Отклонения от модели идеального вытеснения

Движущая сила массопередачи имеет максимальное значение при работе аппарата в режиме идеального вытеснения число единиц переноса и высота аппарата в этом случае минимальны. В реальных аппаратах движение фаз может в значительной степени отличаться от модели идеального вытеснения. Степень отклонения реальной структуры потоков от модели идеального вытеснения (степень продольного перемешивания) для колонных аппаратов чаще всего оценивается на основе диффузионной модели коэффициентами продольного перемешивания. [c.53]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Отклонения от модели идеального вытеснения [c.51]

В случае реактора выгеснения простейший метод расчета основан на предположении о поршневом течении, тогда как упрощающим допущением для реакторов смешения является модель об идеальном перемешивании. При хорошем перемешивании и достаточно малой вязкости жидкости отклонения от данной модели обычно много меньше, чем от модели идеального вытеснения. Ван де Васс [1] исследовал влияние перемешивания на степень приближения к идеальной модели. Согласно его данным, время перемешивания определяется мощностью мешалки. По утверждению Данквертса [2] для полного перемешивания необходимо, чтобы за время, много меньшее, чем среднее время пребывания, жидкость, находящаяся вблизи выхода из аппарата, отбрасывалась под воздействием мешалки к его входу. I [c.81]

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]

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]

На рис. 14 схематически показаны упомянутые выше профили скоростей. Наибольшее отклонение от модели идеального вытеснения имеет место в случае ламинарного потока. Поэтому рассмотрим влияние ламинарного потока несколько подробнее. Наличие осложняющих факторов, таких как конвекция (вследствие неравенства температур), снижает ценность выводов в смысле их использования для расчета реакторов даже в тех немногочисленных случаях, когда в нем удается создать параболический профиль скоростей. Тем не менее учет параболического профиля при расчете представляет интерес, вследствие чего мы и рассмотрим его подробнее. [c.66]

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]

Независимо от механизма любое отклонение от идеального вытеснения часто условно называют перемешиванием, или обратным перемешиванием. В этом смысле противоположной аппарату идеального вытеснения идеализированной моделью непрерывно действующих аппаратов считают аппарат идеального перемешивания, или идеального смешения. [c.120]

Критерий Рей является единственным параметром диффузионной модели. По его численному значению можно судить о структуре потока, определяя количественно ее отклонения от идеального вытеснения, при котором PeJ, = оо, или от идеального смешения, которому отвечает Ре = 0. Построив, пользуясь уравнением (11,160), дифференциальные функции распределения при различных значениях PeJ,, можно убедиться, что вид соответствуюш,их кривых меняется с изменением Ре приблизительно так же, как при изменении п в случае применения ячеечной модели (рис. П-38, б). [c.125]

Нулевой начальный момент Мо характеризует площадь под функцией отклика и эквивалентен количеству трассера, проходящего по соответствующей ветви комбинированной модели. Первый начальный момент М1 (после нормировки на Мо) характеризует математическое ожидание (среднее значение времени) . Второй центральный момент Ц2 соответствует мере отклонения математической модели от модели идеального вытеснения (дисперсии 8 ). По нему можно провести грубую оценку критерия Ре для [c.15]

Более строгая методика определения а разбавленных растворов на ректификационной колонне, позволяющая учесть влияние коэффициентов молекулярной диффузии растворенных компонентов и отклонения от модели идеального вытеснения (см. гл. И) на эффективность массообмена, описана в работе [28а]. [c.26]

Любые отклонения от идеального вытеснения, независимо от их механизма, условно называют перемешиванием и, согласно диффузионной модели, формально описывают уравнением диффузии с некоторым коэффициентом, называемым < коэффициентом перемешивания или коэффициентом продольной диффузии . [c.59]

При глубокой очистке веществ, когда используются колонны высокой эффективности и достигаются высокие значения степени очистки, учет отклонения истинного профиля концентраций от модели идеального вытеснения может иметь существенное значение даже при высоких числах Боденштейна. [c.127]

ПЕРЕМЕШИВАНИЕ с. Выравнивание свойств системы за счёт механического перемещения отдельных её частей, механическое П. Перемещивание с помощью мещалок. обратное П. Явление, обусловливающее отклонение реального течения процесса от модели идеального вытеснения. [c.309]

Мы убедились, что имеются условия (в первую очередь, связанные с необходимостью получить высокую степень превращения), когда продольное смешение сильно ухудшает показатели процесса. В этих случаях имеет место не только резкое различие в эффективностях аппаратов идеального вытеснения и идеального смещения, но и заметное влияние небольших отклонений от идеального вытеснения. Даже в аппаратах со слабыми отклонениями ог равномерности времени пребывания процесс идет не так, как следует из модели идеального вытеснения. [c.144]

Физической (гидродинамической) обстановке в трубчатом реакторе наиболее близко соответствует диффузионная модель, согласно которой концентрации взаимодействующих веществ в потоке плавно изменяются по длине аппарата, при этом поток движется в режиме идеального вытеснения, но в нем происходит продольное перемешивание, подчиняющееся закону Фика. Однако в промышленных аппаратах (реакторах), как показывает практика их эксплуатации, наблюдается отклонение от модели идеального вытеснения. Поэтому реальные системы описываются диффузионной или ячеечной моделями, исходя из чего очевидна необходимость оценки возможности их применения на практике. [c.64]

Расчеты показывают, что для обоих реакторов отклонение А реальной структуры составляет менее 1 % и, следовательно, для математического описания практически со 100 %-й достоверностью может быть принята модель идеального вытеснения, т. е. продольная и радиальная диффузия не вносят искажений. [c.154]

На рис. 4.12 показаны С-кривые распределения времени пребывания жидкости в реакторах с пиролюзитом при различных значениях Н/Ор, а результаты расчетов, выполненных по формулам (3.34) — (3.38), представлены в виде зависимостей Н/Ор от числа ячеек т и степени отклонения Д от идеализированной модели (рис. 4.13). Как следует из этих данных, реактор даже при отношении Н/Ор = 1,9 описывается структурой модели идеального вытеснения с точностью, достаточной для инженерных расчетов. [c.156]

Рнс. 4.13. Влияние параметра Н/Ор на число ячеек т (/) и степень отклонения И от модели идеального вытеснения (2) [c.156]

Отклонение структуры потока от модели идеального вытеснения может быть следствием перемешивания частиц жидкости вдоль оси аппарата или по поперечному сечению, образования застойных зон и т. д., и проявляется это в том, что времена пребывания т различных частиц уже не одинаковы и отличаются от среднего времени пребывания Тср (одни частицы обгоняют основную массу потока, другие задерживаются в аппарате). [c.45]

Для малых отклонений от модели идеального вытеснения, т. е. для малых значений Оь1 Ь, соотношение между реальным реактором Уг,Ьг,Хг) и реактором идеального вытеснения Уть, Ьгь, Хгъ) приводит к следующим соотношениям для одинаковой степени превращения [c.290]

Независимо от механизма любое отклонение от идеального вытеснения часто условно называют перемешиванием, или обратным перемешиванием. В этом смысле противоположной аппарату идеального вытеснения идеализированной моделью непрерывно действую- [c.123]

Промывка осадка может также рассматриваться как единый процесс вытеснения маточной жидкости из каналов слоя осадка при ламинарном режиме течения жидкости в этих каналах [128]. В работе [129] приводится классификация различных моделей диффузионной стадии промывки. Различают модели капиллярные, с боковыми застойными зонами и дисперсионные. Различие первых двух состоит в том, откуда поступает в поток извлекаемое вещество из пленок или из застойных зон. Ввиду того что жидкость в пленках и застойных зонах неподвижна, перенос вещества из них в промывную жидкость идет по законам молекулярной диффузии. Для дисперсионной модели характерно поршневое вытеснение фильтрата промывной жидкостью при условии, что все отклонения от идеального вытеснения учитываются коэффициентом продольного перемешивания (Оь)- [c.116]

Результаты проверочных расчетов показывают, что максимальное отклонение вычисленных концентрационных профилей от экспериментальных для диффузионной модели составляет 6%, а для модели идеального вытеснения — 12%. Эти данные позволяют использовать модель идеального вытеснения для ориентировочного установления оптимального режима работы реактора с последующим уточнением его значений по диффузионной модели. [c.157]

ЭТО отклонение в промышленном аппарате может оказаться совсем другим, но использование таких заниженных коэффициентов массопередачи для расчета промышленного аппарата с учетом перемешивания и распределения потоков обеспечивает известный запас , т. е. размер рассчитанного таким образом аппарата не будет занижен. Поэтому в тех случаях, когда можно ожидать заметного влияния перемешивания и распределения потоков, его рекомендуется при расчете по возможности учитывать. Такой учет целесообразен при средних значениях критерия Ре (от 0,1 до 20). Для фазы, в которой Ре <0,1 можно принять модель полного перемешивания, а при Ре > 20 — модель идеального вытеснения. [c.201]

Рассмотрим теперь, в какой мере следует учитывать эти эффекты ири расчете реактора. Возыйем вначале реактор вытеснения цилиндрической формы, заполненный только реакционной смесью. В таком реакторе иоток может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В нервом случае действуют обычная молекулярная диффузия и конвекция, вызванная неравномерностью распределения температур. Если длина реактора значительно больше его диаметра, как это обычно имеет место в действительности, молекулярная диффузия в продольном направлении, как правило, почти не сказывается на работе реактора. Тем не менее, поперечная молекулярная диффузия может оказаться существенной, по крайней мере, в газах. Как уже указывалось, она будет снижать влияние распределения скоростей, приводящего к отклонению от режима идеального вытеснения. К этому вопросу, рассмотренному в работе Босворта 18], мы вернемся в 2. 7. Конвективный перенос в радиальном направлении может иметь аналогичный эффект, т. е. способствовать приближению к модели идеального вытеснения. Продольный конвективный перенос, который может наблюдаться в вертикальных цилиндрических аппаратах при сильном нагревании жидкости или газа, оказывает противоположное воздействие и может значительно снизить производительность реактора по сравнению с рассчитанной на основе модели идеального вытеснения. Этого можно избежать, правильно выбрав конструкцию реактора, например, использовав перегородки, либо горизонтальный реактор вместо вертикального. [c.60]

Полученное уравнение материального баланса элемента слоя справедливо лищь при постоянстве скорости в любой точке слоя, поскольку было принято, что движение сплошной фазы подчиняется модели идеального вытеснения. В реальных адсорбционных аппаратах скорость сплощной фазы по разным причинам (например, из-за байпасирования и др.) может быть различной по высоте адсорбера, тем не менее для упрощения математического описания распределения концентраций в элементе слоя адсорбента скорость в любой точке считают постоянной, а все отклонения, возникающие в уравнении материального баланса в результате этого допущения, компенсируются введением дополнительной величины к коэффициенту молекулярной диффузии. В результате в правую часть уравнения (20.17) вместо коэффициента молекулярной диффузии О подставляют коэффициент продольного перемешивания (см. гл. 5) [c.197]

При проектировании ректификационных колонн влияние отклонения фактического поля концентрации от модели идеального вытеснения обычно удобнее учитывать внесением нонравки в величину [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология