Аппараты с ламинарным потоком

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в вершине параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле" , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул в реакторе не всегда компенсируется менее продолжительным временем пребывания других молекул. Кроме того, положение усложняется наличием диффузии. Вследствие более длительного времени пребывания у стенок образовавшиеся там продукты реакции обладают сравнительно высокой концентрацией и диффундируют к центру реактора, в то время как исходные веш,ества [c.150]

Таким образом, в аппарате происходит ламинарное течение разделяемого раствора. Для нахождения Nu в случае ламинарного потока в каналах умеренной длины можно использовать уравнение [c.198]

Щелевидное сопло должно обеспечивать прохождение эмульсии одним потоком через всю ширину прямоугольного электрода. Струя, вытекающая из сопла, должна быть тонкой. За пределами электродов должен быть обеспечен ламинарный поток эмульсии. При этом исключается турбулизация потока у стенок аппарата, предотвращается унос укрупнившихся частиц [c.51]

В большинстве случаев структура потоков в аппаратах более или менее значительно отличается от структуры, отвечающей идеальному вытеснению. Это может быть следствием различных причин, в том числе — перемешивания частиц жидкости вдоль оси аппарата, различия скоростей по поперечному сечению ламинарного потока, байпасирования части потока вследствие каналообразования, образования застойных зон и т. д. [c.120]

В испарителях с жестко закрепленными лопастями жидкость движется по поверхности корпуса в виде пленки под действием двух сил касательной, обусловленной динамическим воздействием ротора на жидкость, и нормальной, обусловленной действием силы тяжести. В результате жидкость движется сверху вниз по спирали. Вертикальная и горизонтальная составляющие скорости определяются силами вязкого трения и тяжести. Поскольку вязкость изменяется по высоте аппарата вследствие изменения состава раствора и температуры, соответственно изменяется вертикальная составляющая скорости. С увеличением вязкости раствора она уменьшается, что приводит к увеличению толщины пленки жидкости и соответствующему возрастанию задержки — объема жидкости, находящейся в аппарате. Если толщина пленки жидкости меньше зазора между лопастями и корпусом аппарата, то касательное напряжение, действующее на жидкость, обусловлено динамическим воздействием на нее вращающегося парогазового потока, которое при малой плотности последнего сравнительно невелико. При малых расходах жидкости образуется тонкая пленка, стекающая по стенке корпуса аппарата ламинарно. Если зазор между ротором и статором превышает толщину пленки, то лопасти ротора практически не оказы- вают на нее воздействия. Ламинарный режим течения пленки имеет место при Ке < 400. При этом толщина пленки определяется по теории Нуссельта [c.326]

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]

С увеличением объемной концентрации дисперсной фазы становятся заметными эффекты соударения частиц друг с другом и со стенками аппарата. Кроме того, поток дисперсного материала начинает оказывать обратное влияние на движение сплошной фазы. Так, в ламинарных потоках частицы могут стать своеобразными турбулизаторами, чему способствует увеличение размеров частиц и различие в величинах плотности твердой и сплошной фаз. Вследствие перемешивающего воздействия частиц скорости сплошной среды выравниваются по сечению двухфазного потока. Такое выравнивающее воздействие становится заметным при превышающем значение, приблизительно равное 10 . Концентрация дисперсной фазы по длине канала уменьшается приблизительно по экспоненциальной зависимости. [c.69]

Уменьшение диаметра труб приводит к повышению коэффициента теплоотдачи, который для ламинарного потока обратно пропорционален сй Г, а для турбулентного — йЦ. В кожухотрубных испарителях переход с йа = 50 мм на вн = 20 мм привел к повышению коэффициента теплоотдачи для ламинарного потока на 35 %, а для турбулентного — на, 20 %. Намечается дальнейшее снижение диаметра труб, которое ограничено уменьшением их механической прочности и возрастанием опасности засорения. Возможности интенсификации теплообмена этим путем невелики. Так, при снижении диаметра гладкой трубы с 20 до 15 мм коэффициент теплоотдачи увеличивается на 6—10 %, а коэффициент теплопередачи — примерно на 3—5 %. Однако снижение диаметра труб увеличивает компактность аппарата. [c.100]

Точность, вносимая граничными условиями (VI.27), является, однако, обманчивой. Дело в том, что при их выводе предполагается, что диффузионная модель справедлива повсюду, в том числе и для процессов переноса на малых расстояниях. На самом деле, однако, не существует систем, в точности описывающихся уравнением конвективной диффузии (VI. 14) или (VI. 15) с постоянными значениями линейной скорости потока и коэффициента диффузии. В случае турбулентного потока в реакторе без насадки скорость потока почти постоянна по всему сечению аппарата (кроме тонкого слоя близ его стенки), однако коэффициент турбулентной диффузии является переменной величиной, увеличиваясь пропорционально расстоянию от стенки реактора. В ламинарном потоке перенос вещества осуществляется молекулярной диффузией, так что коэффициент диффузии постоянен. Однако основная причина случайного разброса времени пребывания в реакторе — сильное различие локальных скоростей потока на различных расстояниях от стенки аппарата. Наконец, в реакторах с насадкой, отклонение времени пребывания в реакторе от среднего знйчения вызывается образованием турбулентных вихрей в промежутках между твердыми частицами, разбросом локальных скоростей потока за счет неоднородности упаковки слоя и задержкой вещества в застойных зонах. Во всех этих случаях распределение времени пребывания в реакторе делается близким к нормальному, если длина аппарата достаточно велика, и только в этих условиях диффузионная модель становится пригодной для приближенного описания процесса. [c.211]

В большинстве промышленных трубопроводов и в технологических аппаратах течение не слишком вязких жидкостей имеет турбулентный характер. Как уже отмечалось, основные уравнения движения вязкой жидкости при ее турбулентном течении сохраняют ту же внешнюю форму, что и уравнения ламинарного движения (1.29), но турбулентная вязкость не является независимым известным параметром уравнения, как это было для ламинарных потоков, а представляет собой трудно определяемую, зависящую от турбулентного состояния потока и непостоянную вблизи твердой поверхности величину. По этой основной причине теоретические решения уравнений движения для турбулентных потоков весьма немногочисленны и требуют дополнительной информации (экспериментального характера) об интенсивности турбулентных пульсаций в потоке. [c.75]

При расчетах аппаратов разделения для пористых мембран и ламинарного потока жидкости используют простые гидродинамические теории. [c.386]

Переходя к краткому обзору экспериментальных данных о гидравлических сопротивлениях, отметим, что под термином гидравлическое сопротивление принято понимать величину разности статических давлений на входе потока в рассматриваемый элемент (трубопровод, аппарат) и на выходе из него в зависимости от средней расходной скорости потока, свойств вещества потока, геометрических размеров и конфигурации элемента, через который протекает поток. Примером формулы для расчета такого гидравлического сопротивления служит полученное ранее соотношение (1.57) для определения потерь давления на трение ламинарного потока в прямой круглой трубе постоянного сечения. [c.94]

Рис. 1. Ламинарный поток жидкости в цилиндрическом аппарате с внутренним ротором ж — направление градиента (радиус прибора) у — направление потока.

Величины Дт1 и / измеряют цилиндрич. аппаратами, в к-рых ламинарный поток создается в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами (см. рис. 1). Д. л. [c.333]

Практически во всех случаях тарельчатые аппараты работают при ламинарном режиме потока. При ламинарном потоке распределение скоростей в межтарелочном пространстве [52] приближенно можно принять следующим [c.38]

Одним из важных условий успешной эксплуатации химической аппаратуры является хорошее обтекание отдельных элементов. При ламинарном потоке электролит не вызывает разрушения защитных пленок на металлах, как это наблюдается при механическом воздействии турбулентного потока. При этом исключаются также кавитационные явления, коррозия в углах, застойных местах и облегчается чистка аппарата от отложений, способствующих развитию щелевой и питтинговой коррозии. В связи с этим при штамповке сложных аппаратов следует избегать резких переходов, трубопроводы не должны иметь резких изгибов и сужений, узких клапанов, стыковых соединений. Недопустимы полости, в которых могут скопляться продукты коррозии, твердые осадки и грязь. Днища и сливные отверстия должны исключать возможность скопления осадков на поверхности металла. Для этого необходимо предусмотреть хорошую завальцовку труб, не допускать выступающих частей внутри аппарата, вывод жидкостей предусмотреть в самых низких точках рабочих зон аппарата. Некоторые виды неудачных (рис. 240, а) и удачных (рис. 240, б) конструкций элементов, иллюстрирующие высказанные выше соображения, представлены на рис. 240. [c.431]

Аппараты, применяемые для магнитной обработки, устанавливают вертикально, наклонно или горизонтально с таким расчетом, чтобы обеспечить ламинарный поток обрабатываемой жидкости и исключить образование воздушных мешков. Гидравлическое давление в месте установки аппарата не должно превышать допустимого значения для выбранного аппарата. [c.48]

При обработке пульпы исключается возможность ввода ее снизу и выхода сверху по причине быстрого оседания крупных частиц. Между тем, именно эта схема движения обрабатываемой жидкости в аппарате наиболее желательна, так как обеспечивает ламинарный поток и исключает возможность образования воздушных мешков. [c.108]

Как уже указывалось, наилучшая (и наиболее часто употребляемая) форма прибора для создания ламинарного потока с постоянным градиентом скорости — цилиндрический аппарат, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, один из которых (ротор) вращается с постоянной угловой скоростью со, а другой (статор) — неподвижен. [c.574]

При количественном исследовании эффекта Максвелла основное условие опыта — сохранение ламинарности потока. Изучение условий ламинарности при использовании цилиндрических аппаратов [ПО, 82, 75] показало, что эти условия существенно зависят от того, служит ли ротором прибора внешний ИЛИ внутренний цилиндр. [c.574]

Трубчатые аппараты с ламинарным потоком реакционной массы [c.64]

В проточных реакторах, где турбулентность отсутствует, в любом поперечном сечении аппарата имеет место разность продолжительности пребывания массы. В ламинарном потоке, как известно, градиент его скорости является параболическим с максимумом в центре. [c.64]

В основу этого метода положен зонный электрофорез в электролите, который движется перпендикулярно направленик> электрического поля. Первоначальный вариант метода предназначен для разделения на бумаге. Позднее [2] он был применен в отсутствие носителя, при этом стабилизация зон осуществлялась ламинарным потоком достаточно тонкого слоя электролита. Электрофоретическая ячейка имела форму плоской квадратной или прямоугольной рамки, длина ее стороны составляла несколько десятков сайтиметров, а толщина слоя равнялась 0,25—0,60 мм. Вначале этот прибор использовался для разделения высоко- и низкомолекулярных пептидных соединений, нсь позднее выяснилось, что таким способом можно эффективно разделять не только растворимые электрофоретические соединения, но и коллоидные частицы, включая субклеточные частицы и клетки, если конструкция аппарата не допускает быстрого осаждения макрочастиц на стенках электрофоретической ячейки. Движение частиц в условиях непрерывного электрофореза описывается следующим простым соотношением [39] [c.285]

Несмотря на то, что средняя скорость реакции,в ламинарном потоке такая же, как в других потоках, конверсия все же различна. Положение осложняется диффузией. Вследствие того, что у стенок аппарата продолжительность пребывания массы увеличивается, продукты реакции образуются с более высокой концентрацией и диффундируют по направлению к центру в то время, как реагенты диффундируют по направлению к стенкам. Результатом такого процесса является частичная компенсация недостаточной турбулентности в потоке. Наличие свободной конвекции также благоприятствует достижению вихревого потока. [c.64]

Рис. II. И. Схема для расчета трубчатого аппарата с ламинарным потоком массы.

Это равенство выражает концентрацию в точке на расстоянии Я от центра трубчатого аппарата. Среднее значение концентрации может быть определено посредством численного интегрирования для всего поперечного сечения аппарата. Такого рода расчеты были выполнены для турбулентного и ламинарного потоков в табл. II. 7 представлены сравнительные данные для реакции первого порядка при отсутствии диффузии. [c.65]

Сравнительные данные для турбулентного и ламинарного потоков в трубчатом аппарате [c.66]

Диффузионная модель. Рассмотрим теперь причины, приводящие к появлению случайного разброса времени пребывания в реакторе. Все эти причины можно свести к одной — разбросу мгновенных значений продольной компоненты скорости элемента потока на его траектории, связывающей вход и выход реактора. Этот разброс скоростей может быть вызван попаданием в различные области реактора, где скорость движения неодинакова. Например, в случае ламинарного потока в трубе скорость сильно изменяется по сечению аппарата, будучи малой около его стенок и значительно превышая среднюю скорость движения у центра трубы. В реакторе с насадкой локальная скорость мала близ твердой поверхности кроме того, в этом случае могут возникнуть значительные вариации скорости, связанные с об- рааованием каналов и застойных зон вследствие неоднородности упаковки твердых частиц. При попадании в застойные зоны с малой скоростью движения потока значительную роль начинает играть и молекулярная диффузия. В турбулентном потоке локальные скорости изменяются не только в пространстве, но и во времени, и турбулентные пульсации и вихри становятся основной причиной случайного разброса времени пребывания в реакторе. [c.207]

Создавая для каждого процесса свой реактор, мы будем задавать в реакторе необходимые гидродинамические и тепловые условия, а что касается механизма и кинетики самой химической реакции, то они не зависят от масштаба и конструкции аппарата. Несомненно, эта задача очень сложная, и мы ее сразу не решим, Однако крайне необходимо работать именно в этом направлении, В решении этой проблемы большая роль может принадлежать теории рециркуляции, ибо она л ожет регулировать направление реакции, создавать условия, при которых тепловыделение реакции и теплосъем с поверхности будут способствовать максимальному приближению к оптимальномутемпературному профилю, изменять гидродинамический режим в нужном направлении, обеспечивая тем самым условия для масштабного перехода. Например, в реакторах гомогенных процессов трудно моделируемый гидродинамический ламинарный поток можно превратить за счет рециркуляции в легко масштабно переносимый турбулентный режим. При такой постановке вопроса одновременно решаются две ак- [c.16]

Гравитационные сепараторы (табл. 1-1) могут иметь множество конструктивных выполнений. Подъемный сепаратор А1 относится к классу 1.1. В предположении прямолинейности профиля скоростей воздуха в зоне сепарации здесь можно было бы ожидать значения скоростного числа v v оо—1, 6СЛИ рэссмзтривзть этот аппарат как чисто равновесный. Но реальный процесс разделения не является статическим, поэтому v voo>. кроме того, даже для статического процесса на величину и/Уоо влияет фактический профиль скоростей воздуха в поперечном сечении зоны сепарации. Так, для лабораторного сепаратора Гонеля с ламинарным потоком у/0оо = 2, для лабораторного сепаратора с кипящим слоем (турбулентный поток) у/уоо= 1,16 [Л. 17]. В технических аппаратах исходный материал часто подается в зону разделения с некоторой начальной скоростью Уо, вследствие чего чисто противоточная схема нарушается, траектории мелких и крупных частиц искривляются под действием заметного ускорения. [c.19]

При расчете реактора выбрали реактор идеального вытеснения, который характеризуется тем, что реагенты последовательно слой за слоем , без перемешивания, ламинарным потоком проходят весь реакционный путь, определяемый, как правило, длиной аппарата. По длине изотермического реактора монотонно уменьшаются концентрация реагентов и скорость реакции, гак как исходные реагенты расходуются, а выход продукта увеличивается. На уменьшение концентрации исходных веществ в реакционном пространстве на производительности реактора в аппарате идеального вытеснения влияет степень превращения, возрастающая по логарифмическому эакону.Та <нм образом, стремление к достижению степени превращения, близкой к равновесной, приводит к существенному уменьшению производительности аппарата. [c.31]

Математический аппарат, на основе которого выведены представленные в данном разделе уравнения, справедлиа только в случае ламинарного потока жидкости При очень высоких скоростях вращения электрода поток становится турбулентным, а при очень низких скоростях вращения нежелательную роль начинает играть естественная конвекция. Требования соблюдения ламинарности и отсутствия естественной коивекцни можно сформулировать с помощью числа Рейнольдса J e, определяемого для вращающегося дискового электрода уравнением (3 59) [c.125]

Более узкие каналы в ламинарном потоке обеспечивают заметно более высокую скорость проникания, так как при этом снижается концентрационная поляризация. Повышение скорости проникания через мембрану дает маленький эффект (аа исключением тех случаев, когда оборудование изготовлено очень тщательно), поскольку основное сопротивление переносу воды создает не мембрана, а слой жидкости, в котором возникает концентрационная поляризация. Более высокое рабочее давление не всегда повышает поток пенетранта через мембрану, но может увеличить пол5фиаацию, повысить затраты на перекачку, усилить уплотнение мембраны или привести к образованию засоряющего слоя твердых веществ или даже повредить мембраны и опоры. Рециклирование, т.е. выделение меньшего количества воды аа один проход через аппарат, и возвращение части концентрата в исходный поток иногда повышает результирующую скорость проникания в канале и меньшей толщине малоподвижного слоя вблизи поверхности мембран. [c.230]

По мере совершенствования конструкций электроразделителей эти причины устранялись. Например, наряду с разветвленным распределительным устройством применяют самые простейшие, без ответвлений, но в сочетании с дозирующими диафрагмами, расположенными на выходе из электродных ячеек [12]. Диафрагмы выравнивают поток жидкости, поступающей в камеры, создавая сопротивление на стороне очищенного потока, а не на стороне эмульсии, тем самым устраняется дополнительное диспергирование. Конструкция электродных ячеек, выполненных в виде длинных узких и жестких камер, в значительной мере способствует созданию в электроотстойнике ламинарного потока жидкости во всем объеме электрического поля (т. е. объеме, занятом силовыми линиями электрического поля). Скорость потока жидкости в таких камерах, в зависимости от вязкости продукта и от требуемой степени чистоты конечного продукта, изменяется в пределах 4,0—20,0 мм/с [6]. Скорость может быть меньше, если не требуется большая пропускная способность или если нужно получить продукт лучшего качества. Более подробно конструктивные особенности аппаратов и их совершенствование описаны в гл. II. [c.21]

В гомогенных системах различают два предельных случая перемешивания реагирующих компонентов газовых или жидкостных смесей с продуктами реакции. Полное смешение, при котором тур-булизация столь сильна, что концентрация реагентов в проточном реакторе одинакова во всем объеме аппарата от точки ввода исходной смеси до вывода продукционной смеси. Идеальное вытеснение, при котором исходная смесь не перемешивается с продуктами реакции, а проходит ламинарным потоком по всей длине или высоте аппарата. [c.65]

В приборе с внешним ротором турбулентность потока наступает при значительно больших скоростях вращения ротора например, при RlAR = 0 в случае внешнего ротора й к в 6 раз, а при / /Л/ =10 в 50 раз больше, чем в случае внутреннего ротора того же размера. Поэтому для избежания турбулентности применяются аппараты с внешним ротором. На рис. 1 приведен чертеж универсального динамооптиметра [12], ротором которого служит полый цилиндр R, открытый снизу и вращающийся на подшипниках укрепленных на оси О статора. Ламинарный поток создается в зазорах ARi и ARi между ротором и одной из стенок D (или Е) статора. Зазор ARi соответствует прибору с внешним ротором. [c.9]

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в верпшне параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул [c.146]

В любой части реакционной массы, проходящей через трубчатый аппарат, имеет место непрерывное изменение состава — такое же, как при периодическом процессе. Однако элементарные слои жидкости на различных расстояниях от оси трубчатого аппарата имеют различную скорость движения массы, и здесь может происходить молекулярная диффузия от одной части потока жидкости к другой. Поэтому не все молекулы имеют одинаковое время пребывания в аппарате. В реакционной среде около оси аппарата реакция может протекать недостаточно полно, а жидкость, движущаяся у стенки, реагирует долго, особенно при деградируюпщх процессах в ламинарных потоках. [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология