Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Гидродинамика, связь с кинетической

    Если обратиться к рис. 1.1, то в настоящий момент мы находимся в области, схематически обозначенной вторым усилителем. Он ведет от БИ к теории кинетических уравнений. Само уравнение БИ1 важно для нас тем, что оно является предшественником всех кинетических уравнений — уравнений для одной неизвестной функции Fi (более полное определение будет дано ниже). Исключительное значение функции Fi заключается в том, что из нее следует большая часть гидродинамики. Связь с гидродинамикой мы подробно обсудим в начале гл. III, а в конце ее выясним, какое значение для гидродинамики имеет функция 2- Вопрос о соотношении между гидродинамикой и кинетической теорией снова встретится в гл. IV в связи с интегралом столкновений в уравнении Больцмана и, наконец, в гл. V при рассмотрении анализа Чепмена — Энскога уравнения Больцмана. [c.113]


    При расчете реактора с псевдоожиженным слоем, помимо кинетических аспектов, необходимо также рассматривать вопросы гидродинамики псевдоожижения. Размеры гранул, время пребывания и скорость псевдоожижения очень тесно связаны между собой. Ниже приводится пример такого расчета. [c.297]

    Подробный анализ полей напряжений и деформаций, выполненный двумя разными методами в гидродинамике и в кинетической теории газов ), позволил установить связь между нормальными и касательными напряжениями, из которой следует, что добавочное нормальное напряжение равно [c.66]

    Для расчета конверторов необходимо знать химическую сущность процесса и располагать кинетическими данными, поскольку ими определяются материальные соотнощения и условия выделения тепла в процессе. В реальных системах на протекание процесса сильно влияют, кроме того, гидродинамическая обстановка в зоне катализатора и условия теплообмена между катализатором и внешней средой. Поэтому расчет конвертора сводится к совместному решению уравнений кинетики, теплообмена и гидродинамики, характеризующих протекание данного процесса. До последнего времени в связи с недостатком экспериментальных данных и чисто математическими трудностями эти уравнения практически не представлялось возможным решить. [c.82]

    В соответствии с линеаризованной теорией массопередачи в многокомпонентных смесях расчет состава уходящих потоков проводится на основе экспериментальных и теоретических зависимостей по кинетике и гидродинамике в псевдобинарных смесях. В связи с этим при обработке экспериментальных данных по массопередаче в многокомпонентных смесях следует определять кинетические характеристики псевдобинарных смесей N° и Ми- [c.260]

    К первой ступени относятся явления, происходящие на атомно-молекулярном уровне и связанные с образованием кристаллической фазы — это гомогенное и гетерогенное зародыше-образование. Вторая ступень определяет кинетические закономерности роста отдельных граней кристаллов. Явления переноса количества движения, массы и энергии при взаимодействии дисперсных частиц с кристаллизуемой системой характеризуют третью ступень. Четвертая ступень связана с моделированием процесса массовой кристаллизации. Замыкает структурную схему пятая ступень, на которой рассматривается гидродинамика непосредственно дисперсных систем и вопросы разработки конструкций кристаллизаторов и создания методики их расчета. [c.12]


    ФОРМАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ КИНЕТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ГИДРОДИНАМИКОЙ [c.120]

    Здесь функция к(д, т) описывает ввод (вывод) элементов, обладающих значениями д обобщенных координат. Величина д описывает скорость изменения значений обобщенных координат отдельной частицы, причем значение этой величины зависит от функции / д = д д, д, г)). Уравнения типа (7.4.27), в которых величина д представляет собой функционал от (а.х), обычно называют кинетическими уравнениями с самосогласованным полем ). Не останавливаясь на изучении этого важного класса кинетических уравнений, отметим, что в последнее время подобные уравнения все более широко используются при исследовании различных процессов химической технологии (о применении таких уравнений при изучении гидродинамики псевдоожиженного слоя см., наиример, [202]). Кроме того, следует указать, что использованное в предыдущем разделе кинетическое уравнение (7.3.15) для одночастичной функции распределения дисперсной фазы, вообще говоря, тоже представляет собой кинетическое уравнение с самосогласованным полем. Это связано с тем, что входящая в указанное уравнение функция (Ае) представляет собой, строго говоря, функцию от /, т. е. функционал. [c.352]

    В работе [142] предпринята попытка описания модели исходя из более сложного кинетического механизма, где помимо инициирования, роста, обрыва двух типов (диспропорционированием и рекомбинацией) рассматриваются также реакции передачи цепи на мономер и регулятор. В работе [143] проанализировано влияние гидродинамики реактора на ММР по такому механизму. Используя соотношения, данные в [122], было проведено сравнение ММР (расчетных и экспериментальных) при различных предположениях о распределении времени пребывания в реакторе. В работе [144] механизм усложнен введением в рассмотрение стадий разветвления длинных и коротких цепей и высказаны некоторые соображения о скорости этих реакций. По-видимому, отсутствие достаточного объема экспериментальных данных по связи ММР полиэтилена с физико-химическими параметрами полимера (индекс расплава и др.) не позволяет сделать окончательный вывод о законченности разработки математической модели процесса. [c.246]

    Уравнение Бернулли для идеальной жидкости. Уравнение Бернулли— уравнение гидродинамики, которое устанавливает связь между скоростью потока жидкости в трубопроводе и давлением в потоке жидкости. Первоначально уравнение было получено для идеальной жидкости. В потоке идеальной жидкости потенциальная энергия, которая создается насосом, превращается в кинетическую [c.37]

    Влияние интенсивности перемешивания. Опыты проведены в стеклянном сосуде при 25° С, давлении кислорода 1 ат, концентрации цианида 7,4-Ю и КОН 10 3 моль/л числе оборотов диска в минуту от 60 до 953. Кинетические кривые линейны и проходят через начало координат. Скорости растворения повышают-ются с увеличением числа оборотов диска очень незначительно 4,0 4,34 4,37 4,95 и 5,40-10 г-атом/(см -с) соответственно при 60 150 288 645 и 953 об/мин. Такая же величина (4,40-10 ) получена и в автоклаве при 1400 об/мин с применением методики обратного диска. Некоторое незначительное повышение скорости растворения в данной серии опытов не связано с гидродинамикой процесса, а объясняется, по-видимому, субмикрон-ным растворением не очень хорошо спрессованных образцов амальгамы при интенсивном перемешивании. [c.144]

    Уточненные расчеты при условии минимизации габаритных размеров аппаратов и общих затрат на сушку возможны только на основе детального изучения реального процесса. Поэтому в книге наибольшее внимание уделено определению кинетических характеристик сушки и вопросам гидродинамики. Для материалов с большим внутридиффузионным сопротивлением необходимое время пребывания в аппарате определяется с учетом коэффициента массопроводности, для материалов с малым внутридиффузионным сопротивлением время пребывания определяется путем графического построения процесса в диаграмме влажного газа в соответствии с динамической сорбционной кривой, учитывающей энергию связи и физико-химическую природу материала. [c.7]

    По влиянию условий гидродинамики и перемешивания на кинетику процессов микробного синтеза ее можно подразделить на чисто кинетическую и диффузионную. Различие между ними состоит в том, что в последнем случае значения действующих факторов внешней среды в условиях недостаточного перемешивания или турбулизации среды непосредственно на поверхности микробных клеток существенно различаются по сравнению с их значением в основной массе жидкости, что вызывает искажение кинетических зависимостей [13, 15, 17, 20, 34, 38, 42, 75]. Большинство микроорганизмов функционирует в кинетической, а не в диффузионной области. В связи с этим модели, учитывающие непосредственное влияние перемешивания на кинетику процессов, не рассматриваются. Не рассматриваются модели, учитывающие неоднородность смешения в ферментере и распределение концентраций физиологически важных веществ или температуры по объему аппарата [16, 20, 21, 74, 138]. [c.15]


    Система (I. 4. 59) — (I. 4. 61) является незамкнутой, поскольку не дана связь между макроскопическими параметрами п, V, Т и введенными величинами д, К, ( . Возможны два способа замыкания этой системы уравнений. Следуя обычной гидродинамике, можно считать, что тензор напряжений пропорционален градиентам скоростей, а вектор потока тепла — градиенту температуры. При этом вводятся некоторые коэффициенты, которые должны быть определены из эксперимента. Такой путь пригоден лишь для состояний, не слишком отличающихся от равновесных. Более плодотворным представляется способ, основанный на приближенном решении кинетического уравнения, что позволяет выразить функцию распределения в данной точке через макроскопические параметры. Ее выражение подставляется в формулы, определяющие д. К, ( , и таким образом система уравнений замыкается. Такой метод позволяет попутно найти так называемые коэффициенты переноса. [c.129]

    Для уяснения положения дел укажем на следующее обстоятельство. В уравнении Больцмана носителем информации является функция распределения, а основной временной масштаб связан со средним временем свободного пробега (10 с в нормальных условиях). С другой стороны, в гидродинамике временной масштаб определяется временем распространения звуковой волны на макроскопически конечное расстояние (обычно 10 3 с), а вся существенная информация определяется небольшим числом макроскопических параметров плотностью, гидродинамической скоростью и температурой. Иными словами, переходу от кинетической теории к гидродинамике соответствует сокращение формального описания. Такая ситуация напоминает ситуацию, рассмотренную в гл. 3. Там сначала проводилось динамическое описание задачи N тел с помощью ТУ-частичной функции распределения, удовлетворяющей уравнению Лиувилля, которое затем сводилось к описанию с помощью сокращенного числа переменных путем перехода к одночастичной функции распределения, удовлетворяющей (обобщенному) уравнению Больцмана. Удовлетворительное решение проблемы рассматриваемого здесь сокращения описания было впервые получено Гильбертом в 1912 г. в работе [100], посвященной существованию и единственности решения уравнения Больцмана. Рассматривая ограниченный соответствующим образом класс функций, в котором ищется решение уравнения Больцмана, Гильберт доказал наличие для любого момента времени взаимооднозначного соответствия между решением для функции распределения / и первыми пятью моментами этой функции плотностью, тремя компонентами гидродинамической скорости и температурой. Необходимо отметить, что тем самым устанавливается связь единственности любого решения уравнения Больцмана с решением уравнений гидродинамики. Теория Гильберта будет рассмотрена в 5.1. [c.117]

    В Предыдущих главах мы рассмотрели теорию Чепмена—Энскога, которая весьма успешно применяется для получения уравнений газо- и гидродинамики и устанавливает связь значений кинетических коэффициентов В газах с силами, действующими между молекулами. Хотя еще осталось кое-что доделать, в целом можно считать, что разработка теории уже завершена. Существенно, правда, что при построении этой теории использованы допущения, которые сильно ограничивают возможность ее применения. Большая часть ограничений фактически присуща самому уравнению Больцмана, и прежде всего они связаны с тем, что это уравнение описывает лишь поведение газов, состоящих из одно-атомных молекул при малых плотностях. Теория для многоатомных и плотных газов пока еще весьма далека от завершения, хотя интенсивно развивается во многих направлениях. В этой области уже достигнут значительный прогресс мы попробуем описать современное состояние теории и укажем, каких результатов разумно ожидать в ближайшие годы. Хотя обе проблемы достаточно сложны, задача исследования многоатомных газов, по-видимому, все-таки более проста, чем плотных газов, поскольку здесь можно в большей степени положиться на интуицию (которая, правда, может и подвести). Поэтому мы вначале обсудим проблему многоатомных газов, а к плотным газам перейдем в следующей главе. Дальнейшее обобщение теории — на случай ионизованных и разреженных газов — мы отложим до последних глав. [c.297]

    Структура главы такова. В 13.1 мы напоминаем некоторые результаты гл. 3 и формулируем обобщенное уравнение Больцмана. Затем с помощью вывода макроскопических законов сохранения и определения векторов потоков (т. е. тензора напряжения и вектора теплового потока) мы устанавливаем связь между кинетической теорией плотных газов и гидродинамикой. Чтобы решить обобщенное уравнение Больцмана с точностью до первого порядка по пространственным градиентам, в 13.2 мы развиваем метод, похожий на метод Чепмена—Энскога, и выводим выражения для коэффициентов переноса. Результаты этого параграфа все еще носят общий характер, поскольку при их выводе не используется никакая конкретная форма функциональной зависимости двухчастичной функции распределения от одночастичной. В 13.3 эти результаты развиваются применительно к сне- [c.369]

    Формирование неравномерного поля скоростей в фонтанирующем слое происходит под воздействием кинетической энергии подводимой извне газовой струи. В свою очередь, гидродинамическая структура фонтанирующего слоя оказывает воздействие на перепад давления газа в слое, а следовательно, и на подвод энергии со стороны газовой струи, т. е. гидродинамические характеристики слоя — поле скоростей частиц обрабатываемого материала и перепад давления в слое — связаны между собой. Эта физическая взаимосвязь и отражает энергетическое единство гетерофазной системы материал — газ . Задача состоит в том, чтобы ьскрыть это единство на основании теории диаграмм связи, формируя тем самым математическое описание гидродинамики фонтанирующего слоя. [c.256]

    Конечно, возможны и другие формулировки, например с использованием множителей, определенных в (9.84) [58]. Кроме того, ради простоты, мы не интегрировали по частям тот член в (10.59), который соответствует химическим процессам. Это позволило нам избежать дополнительных выкладок, связанных с конкретизацией законов химической кинетики. Во всяком случае, метод от этого не меняется. Подчеркнем также, что отвлекаясь от физической интерпретации (10.21) как наиболее вероятного состояния, локальным потенциалом можно пользоваться просто как вариационной техникой безотносительно к нашему фундаментальному предположению о локальном равновесии. В связи с этим, как отмечалось в разд. 10.1, можно рассматривать не только линейные кинетические законы типа (10.60), но и такие, как в реологии (неньютоновы жиакости и пр.). Несколько задач такого типа было изучено Шех-тером [166]. С другой стороны, можно ожидать, что метод локального потенциала приложим не только в термо- и гидродинамике, но и в других областях. Такой пример, относящийся к кинетической теории газов, кратко изложен в разд. 10.11 [153], [124—126], Однако прежде всего посмотрим, как метод локального потенциала можно обобщить на случай процессов, зависящих от времени. [c.143]

    При высоких температурах процесс реагирования нротекает с большой скоростью, не успевает проникнуть внутрь и сосредоточивается на внешней поверхности. Это дает возможность пренебречь влиянием внутриобъемного реагирования. Но процесс реагирования при более высоких температурах осложняется сильным влиянием диффузии и в связи с этим — скорости н гидродинамики потока газа, а также вторичных реакций. Поэтому при исследовании реакций при высоких температурах большое значение имеет отделение влияния физических факторов, в основном диффузии, от чисто химических. Для того, чтобы наиболее просто и правильно выявить взаимосвязь между диффузией и кинетикой, исследование гетерогенных реакций и в особенности процесса горения углерода и, сопутствующих ему вторичных реакций проводилось в определенных простейших геометрических формах шарик, обтекаемый реагирующим газом (так называемая внешняя задача), канал, стенки которого реагируют с протекающим внутри пего газом (так называемая внутренняя задача), слой из шариков, продуваемый реагирующим газом, и т. д. Применяя для описания процесса дифференциальные уравнения диффузии совместно с граничными условиями, выражающими прямую связь между количеством диффундирующего газа и скоростью реакции на поверхности шарика, канала и т. п. (см. гл. VI), удалось получить хорошее соответствие теории с многочисленными экснериментальными данными [59] и др. В особенности большой вклад в разработку диффузионно-кинетической теории гетерогенного горения внесли Нредводителев и его сотрудники [59], а также Чуханов, Франк-Каменецкий [87], Зельдович и другие советские ученые. Но следует заметить, что математическая обработка экспериментальных данных с помощью диффузионно-кинетической теории горения отнюдь не даст возможности судить об элементарных химических актах (адсорбции, собственно химической реакции и т. д). На основе ее мы можем получить только суммарные константы скорости реакций (включая адсорбцию и внутриобъемное реагирование) и соответствующие величины видимых энергий активаций й суммарного порядка реакции. [c.161]

    При моделировании проточных химических реакторов с неподвижным мелкозернистым слоем катализатора, при моделировании прошшшенных сорбционных установок и в других задачах, связанных с движением газов в пористой среде, часто необходимо учитывать неизатермичность процессов. Изменение температуры среды влияет не только на сорбционные и кинетические свойства сорбентов (катализаторов), но и на гидродинамику потока. В связи с этшл представляет штерес постановка и решение задачи [c.88]

    Основным предметом изучения в книге служат кинетические уравнения как часть более общей дисциплины — неравновесной статистической механики. В связи с этим показано, как ББКГИ-цепочка ведет к кинетическим уравнениям и как из последних следуют законы сохранения. Меньшая часть материала посвящена необратимости макроскопических систем и приближению к равновесию. Другая часть касается концепции напряжений и природы привносимых сюда вкладов кинетического и потенциального характера. Выясняется также различие между абсолютными и относительными гидродинамическими переменными. Включено обсуждение неадекватности конечных систем уравнений полному описанию явлений, происходящих в газе. Это отражается в ББКГИ-цепочке, любая подсистема уравнений которой содержит больше неизвестных, чем уравнений. На данном уровне описания этот недостаток преодолеть нельзя, и он вновь возникает в уравнениях гидродинамики. Именно в связи с этой ситуацией и вводятся коэффициенты переноса. Обсуждается также роль уравнений Чепмена — Колмогорова в теории кинетических уравнений, описывающих марковские процессы. [c.10]

    Теория электрохимических процессов является важным разделом хи-дтической кинетики, и разработка ее поможет решить ряд других кинетических проблем. К числу последних, нанример, относятся солевой эффект ири ионном катализе, вопрос о возникновении свободных радикалов при окислении ионами переменной валентности, зависимость реакционной способности от природы химических связей в реагирующей молекуле. Во всех тех случаях, когда в общекинетических вопросах мы встречаемся с действием мощных электрохимических нолей на реагирующие частицы и влиянием их иа течение химичоского процесса, проведение реакции в электрохимических условиях, позволяющее варьировать интенсивности полей в широких пределах, поможет понять ее механизм. Применение методов электрохимической кинетики позволяет также разрешить ряд вопросов из области теории адсорбции, коллоидной химии, гетерогенного катализа, гидродинамики. [c.42]

    Поскольку было показано, что для газов, находящихся при нормальных температурах и давлениях, уравнение Больцмана может быть решено с любой степенью точности, были предприняты попытки выйти за рамки некоторых ограничений, налагаемых уравнением Больцмана. В частности, предположение о парных столкновениях, на котором основан эвристический вывод интегро-дифференциального уравнения, данный впервые Больцманом, не позволяет применить результаты кинетической теории к плотным газам и жидкостям. Разумеется, у нас нет оснований априори утверждать, что для плотных газов должно вьшолняться обобщенное уравнение Больцмана. Однако существование связи между кинетической теорией и гидродинамикой, которая была наглядно продемонстрирована методами Чепмена и Энскога, позволяет предполагать, что подобное обобщенное уравнение Больцмана существует (хотя сам больцмановский вывод не содержит ни малейших указаний на пути построения подобного обобщения). Наиболее успешная попытка обобщения уравнения Больцмана на более высокие плотности принадлежала Энскогу (1917 г.) [66]. Однако она [c.19]

    Поскольку большая часть задач о потоках газа при нормальных температурах и давлениях адекватно описывается уравнениями гидродинамики, важно понять связь между уравнением Больцмана и, скажем, уравнениями Эйлера или Навье—Стокса. Здесь следует упомянуть исследования Грэда, который в серии статей доказал, что уравнения гидродинамики эквивалентны асимптотической форме уравнения Больцмана. И в этом случае фундаментальную роль играет существование различных временных масштабов в гидродинамическом описании используется гораздо более грубый временной масштаб, чем в кинетической теории. В этой области еще многое предстоит сделать в частности, требуется тщательно изучить тесно связанные между собой вопросы о существовании и единственности решений начальных и граничных задач кинетической теории. [c.20]

    Из газовой динамики известно, что в большинстве встречающихся задач нет необходимости использовать детальное микроскопическое описание газа с помопдью функции распределения. Поэтому естественно поискать менее детальное описание, используя макроскопические гидродинамические переменные (плотность, гидродинамическую скорость, температуру), введенные в гл. 2. Поскольку-эти переменные определяются через моменты функции /, мы сталкиваемся с проблемой анализа различных моментов уравнения Больцмана. Особый интерес, разумеется, представляют моменты, соответствуюпще инвариантам столкновений, так как с ними непосредственно связаны гидродинамические переменные. Фактически мы покажем ( 4.1), что уравнения переноса для инвариантов столкновений идентичны гидродинамическим законам сохранениям тем самым будет установлена формальная связь между кинетической теорией и гидродинамикой. [c.71]

    В завершение этой главы мы рассмотрим связь уравнения Больцмана с уравнениями гидродинамики. Эта связь чрезвычайно своеобразна, во-первых, из-за столь существенного различия между переменными, используемыми для описания газа в этих двух подходах, а во-вторых, из-за того, что временные масштабы обоих способов описания обычно совершенно различны. Для строгого математического исследования этого аспекта необходимо доказать сильную теорему существования в целома именно это и не удалось пока сделать. В пространственно однородном случае подобную теорему существования для твердых сфер удалось доказать Карлеману [19], а для обрезанного максвелловского межмолекулярного потенциала — Вайлду [222], доказательство которого позже было модифицировано Моргенштерном [16]. Кроме того, Повзнер [174] доказал теорему существования для некоего искусственного уравнения, переходящего в пространственно однородном случае в уравнение Больцмана с произвольным короткодействующим потенциалом межмолекулярного взаимодействия. Однако с физической точки зрения пространственно однородный случай не представляет особого интереса, так как при этом не может происходить изменения макроскопических переменных, а гидродинамика без пространственной неоднородности вообще не имеет смысла. С другой стороны, чрезвычайные затруднения, возникающие при попытках доказательства существования и единственности в нелинейной неоднородной кинетической теории, не должны нас удивлять, так как эта теория должна быть по крайней мере не проще соответствующей нелинейной теории уравнений Навье—Стокса (представляющей частный предельный случай), которую также пока полностью построить не удалось. Разумеется, всегда следует иметь в виду, что нет априорных причин для того, чтобы надеяться на существование решений произвольного нелинейного уравнения в целом. [c.158]

    Прежде чем пытаться решить обобщенное уравнение Больцмана, установим формальную связь между кинетической теорией плотных газов и гидродинамикой. Мы проделаем это на основе цепочки уравнений ББГКИ [в частности, на основе уравнений (13.1.12) и (13.1.13)], т. е. без привлечения функциональной гипотезы. [c.373]


Смотреть страницы где упоминается термин Гидродинамика, связь с кинетической: [c.111]    [c.73]    [c.37]    [c.328]    [c.17]   
Математическая теория процессов переноса в газах (1976) -- [ c.0 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Гидродинамика



© 2025 chem21.info Реклама на сайте