Вытеснение градиента

Рис. 2.3. Приспособление для фракционирования градиентов плотности после центрифугирования. Черная стрелка в каждом случае указывает направление вытекания фракций градиента, а белая — направление потока минерального масла, используемого для вытеснения градиента, п — пробка с — трубка из нержавеющей стали ш — силиконовый шланг ст — стеклянная трубка. Детали работы с данным устройством приведены в тексте

При определении начального условия для градиента давления д предполагается, что время перераспределения давления за счет сжимаемости жидкостей пренебрежимо мало по сравнению со временем вытеснения. Отсюда следует, что нестационарные процессы упругого перераспределения давления заканчиваются в начале процесса вытеснения. Поэтому в масштабе медленного времени можно считать, что к началу процесса вытеснения градиент давления во всех точках области течения достигает начального значения gQ. [c.146]

До сих пор метод динамического программирования приводился для последовательного включения элементов процесса. Если число элементов процесса в схеме очень велико, удается рассматривать всю систему как одну аппаратурно-процессную единицу, в которой состояние главного потока изменяется непрерывно в направлении течения. Приведенный пример схемы последовательно соединенных реакторов дает понятие о возможности перехода ряда дискретных реакторов (смешения) в один трубчатый реактор (вытеснения), который уже был описан в гл. И. Теперь возникает вопрос каков оптимальный температурный градиент трубчатого реактора Ответить на него можно непосредственно, не приступая на основе общих рассуждений к динамическому программированию элемента процесса непрерывного действия. [c.349]

Расчет реактора, содержащего гранулированную массу, в принципе аналогичен расчету безнасадочного реактора вытеснения. Главное отличие, вероятно, заключается в том, что в гранулированном слое существует как продольный, так и поперечный градиенты температуры и концентрации (рис. [c.287]

Природа псевдоожиженного слоя обусловливает высокую степень перемешивания, и, следовательно, выравнивание различных градиентов. Однако на практике могут встретиться самые различные режимы от идеального смешения до полного вытеснения, в зависимости, в основном, от размеров слоя. Помимо того, что перемешивание обусловливает некоторые нежелательные особенности реакторов с псевдоожиженным слоем, переход от опытной установки к промышленному аппарату не может быть сделан с полной уверенностью. [c.294]

Наличие градиентов температуры в направлении потока ни в коей мере не противоречит модели идеального вытеснения, и в Приложении II к настоящей главе приводится пример, показывающий, как можно учесть такого рода градиенты в рамках данной модели. Наличие градиентов, перпендикулярных направлению потока (почему они и именуются радиальными или, точнее, поперечными градиентами), делает бессмысленным допущение о режиме идеального вытеснения, и во всех случаях, когда эти градиенты значительны, принципы расчета, изложенные в 2.2, становятся непригодными. [c.52]

Кратко остановимся на обстоятельствах, влияющих на характер поперечных градиентов. Если экзотермическая реакция протекает в цилиндрическом реакторе вытеснения, из которого тепло отводится через стенку путем внешнего охлаждения, то можно ожидать что профиль температуры будет иметь форму, сходную с профилем, приведенным на рис. 10 а, т. е. реагирующая среда будет более нагрета вблизи центра, чем у стенки. Может показаться поэтому, что поперечные градиенты не могут иметь места при отсутствии поперечного отвода тепла, т. е. в реакторе с идеально изолированными стенками. Однако при этом необходимо также учитывать градиент скорости. Поскольку жидкость или газ вблизи центра аппарата движутся быстрее, чем у стенки, повышение их температуры на данном участке по длине реактора меньше (так как реакция протекает слабее), и таким образом форма профиля температур получается обратной (рис. 10, б). (Более наглядно это можно представить ири рассмотрении холодного потока реагирующего газа, подаваемого в реактор, который дает шлейф, проходящий ио центру.) [c.52]

В 2.3 отмечалось, что отклонение от модели идеального вытеснения происходит по трем различным причинам при возникновении поперечных градиентов температуры, при наличии продольной и поперечной диффузии и поперечных градиентов скорости. В 2.4 и 2.5 рассматривался первый и, несомненно, самый важный из этих факторов особенно это относится к реакторам с неподвижным слоем катализатора. При этом указывалось, что в таких реакторах необходимо также учитывать поперечную диффузию. Перейдем теперь к рассмотрению влияния продольной и поперечной диффузии, ограничившись кратким и, в основном, качественным рассмотрением вопроса. [c.59]

В общем случае поперечная диффузия уменьшает колебания концентрации по поперечному сечению и, следовательно, приближает параметры реактора вытеснения к параметрам, которые имели бы место в реакторе идеального вытеснения. Влияние продольной диффузии противоположно, поскольку концентрация реагента уменьшается от входа в реактор к его выходу. Направление продольного градиента концентрации таково, что, благодаря диффузии, реагент перемещается к выходу из реактора несколько быстрее, чем это имело бы место, если бы он перемещался с основным потоком. [c.59]

Третий вид отклонения от модели идеального вытеснения обусловлен градиентами скорости, направленными перпендикулярно движению потока. В любом типе реактора вытеснения, имеющего непроницаемую стенку, скорость жидкости или газа у стенки реактора всегда будет меньше, чем вблизи его центральной части. Отсюда следует, что элементы жидкости или газа, движущиеся вблизи стенки, затрачивают на прохождение реактора больше времени и поэтому реакция в них протекает глубже. [c.64]

При малых значениях критерия Рейнольдса одномерное приближение оказывается слишком грубым и система уравнений (6.1), (6.2) для аппарата идеального вытеснения может стать неприемлемой вследствие возникновения радиальных градиентов температур и концентраций. Для наиболее употребительных колонных или трубчатых аппаратов радиусом / р в этом случае применима двумерная модель, имеющая вид [c.102]

Система (1-30) описывает процесс идеального вытеснения [20]. Как будет показано в главе III, процесс идеального перемешивания [21], когда внутри аппарата отсутствуют градиенты концентраций и температур, описывается системой следующего вида [c.33]

Рассмотрим теперь более сложный и со всех точек зрения самый интересный случай процесса с теплоотводом на стенку реактора. Здесь поперечные градиенты уже существенны. Реакция в цилиндрическом аппарате описывается (в приближении идеального вытеснения) уравнениями [c.253]

Неизотермические условия, довольно часто встречающиеся в реакторах с неподвижным слоем в комбинации с отклонениями от режима идеального вытеснения, требуют одновременного рассмотрения тепло- и массопереноса в продольном и радиальном направлениях. Кроме того, возможны температурные градиенты внутри гранул катализатора, а также различные лимитирующие стадии в любых точках реакторов. Это показывает, насколько сложно решить проблему надежных предсказаний степени превращения [c.443]

Градиент давления вытеснения, (кгс/см )/м. [c.87]

Потеря давления на единицу длины капилляров (градиент давления вытеснения) определяется как [c.88]

Следует отметить, что были проанализированы различные варианты подсчета давления вытеснения, развиваемого в центробежном поле и действующего на жидкость в системе капилляров [56. 57, 58, 60, 61]. Ниже приведены варианты подсчета градиента давления вытеснения по указанным методикам. [c.89]

Для решения поставленной задачи т. е. определения потери давления на единицу длины пористого слоя (градиент давления вытеснения), были сделаны следующие предположения. [c.89]

Формула для подсчета градиента давления вытеснения на основании (54) имеет вид [c.90]

Рис. 41. Зависимость количества остаточной жидкости 3 пористой среде от времени центрифугирования при разных градиентах давления вытеснения, кгс/см

Центрифугирование системы капилляров, заполненных жидкостью при заданном градиенте давления вытеснения проводили до постоянной массы. [c.92]

Как видно из рис. 41, для достижения остаточного содержания жидкости оптимальное время центрифугирования уменьшается с увеличением частоты вращения вала центрифуги, т. е. градиентов давления вытеснения. [c.93]

Толщина пленочной жидкости при соответствующем градиенте давления вытеснения определяют по формуле [c.93]

Эксперименты по определению толщины остаточной части граничного слоя жидкости на контакте с пористой средой при различных градиентах давления вытеснения проводили следующим образом. Навеску песка засыпали в капсулу из металлической сетки. Такие образцы насыщали жидкостью и выдерживали в ней до завершения формирования граничного слоя. Затем образцы подвергали центрифугированию при определенной частоте вращения вала центрифуги. [c.93]

Градиент давления вытеснения, кге/м Радиус капилляров. мкм Стеклянный песок фракций 0,03 мм [c.94]

Рис. 42. Зависимость толщины граничного слоя нефти от градиента давления вытеснения

Таким образом, совокупность методов капиллярного давления и центробежного поля позволяет определить толщины остаточных слоев жидкости на твердой поверхности при различных градиентах давления вытеснения. [c.95]

Толщина аномального слоя нефти на границе с твердой фазой была впервые определена в работе [117]. В этой работе по величине раскрытия щели до и после фильтрации нефти определяли толщину граничного слоя, образуемого на поверхностях, ограничивающих щель. В результате установлено, что толщина граничного слоя для исследованной нефти на данной поверхности (органическое стекло) составляет 1 мкм. Исследованиями [136, 120] было установлено, что в зависимости от природы твердой подложки и компонентного состава нефти толщина граничного слоя может достигать 2—5 мкм. Причем толщина аномального слоя зависит от градиента давления вытеснения и величины радиуса капилляров. Поэтому в пористой среде с размером пор, соизмеримым с толщиной граничного слоя, адсорбционно-сольватные слои, обладающие аномальными свойствами, должны оказывать значительное влияние на процесс фильтрации. [c.97]

Для определения толщины граничного слоя нефти при различных градиентах давления вытеснения был использован метод центрифугирования [120]. [c.98]

Влияние перемешивания на среднюю движущую силу. При выводе уравнений для расчета средней движущей силы предполагалось, что потоки фаз равномерно распределены по поперечному сеченкю аппарата, перемешивание отсутствует и все частицы каждой фазы движутся с одинаковыми скоростями. При этом концентрации фаз постоянны по поперечному сечению аппарата и изменяются только по его высоте. Как известно (см. стр 119), такое движение представляет собой поршневой поток, или поток с идеальным вытеснением. При движении каждой из фаз в режиме идеального вытеснения градиент концентраций является наибольшим и средняя движущая сила процесса массопередачи — максимальной. [c.419]

Непрерывнодействующие реакторы вытеснения представляют собой один или несколько каналов, соединенных параллельно. Для этих реакторов характерно постоянство градиента концентраций в каждом сечении аппарата и плавное измен ие этого градиента в направлении потока реагентов, в противоположность нулевому градиенту в каждом аппарате и ступенчатому изменению концен- [c.115]

Рис. УП1-19. Радиальные и продольные градиенты температуры и концентрации в слое катализатора Фишера—Тропша при 200 °С в реакторе вытеснения [по шкале О—15 отложены (в °С) приращения температуры в слое по сравнению с начальной температурой по шкале О—4 отложены (в м) расстояния по оси слоя по шкале О—10 отложены (в мм) расстояния по радиусу слоя]1 2.

Причиной неприменимости метода элементарных объемов при значительных поперечных градиентах температур является высокая чувствительность скорости реакции к изменению температуры. Рассмотрим, например, какие выводы можно сделать из данных Смита по измерениям температур, приведенных на рис. 3. Эти данные получены в реакторе вытеснения при окислении двуокиси серы. Установлено, что при температуре стенки реактора 197°С температура вблизи его оси на 300°С выше. Поскольку энергия активации этой реакции составляет около 20 ккал1г-моль, значения константы скорости в горячей зоне и у стенки находятся в соотношении [c.53]

Для случая неаднабатнческих реакторов и реакторов, снабженных рубашками, простейший метод, позволяющий в первом приближении учесть изменение температур, предусматривает допущение о локализации этих градиентов у стенки. Иными словами, предполагается, что по поперечному сечению реагирующей среды температура системы имеет постоянное значение Т( (как это имеет место в реакторе идеального вытеснения), но у стенки она меняется до значения Тц7, причем изменение носит ступенчатый характер (рис. 10,г). Такое допущение, несомненно, является весьма грубым, хотя оно и лучше допущения о равенстве и Т у. С учетом сказанного расчет адиабатического реактора проводят так же, как и реактора идеального вытеснения (как это указано в 2.2, а также в Приложении II к настоящей главе), с той лишь разницей, что теперь в уравнение теплового баланса вводится член, характеризующий теплопередачу через стенку. Для наглядности рассмотрим цилиндрический реактор вытеснения, у которого 11А — площадь стенки, соответствующая элементу объема реактора с1Уг, приведенного на рис. 9. Если г — радиус цилиндра, то нетрудно видеть, что ёА =2с1Уг/г. Следовательно, количество тепла, перенесенного от среды к стенке в элементе йУг, будет равно [c.54]

Как уже отмечалось, поперечную диффузию, обусловленную наличием насадки, следует учитывать в связи с поперечными градиентами температур. Необходимость учета продольной диффузии при расчете реакторов существенно зависит от соотношения его длины и размера зерен. Если это отношение равно или больше 100, что обычно имеет место на практике, то влиянием продольной диффузии можно пренебречьОднако в тонких слоях эффект может оказаться значительным [9, стр. 95]. К числу реакторов вытеснения с исключительно тонкими (в указанном смысле этого слова) слоями катализатора относится аппарат, применяемый для окисления аммиака. В нем реагирующий газ проходит всего через три или четыре слоя платиново-родиевой сетки, используемой в качестве катализатора. Если бы не влияние продольной диффузии, то для 100%-ного окисления аммиака хватило бы и меньшего числа таких сеток. [c.64]

Если можно пренебречь диффузией вдоль оси реактора и принять йг г) = onst (перемешивание в поперечном направлении настолько интенсивно, что радиальные градиенты температуры и концентрации отсутствуют), получим идеальную проточную трубу с поршневым движением потока (модель идеального вытеснения) здесь г — радиус. Очевидно, что в действительности идеальных проточных труб, так же как и идеальных смесителей, не существует. Во всяком случае, при составлении баланса можно ограничиться односторонним осевым движением потока в направлении 2 и придать уравнениям баланса после учета условий (11,21) и упрощения следующий вид [c.152]

Среди достоинств РГЖПСК отмечаются следующие возможность проведения каталитических процессов при высоких скоростях химической реакции (в расчете на единицу объема катализатора) даже при использовании высокоактивных катализаторов относительно низкий градиент температуры по реакционной зоне вследствие высокой теплоемкости слоя теплоотвод из реакционной зоны не лимитирует скорость химической реакции возможность реализации каталитических процессов в адиабатических условиях как для реакторов смешения, так и для реакторов вытеснения замена отработанного катализатора свежим в ходе проведения процесса использование гранул катализатора, фактор эффективности которых близок к единице. [c.233]

Вытеснение по подвижной фазе. Межфазовые градиенты по теплу и Материальный баланс по /-му веществу. Покомпонентный мате-компоненту ри21льный баланс [c.98]

Предположим средний радиус пор капиллярной системы, насыщенной жидкостью, 10 мкм, а капиллярных систем отсоса — 9 мкм, 8 мкм и т. д. При условии соз6 = 1 градиент давления вытеснения, рассчитанный по формуле (43), следующий [c.87]

Таким образом, можно построить зависимость /г = /(grad) в области весь.ма малых значений градиента давления вытеснения, которая характеризует прочность граничного слоя жидкости на сдвиговое разрушение. [c.87]

По мере удаления от твердой поверхности в глубь жидкостк механические свойства граничного слоя приближаются к свойствам жидкости. Следовательно, в зависимости от градиента давления вытеснения жидкости, сформировавшей граничный слой, толщина остаточной частп граничного слоя будет меняться. Учитывая, что механические свойства граничного слоя меняются от твердообразного состояния до свойств жидкости в объеме, чрезвычайно важно для выбора рациональных градиентов давления вытеснения определить соответствующие им коэффициенты извлечения нефти из пласта, установить зависимости толщины остаточного граничного слоя > от заданного давления вытеснения. [c.98]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология