Виды сопротивлений и неравномерностей потока

Поверхностные колонны. Как уже отмечалось в главе X, широкому применению насадочных колонн, несмотря на простоту устройства и относительно низкую стоимость, препятствует их малая эффективность, обусловленная неравномерным распределением встречных потоков пара (газа) и жидкости по сечению слоя насадки. Поэтому насадочные ректификационные колонны диаметром более 1 м на химических предприятиях встречаются редко. В главе X были также рассмотрены и охарактеризованы используемые в промышленности виды насадок, их сравнительная эффективность и гидравлическое сопротивление. Как и в случае абсорбции, ректификация протекает наиболее эффективно при скорости пара в колонне вблизи скорости захлебывания w ,, определяемой по формуле (Х.И). Таким образом, рассчитав и выбрав рабочую скорость пара w , можно найти требуемый диаметр колонны. [c.556]

Несмотря на турбулентность кипящего слоя, при неравномерном распределении входящего в него потока состав газа в разных точках неодинаков. Например, концентрация кислорода в газе, выходящем из кипящего слоя регенератора, может быть выше, чем в циркулирующем газе. Отдельные струи газа имеют стремление сливаться, отделяться от твердых частиц и в виде крупных пузырей прорываться через слой. Это приводит к неустойчиво.му гидравлическому режиму, к выбросу катализатора из слоя. При недостаточном гидравлическом сопротивлении решетки и неравномерном распределении потока катализатора часть последнего может просыпаться через отверстия решетки. Такие явления снижают производительность регенератора и усиливают износ футеровки и решетки [225]. [c.144]

Допустим, что скорость одной из двух струек перед решеткой равна нулю — случай полной неравномерности, имеющей место при набегании на решетку узкой струи (рис. 3.4). Все описанное справедливо и для этого случая вследствие торможения при набегании на решетку узкая струя будет растекаться по ней в поперечном направлении растекание будет продолжаться н после протекания жидкости через отверстия плоской решетки в виде отдельных струек. Однако по мере увеличения коэффициента сопротивления решетки поперечное (радиальное) растекание струек будет непрерывно расти, а следовательно, будет возрастать до бесконечности и степень растекания жидкости (расширения потока) за решеткой, так что скорость потока будет стремиться к нулю. При этом степень растекания [c.80]

Преобразование первоначального профиля скорости в заданный неравномерный может быть достигнуто с помощью не только неоднородных плоских решеток, т. е. плоских решеток переменного по сечению сопротивления, но и пространственных решеток с различной кривизной поверхности. При решении этой задачи предполагается, что малы не только отклонения (возмущения) скоростей от равномерного их распределения по сечению, но и степень неоднородности сопротивления решетки и кривизна ее поверхности, т. е. гидравлические и геометрические характеристики изучаемой решетки мало отличаются от этих характеристик для однородной и плоской решетки. Это допущение позволяет линеаризовать полученные уравнения и основной результат представить в виде линейной связи между характеристиками потока (профилями скорости) до решетки и за ней и характеристиками решетки. [c.121]

Исследования показали, что при кольцевом (периферийном) вводе потока в аппарат движение жидкости значительно сложнее, чем при обычном боковом. Струя, поступая в кольцо и взаимодействуя со стенкой корпуса аппарата, разделяется на две части, обтекает эту стенку и устремляется по инерции в противоположный конец кольца. Отсюда через щели в стенке корпуса аппарата она выходит в его полость. При этом создаются условия для двойного винтового (вихревого) движения (рис. 8.8, а). В результате распределение скоростей по сечению рабочей камеры аппарата получается неравномерным М = 1,8-н2, табл. 8.3). Закручивание потока столь значительное, что сохраняется даже после установки в начале рабочей камеры плоской решетки. Поэтому и за решеткой неравномерность распределения вертикальных составляющих скоростей не устраняется (Л4 = = 1,5ч 2,0). Только после наложения на плоскую решетку спрямляющего устройства в виде ячейковой решетки, устраняющей закручивание потока, достигается практически полное выравнивание скоростей по всему сечению (М = 1,08ч-1,10). Опыты показывают, что установка одного спрямляющего устройства без плоской решетки неэффективна (см. рис. 8.8, б), так как вследствие малого сопротивления это устройство не может выравнять скорости по величине. [c.213]

Широко применяются в промышленности адиабатические реакторы для каталитических процессов, выполненные в виде цилиндрических аппаратов и заполненных стационарным слоем гранулированного катализатора, работающие сравнительно длительный отрезок времени без регенерации или вообще не подлежащие регенерации. В этих аппаратах катализатор располагается либо в виде одного слоя по всей рабочей высоте реактора, либо в виде отдельных слоев, размещаемых на перфорированных опорных решетках, через которые свободно проходят пары сырья и не просыпается катализатор. Послойное расположение катализатора осуществляют в тех случаях, когда катализатор не обладает высокой механической прочностью. При большой высоте слоя катализатор может раздавливаться и уплотняться, что приводит к повышенному сопротивлению потока сырья и неравномерности его распределения по сечению аппарата. [c.632]

Следует учитывать еще один вид диффузии, связанный с распределением скоростей газа-носителя по сечению трубки. При разделении компонентов в капиллярной колонке график распределения скоростей по сечению, как известно из гидродинамики, представляет собой параболу с максимумом в центре колонки. В этом случае также происходит размытие полос, связанное с так называемой динамической диффузией, которая в основном и определяет ширину полосы в капиллярной хроматографии. При разделении компонентов в насадоч-ной колонке сопротивление потоку вблизи стенки меньше, чем в центре, поэтому скорость газа у стенок выше. Совершенно очевидно, что это вызывает неравномерное распределение концентрации по сечению и, следовательно, поперечный диффузионный поток. Это явление носит название стеночного эффекта. Естественно, что выравнивание концентраций по сечению уменьшает влияние динамической диффузии и стеночного эффекта, а также эффекта, вызываемого неравномерностью движения газа по различным каналам (между зернами в насадочной колонке). Поэтому в данном случае следует стремиться к увеличению коэффициента диффузии в газовой фазе. [c.42]

Вопрос обеспечения хорошего контакта между фазами в реакторах для газофазных каталитических процессов не является главным, так как катализаторы обычно обладают огромной поверхностью, а сопротивление внешней диффузии в газовой фазе чаще всего невелико. Таким образом, хороший контакт между газом и катализатором достигается без особого труда при обычных скоростях газовых потоков в реакционных аппаратах. Правда, на поверхности катализатора возникают значительные диффузионные сопротивления, которые необходимо учитывать, но это относится уже к области расчета реакционных объемов, о чем будет сказано дальше. Следует, однако, иметь в виду, что во многих аппаратах подвод газа к их рабочему сечению осуществляется через относительно небольшие входные отверстия. Если не принять соответствующих мер, это может привести к значительной неравномерности поля скоростей в объеме, заполненном катализатором. Результатом будет неравномерность работы отдельных участков реакционной зоны и, как следствие, выход из оптимального режима, нарушение теплообмена, снижение производительности и общее ухудшение показателей процесса. Для предотвращения этих нежелательных явлений необходимо обеспечить равномерное распределение потока газа по рабочему сечению аппарата, что может быть достигнуто двумя основными способами [c.113]

В случае ванадиевого катализатора, отформованного в виде цилиндриков, динамический напор, отвечающий разрыхлению слоя, равен 32 , а напор, отвечающий началу движения зерен, составляет 46 . В действительности выдувание катализатора происходит при скоростях, отвечающих еще меньшим значениям динамического давления. Это связано с некоторой неравномерностью распределения газа по сечению, а главным образом С возможной неоднородностью кусков катализатора. На отдельных участках уже при небольших скоростях мелкие куски катализатора уносятся газовым потоком. В этих местах сечения гидравлическое сопротивление уменьшается, соответственно этому возрастает скорость газа и становится возможным унос и более крупных кусков. Поэтому для надежной гарантии от выброса [c.312]

Большое применение в промышленности имели адиабатические реакторы для каталитических процессов, выполненные в виде цилиндрических аппаратов, заполненных стационарным слоем гранулированного катализатора. В этих аппаратах катализатор располагается либо в виде одного слоя по всей рабочей высоте реактора, либо в виде отдельных слоев. Послойное расположение катализатора осуществляют в тех случаях, когда катализатор не обладает высокой механической прочностью при большой высоте слоя катализатор может раздавливаться и уплотняться, что приводит к повышенному сопротивлению потока сырья и неравномерности его распределения по сечению аппарата. [c.549]

Влияние чисел М и М . При малых скоростях потока, характеризуемых числами М 5 0,54-0,6, изменение числа М не оказывает заметного влияния на величину коэффициента потерь. При обтекании решеток, а также при поворотах потока, движущегося с дозвуковой скоростью с большим числом М, вследствие неравномерного распределения скоростей и давлений в потоке, скорость в каком-либо месте его может возрасти до звуковой или сверхзвуковой число М набегающего потока при этом достигает или превышает величину М р, зависящую от вида профиля, угла атаки и типа решетки. При нулевом угле атаки для плоской решетки величина М р 0,70 при углах атаки, отличающихся от нуля (как положительных, так и отрицательных), величина М р уменьшается. При возникновении звуковой или сверхзвуковой скорости появляется дополнительное, волновое сопротивление, связанное с возникновением возмущающих волн или скачков уплотнений и отрывом потока, характерным для такого рода течения в связи [c.111]

Следует еще отметить, что выравнивающее действие решеток при больиюй регулярной неравномерности потока аналогично описанному для других видов неравномерностей. Так, например, по распределению скоростей в различных сечениях (см. рис. 1.25) видно, что вначале с увеличением коэффициента сопротивления решетки профиль скорости, имеющий в сечении перед решеткой сильно вытянутую форму, в сечениях на конечных расстояниях за ней выравнивается. Практически выравнивание скоростей в рассматриваемых сечениях заканчивается уже при р 2. [c.191]

Учет продольного перемешивания. Уравнение (II 1.79), лежащее в основе расчета профилей концентраций и выходных кривых, справедливо для течения разделяемой среды через слой сорбента в режиме идеального вытеснения при отсутствии продольной диффузии. Отклонения от этого режима, обусловленные неравномерным распределением скоростей, существованием обратных потоков, наличием продольной диффузии, при расчете адсорберов обычно учитываются введением поправки в коэффициент массопередачи. Поправка вводится в виде дополнительного диффузионного сопротивления 1/Рпрод-Коэффициент массопередачи с учетом продольного [c.67]

При растекании потока перед решеткой линии тока искривляются. Если в качестне распределительного устройства взята плоская (тонкостенная) решетка, у которой в отличие, например, от трубчатой решетки проходные отверстия не имеют направляюш,их стенок (поверхностей), то возникаюш,ее поперечное (радиальное) направление линий тока, т. е. скос потока, неизбежно сохранится и после протекания жидкости через отверстия. Это вызовет дальнейшее растекание, т. е. расширение струйки 1 и падение ее скорости за счет сужения струйки 2 и повышения ее скорости. Чем больше коэффициент сопротивления решетки, тем резче искривление линий тока при растекании жидкости по ее фронту, а следовательно, за решеткой значительнее расширение сечения и соответственно уменьшение скорости струйки 1 за счет струйки 2. Вследствие этого после определенного (критического или оптимального) значения коэффициента сопротивления Сопт плоской решетки, при котором поток за ней полностью-выравнивается, т. е. скорости в обеих струйках становятся одинаковыми, дальнейшее увеличение приводит к тому, что за решеткой скорость струйки 2 возрастает даже по сравнению со скоростью струйки /, возникает новая деформация поля скоростей в виде обращенной илн перевернутой неравномерности (рис. 3.3). [c.80]

Достаточное выравнивание потока по всему течению (Л4к = 1,25) достигается нри установке за направляющими лопатками одной решетки с коэффициентами сопротивления Ср = 2,9 (/ = 0,55) и Ср = 5.5 (1 0,45). Однако при этом остаются местные завалы и пики скоростей. Поэтому получаемая степень равномерности распределения скоростей несколько уступает степени неравномерности в варианте с подводящим участком в виде наклонного диффузора при двух решетках с поперечными перегородками между нпми (см. табл. 9.5). [c.238]

В одинаковых аппаратах, работающих в режиме охлаждения жидких и газовых сред без выпадения влаги, общий характер изменения зависимости q = f(l) также определяется взаимосвязью параметров Un и /г- Как и при конденсационном режиме эта взаимосвязь вызвана изменением термического сопротивления, отклонениями от расчетных величин авн и ан. п, неравномерным распределением потоков теплоносителя между секциями и аппаратами. При обработке и анализе материалов испытаний необходимо иметь в виду, что зависимости t2 = f l) и q = fi l) носят ярко выраженный характер только для одноходовых АВО, в каждый ход которых воздух поступает с одинаковой температурой ti. В многоходовых аппаратах при прохождении воздуха последовательно по ходам характер распределения t2 = f(l) и q = f l) хотя и изменяется, но выражен менее ярко и не всегда позволяет вполне определенно судить о качественной стороне работы теплообменных секций. [c.84]

Кипящий, или нсевдоожиженный слой твердых частиц—система, гидродинамически очень сложная. Основной момент, определяющий гидродинамический режим процесса, — это характер движения твердых частиц. Каждая частица испытывает со стороны газового потока подъемную силу, в среднем равную ее весу флуктуации подъемной силы вызывают беспорядочные движения частицы. Если две частицы сближаются, локальная скорость потока в промежутке между ними растет, соответственно уменьшается локальное давление и частицы сближаются еще сильней. Таким образом образуются плотные скопления твердых частиц. Этот механизм исключает существование однородного кипящего слоя как неустойчивого состояния [33]. Обратное воздействие движения твердых частиц на газовый поток заключается в том, что гидравлическое сопротивление слоя становится резко неравномерным по сечению, и значительная часть потока, направляясь по пути наименьшего сопротивления, проходит слой в виде компактных масс —газовых пузырей. Неоднородность кипящего слоя — очевидная теоретически и наблюдаемая как визуально, так и с помощью разнообразных физических методов исследования (оценка локальной плотности слоя путе.м измерения его электрической емкости или поглощения слоем рентге1ювскпх или гамма-лучей) — вызывает резкие различия гидродинамических условий и условий протекания реакций в разных частях газового потока поэтому можно говорить о газе, проходящем в пузырях, и газе, просачивающемся сквозь плотный слой твердых частиц, как о двух разных фазах газового потока. В дальнейшем эти две фазы мы будем называть, пользуясь терминологией предыдущего параграфа, соответственно, пассивной и активной, предполагая, что только газ, находящийся непосредственно в промежутках между частицами катализатора (в активной фазе) может претерпевать химические превращения. Топологически пассивная фаза является прерывной, а активная — сплошной, что иногда используется в качестве их наименований 2. [c.223]

При применении пасадочных колонн последние заполняют инертными материалами в виде кусков определенных размеров или специально для этой цели изготовляемыми телами (кольца Рашига, седла Берля и т. п.— см. Насадки). Насадочные колонны отличаются простотой устройства, дешевизной изготовления, возможностью примепения недефицитных материалов и относительно низким гидравлич. сопротивлением. Недостаток этих колонн — более низкая по сравнению с тарельчатыми эффективность (на единицу высоты) из-за неравномерного распределения потоков жидкости и пара по сечению колонны. Разновидностью пасадочных колонн являются пленочные колонны с плоско-параллельной (рпс. 8,а) или трубчатой (рис. 8,6) насадкой. Они имеют высокую производительность нри малом гидравлич. сопротивлении, что весьма важно при работе под вакуумом. По эффективности, однако, они часто уступают даже пасадочным колоннам. [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология