимо знать степень отклонения от идеальности. [c.117]

Для сравнения с выводами, которые будут получены в дальнейшем, рассмотрим сначала предельные случаи развития диффузионных процессов переноса вещества вдоль потока, т. е. случал отсутствия диффузионного переноса = 0 (идеальное вытеснение) и случай, когда диффузия приводит к полному выравниванию концентраций вдоль потока О = со (идеальное смешение) [3]. При идеальном вытеоненин можно заменить время в кинетическом уравнении а отношение длины [c.406]

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]

Одним из показателей, определяющих эффективность массообменных аппаратов, является продольное смешение, которое характеризует отклстение реального потока от идеального режима течения — полного смешения или полного вытеснения. Концентрация распределяемого компонента в сплошной фазе пульсационной колонны изменяется монотонно от начального до конечного значений, поэтому процессу соответствует диффузионная модель Ц]. Интенсивность продольного смешения оценивается, согласно этой модели, коэффициентом продольного смешения. [c.85]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология