Гидродинамика структуры потоков

ГИДРОДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ [c.84]

Гидродинамика структуры потоков жидкости на тарелке и пара в межтарельчатом пространстве в значительной степени опреде-л 1ет эффективность массообменного аппарата в целом. [c.89]

ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НА ГИДРОДИНАМИКУ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ [c.108]

Экспериментальное изучение продольной и поперечной турбулентной диффузии в барботажном слое показало, что коэффициент радиальной диффузии в несколько раз меньше коэффициента продольной диффузии [2СГ, 48]. В газовой фазе поперечная турбулентная диффузия оказалась еще меньше по сравнению с продольной, особенно при низких скоростях газа [49]. Указанное обстоятельство подтверждается, в частности, возможностью использования однопараметрических диффузионных моделей для описания гидродинамики структуры потоков при отсутствии поперечной неравномерности в их движении. [c.153]

Неоднородность структуры зернистого слоя обуславливает и неоднородность в распределении скоростей пронизывающего слой потока газа или жидкости. Эти статистические особенности структуры потока также носят двойственный характер (от микроскопической зернистой дискретности и от макроскопических неоднородностей укладки) и определяют внутреннюю гидродинамику зернистого слоя и характер процессов переноса в нем. [c.82]

Уравнения гидродинамики реальных потоков обычно очень сложны (например, уравнения Навье-Стокса для однофазных потоков) или даже вообще не могут быть записаны в общем виде (например, для двухфазных потоков типа газ—жидкость ) из-за отсутствия возможности задания граничных условий на нестационарной поверхности раздела фаз. Поэтому на практике прн составлении математических описаний обычно используют приближенные представления о внутренней структуре потоков. С одной стороны, это облегчает постановку граничных условий для уравнений, а с другой— позволяет наметить определенные экспериментальные исследования, необходимые для нахождения параметров уравнений движения потоков. [c.56]

На этапе макрокинетических исследований решают следующие задачи 1) выбор типа опытного реактора, осуществляемый в соответствии с данными об организации процесса 2) определение модели гидродинамики процесса на основе данных о структуре потоков 3) анализ диффузионных эффектов, процессов массо- и теплопереноса в аппарате и оценка соответствующих тепловых и диффузионных параметров 4) синтез статической математической модели и процесса, установление ее адекватности 5) статическая оптимизация 6) синтез динамической модели процесса и установление ее адекватности анализ параметрической чувствительности 7) анализ устойчивости теплового режима процесса 8) динамическая оптимизация. [c.29]

В последние годы интенсивно исследуются процессы каталитического крекинга в восходящем потоке катализатора, создаваемом параллельным скоростным потоком углеводородов. Гидродинамика восходящего потока изучена недостаточно. Сообщается [53]. что этот поток, как и поток в транспортной линии реактора с кипящим слоем, характеризуется идеальным вытеснением. В этом случае структурой математического описания (табл. Х-1) можно пользоваться и для восходящего потока. Однако в условиях высоких и близких линейных скоростей потоков катализатора и сырья определение вида ю требует анализа внешнедиффузионных эффектов (см. главу IX). Второе существенное обстоятельство, которое нужно учитывать для рассматриваемых типов аппаратов, — это блокирование поверхности микрозерен катализатора коксом (см. стр. 348). [c.373]

Трудность применения моделей структуры потоков состоит в том, что их параметры определяются по экспериментальным данным, в частности, по кривым отклика. А это предполагает наличие живой модели, что при решении проектных задач часта не представляется возможным. В связи с этим целесообразна при появлении новых конструкций массообменных элементов наряду с оценкой их эффективности по массопередаче устанавливать применимость типовых гидродинамических моделей в зависимости от нагрузок по фазам. Отсутствие таких данных затрудняет выдачу точных результатов цо гидродинамике, и поэтому подчас становится невозможным получить оценки применения различных моделей. Трудно получить и количественные оценки погрешностей от применения тех или иных моделей. Распространенным способом оценки гидродинамических моделей является расчет по предельным моделям, когда можно сделать вывод, что действительные значения находятся между граничными значениями. [c.317]

Таким образом, при известной гидродинамике потоков задача расчета разделительной способности тарелки состоит из расчета локальной эффективности массообменного элемента, матрицы коэффициентов эффективности для соответствующей модели структуры потоков, усредненного состава пара, уходящего с тарелки. [c.353]

Значительную переработку претерпела четвертая часть, где рассмотрены аппараты для проведения процессов массопередачи. При анализе работы аппаратов широко использован метод математического моделирования. Систематизированы математические модели различных типов аппаратов. Расширены вопросы, связанные с оформлением новых методов проведения процессов массопередачи насадочные эмульгационные колонны и аппараты с внешним подводом энергии. Заново представлены обш,ие закономерности гидродинамики барботажного слоя, влияние структуры потоков на эффективность тарельчатых колонн. Дана оценка эффективности массопередачи на тарелках прн разделении многокомпонентных смесей, систематизированы математические модели тарельчатых ректификационных колонн. [c.4]

Для теоретической тарелки принимается, что время пребывания или, что то же самое, время контакта фаз достаточно велико по сравнению со временем, требуемым для достижения равновесия. При этом фазы перемешиваются идеально, а время пребывания элементов потока одинаковое. В реальных условиях неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания обусловлена в первую очередь неравномерностью профиля скоростей турбулизацией потоков различием скоростей переноса отдельных компонентов градиентами температуры и давления. Поэтому при заданных конструктивных характеристиках аппарата время контакта фаз, определяемое гидродинамической структурой потоков, может оказаться недостаточным для того, чтобы привести потоки в равновесие. В связи с указанным время пребывания жидкости на тарелке является важнейшим параметром для характеристики завершенности процесса массопереноса и в общем случае в сложной функциональной зависимости от гидродинамики потоков, физико-химических свойств разделяемой смеси. Ясно, что при отклонении гидродинамических условий от идеальных обеспечение максимально возможного приближения к равновесному состоянию приводит к существенным дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам. [c.86]

Как уже упоминалось (см. 4.1), естественной характеристикой гидродинамической обстановки в технологическом аппарате служит его весовая функция К (1), которая статистически интерпретируется как функция распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате. В этом смысле весовая функция полностью характеризует линейную систему. В связи с этим задача синтеза интегрального оператора объекта сводится, во-пер-вых, к дискриминации гидродинамической структуры потоков, т. е. установлению характера весовой функции, адекватно отражающей гидродинамику потоков в аппарате, и, во-вторых, к идентификации найденного оператора, т. е. к определению численных значений входящих в пего параметров. [c.240]

Гидродинамика газовых потоков в вихревом реакторе определяет условия течения реакции хлорирования, несмотря на ее скоротечность. Действие поля центробежных сил и устойчивость струйной структуры позволяет усилить положительный эффект реакции и свести к минимуму выход побочных продуктов, образование которых обусловлено более длительным временем контактирования хлора с пропиленом и хлористым аллилом. Перемещения молекул С1г И С3Н, не тормозят процесс реакции. Скорости реакции хлорирования можно определить по формуле (при Тр = 773 К) [c.260]

Анализ влияния структуры и гидродинамики газового потока на глубину процесса окисления углеводородных соединений [c.274]

Особенности моделирования колонных биореакторов заключаются в необходимости учета существенного влияния структуры жидкостных и газовых потоков на характер распределения концентраций микроорганизмов, субстрата и растворенного кислорода по высоте колонны. В целом математическая модель формируется согласно ранее рассмотренной схеме на рнс. 3.3 и включает следующие основные блоки гидродинамики, массообмена и кинетики. Конструктивное разнообразие колонных биореакторов обусловливает применение различных моделей структуры потоков, описывающих ситуацию, соответствующую либо режиму вытеснения, либо ячеечной схеме потоков, либо диффузионной модели [5, 19, 22]. [c.156]

Осесимметричное деформационное течение. Рассмотрим установившуюся конвективную диффузию растворенного в потоке веш ества к поверхности сферической капли в поле осесимметричного деформационного течения [29]. Как отмечено во введении, наряду с поступательным потоком такое течение является примером сравнительно простого движения вязкой жидкости, которое используется при модельном описании широкого класса реальных течений (течение с растяжением в теории турбулентности, поток вблизи оси диффузора или конфузора и т. п.). Аналогичная структура потока встречается и в некоторых прикладных задачах магнитной гидродинамики (см., например, [70]). [c.43]

Профили скоростей обусловлены формой сечения потока. Ур-ние движения интегрируют для разл. случаев, имеющих практич. применение (движение жидкости в узких каналах, кольцевом зазоре, пленке и др.). Для описания реальных процессов используют обобщенные ур-ния гидродинамики, приведенные к безразмерному виду с помощью подобия теории, а также типовые гидродинамич. модели (в зависимости от структуры потоков в аппаратах, в к-рых осуществляется процесс). Модель полного вытеснения характеризуется поршневым движением потоков прн отсутствии продольного перемешивания (напр., в трубчатых аппаратах с LJd > 20 при больших скоростях). Модель полного перемешивания отличается равномерным распределением частиц потока во всем объеме (напр., в реакторах [c.565]

Данная работа является литературным обзор )м, посвященным исследованиям структуры потока, интенсивности теплоотдачи и гидродинамики неизотермического двухфазного течения. [c.80]

При вращении лопастей мешалки в объеме жидкости затрачивается определенная энергия, которая расходуется на преодоление трения сплошной фазы о стенки аппарата и мешалки, а также на образование и срыв вихрей. В связи со сложной структурой потоков в аппаратах с мешалками процесс перемешивания исследуют на моделях, а результаты исследований обобщают в виде эмпирических уравнений с использованием критериев подобия. Поскольку мощность М, затрачиваемая на перемешивание, зависит от режима течения жидкости в аппарате, конструкции мешалки, и внутреннего устройства аппарата, обобщенное уравнение гидродинамики для процессов перемешивания в аппаратах с отражательными перегородками записывают в виде [43—46] [c.178]

Сушка угля в вихревом потоке Термообработка угля весьма эффективна в вихревом потоке газового теплоносителя. Сушку осуществляют в аппарате вихревая камера . Высокая скорость газа (до 50—100 м/сек) в сочетании с гидродинамикой турбулентного потока обеспечивает аэродинамическому фактору существенный вклад в удаление влаги. Данное обстоятельство позволяет снизить температуру газового теплоносителя и время пребывания частиц в камере (0,2—2 сек), что важно для сохранения структуры угольного вещества и одно- [c.235]

Однако наиболее строгое описание процесса массопередачи возможно лишь при учете реальной структуры потоков возле границы раздела фаз. Такой подход обеспечивает физико-химическая гидродинамика. Массопередача полностью определяется законом затухания турбулентных пульсаций в вязком подслое. [c.199]

Структура потока при транспорте реакционной массы описывается уравнениями гидродинамики, которые послужили основой при расчете кинетических параметров реакций, протекающих в потоке. [c.342]

Модели структуры потоков, как правило, имеют мало общего с реальным течением обрабатываемой среды. Однако они достаточно просты и при их правильном построении достаточно точно отражают реальный физический процесс. Модели структуры потоков позволяют обобщить особенности гидродинамики различных по конструкции аппаратов. [c.622]

С физической точки зрения сигнал всегда представляет собой какое-либо проявление сил природы механическое движение, электрический ток, распространение вещества, тепло, звук, свет, радиоволны и т. п. В химии и химической технологии для исследования гидродинамики рабочих сред (структуры потоков) в качестве сигналов используют распространение вещества. Поясним причину такого выбора. Известно, что в аппаратах химической технологии в результате действия кинетических, гидродинамических факторов, а также факторов тепло- и массообмена, в общем случае имеет место неравномерность распределения частиц среды во времени как по сечению потока, так и вдоль потока вследствие поперечного и продольного перемешивания. При этом степень неравномерности характеризует структуру среды или структуру реального потока. [c.46]

Исходя из блочной структуры модели, типовые процессы химического производства можно представить в виде отдельных составляющих, как это показано на рис. 4.3. В зависимости от назначения отдельных моделей эти составляющие будут иметь описание различной степени детализации. Например, при описании диффузионного процесса гидродинамика перемещения потока в трубопроводах подвода сырья и отвода продуктов может на стадии оценки явлений массотеплопереноса не учитываться, а выступать определяющим фактором при гидравлическом расчете трубопроводов. [c.80]

Биохимические процессы в основе осуществляют превращение Одной субстанции в другую с помощью живых клеток, однако более рационально и экономично, чем химическое превращение. И в основе их описания широко используется математический аппарат описания многофазных химических реакторов. Ферментационная среда представляет собой многофазную систему, содержащую пузырьки газа (аэрирующий газ — источник кислорода), питательную жидкость и квазитвердую фазу (клетки — продуценты биомассы). Гидродинамика такой системы чрезвычайно сложна, поэтому чаще всего анализ структуры потоков сводится к псевдогомоген-ной системе (водная фаза — клетки). Но даже и в общем случае модели структуры потоков и массопереноса, полученные для процессов химического превращения, с учетом характерных особенностей могут быть использованы при исследовании биохимических реакторов [1, 50, 511. [c.141]

Принимаемые допущения относительно гидродинамики потоков в массообменных элементах обусловлены теми моделями структуры, которые используются в данной модели. К наиболее распространенным моделям относятся смешение, вытеснение и диффузионная. Часто оказывается удобнее вместо диффузионной использовать ячеечную исходя из простоты ее машинной реализации. На основе указанных можно использовать любую их комбинацию, получая комбинированные модели, которые позволяют более полно отразить реальную структуру потоков, а именно зоны смешения, вытеснения, байпасирования, каналообразова-ния и т. д. Принятие той или иной модели имеет целью внесение поправки на оценку эффективности контакта фаз. Наиболее распространенные модели тарельчатых аппаратов и формулы для определения матриц коэффициентов эффективности приведены в гл. 4. [c.317]

Основой для составления математического описания реакторного процесса являются уравнения, описывающие гидродинамику потоков перерабатываемых и получаемых продуктов. В зависимости от этого и классифицируются реакторы по типам. По двум основным моделям потоков различают два типа реакторовг реактор идеального перемешивания и реактор идеального вытеснения. При выборе модели потока учитываются следующие факторы [5] модель должна отражать физическую сущность реального потока при относительной простоте математической формулировки должен существовать метод либо экспериментального определения параметров модели, либо аналитического их расчета структура потоков должна быть удобна для расчета конкретного процесса. [c.21]

Как следует из материала рассмотренной главы, применение указанной методики позволило решить ряд важных практических задач в области расчета процессов, протекающих в химико-технологической аппаратуре. Так, развит прямой метод исследования гидродинамической структуры потоков в аппаратах на основе специфических свойств неустаповивпшхся течений жидкостей и газов в насадке и пористой среде установлен характерный для насадочных колонн гидродинамический эффект, проявляющийся в наличии экстремальной зависимости статической удерживающей способности от нагрузок по фазам на аппарат созданы методики и получены расчетные формулы для определения важнейпшх гидродинамических параметров структур потоков — коэффициентов продольного перемешивания, относительных объемов проточных и застойных зон, коэффициентов обмена между проточными и застойными зонами. Результаты исследования гидродинамической структуры потоков в насадке положены в основу анализа динамики процесса абсорбции в насадочных колоннах, оценки управляемости по каналам гидродинамики и массообмена и синтеза оптимального управления этими аппаратами. [c.433]

По существу, задача выбора оборудования решается с самого начала разработки технологической схемы уже при выборе способа реализации процесса. Задав конструкцию аппарата, тем самым выбирают семейство аппаратов, отличающихся лишь геометрическими размерами. Гидродинамика потоков внутри аппарата, его эффективность определяются конструкционными особенностями. Поэтому этап выбора оборудования не может рассматриваться обособленно, без оценки гидродинамической обстановки, условий тепломассопереноса, гидравлических расчетов. Всякий раз при изменении геометрических размеров аппарата возникает необходимость повторения указанных расчетов, поскольку меняются параметры, определяющие его эффективность (например, скорость движения фаз, продольное перемешивание и т. п.). Основой для выбора оборудования обычно являются ГОСТы, ОСТы или ведомственные нормали, определяющие стандартные ряды типового оборудования. В последнее Е ремя проводятся работы и по стандартизации гидродинами-ч[еской структуры потоков в отдельных аппаратах (например, в реакторах с мешалками), что существенно сокращает время вы-б>ора необходимого оборудования. Выбор оптимальной кон-с трукции аппарата и его типоразмеров является итерационной задачей и поэтому любая информация об эффективности в конкретных условиях эксплуатации лишь упростит процедуру расчета. [c.63]

Несмотря на большое количество исследований тарельчатых аппаратов, многообразие методик и целей исследования, вряд ли можно считать вопросы их расчета и моделирования решенными окончательно. В ранних работах в большинстве случаев исследования проводились, как правило, на прямоугольных лотках либо на аппаратах небольших диаметров (100 - 150 мм), а полученные параметры модели переносились на тарелки промышленного размера, что искажало истинную картину явлений, происходяших в структуре потока жидкости на тарелке, и вело к большим ошибкам в проектировании. При этом исследование структуры потока ограничивалось лишь определением зависимостей параметров выбранных моделей от гидродинамики и конструкции исследуемой тарелки. [c.107]

Как отмечено выше, причиной возникновения локальных неоднородностей потока в неподвижном слое являются, на наш взгляд, локальные неоднородности структуры слоя, обусловленные способом загрузки катализатора, т. е. тем, как из отдельных частиц формируется слой. Косвепно это доказывают результаты большого числа переупаковок слоя различными способами с последующей продувкой, сделапные на стенде диаметром 0,6 м, отдельные данные из которых приведены в [9]. Па основе численных эксиернментов [14] показано, как структура слоя влияет па гидродинамику фильтрующегося потока. Таким образом, в причинно-следственной цепочке способ загрузки — структура слоя — распределение фильтрующегося потока в слое связь между отдельными элементами в принципе показана ранее, однако прямых экспериментальных доказательств, подтверждающих одновременно всю цепочку, не было. [c.8]

Существующие методики технологического расчета полимеризаторов для производства синтетических каучуков базируются большей частью на знании химической кинетики, которая иссле о ется в сосудах лабораторного масштаба. При этом, как правило, игнорируется влияш1е явлений тепломассопереноса и гидродинамики, па смотря на то, что в промышленных реакторах эти явлеш1я оказывают существенное влияние па наблюдаемую кинетику. Поэтому целесообразно развитие подхода, в рамках которого учитывается, что макрокш1етика процесса полимеризации в промышленном реакторе рассматривается как результат совместного влияния химической кинетики и кинетики переноса с учетом гидродинамических условий и структуры потоков. При этом параметрами математических моделей выступают физические и [c.78]

В тех случаях, когда и диффузионная модель неудовлетворительна, приходится применять более сложные комбинир. модели, определяющие структуру потока как нек-рое сочетание указанных идеальных моделей. При наличии в процессе неск. потоков в-в, а также потоков, состоящих из неск. фаз (напр., газ-жидкость, жидкость-твердое и т.п.), для каждого потока и для каждой фазы обычно записываются свои ур-ния гидродинамики. [c.102]

Представлен литературный обзор работ, посвященных исследованию структуры потока, интенсивности теплоотдачи и гидродинамики двухфазного потока недогретой жидкости. Показано, что в настоящее время отсутствуют надежные рекомендации по расчету истинного объемного паросодержания в окрестности начальной точки парообразования и для удельных тепловых потоков, превышающих 1 Мвт/м . Рассмотрены различные методы расчета интенсивности теплоотдачи на участке пристенного кипения. Использование величины истинного объемного паросодержания для определения коэффициента теплоотдачи дает обнадеживающие результаты. Другим подходом к анализу механизма теплообмена при пузырьковом кипении является аналогия Рейнольдса. Приводится анализ механизма теплопереноса по толщине двухфазного граничного слоя при развитом поверхностном кипении. Лит. — 74 назв., ил. — 4. [c.213]

Одна из особенностей большинства химико-технологических процессов состоит в том, что они осуществляются при движении или перемешивании жидких и газовых фаз в аппаратах, которые часто имеют большие размеры и сложную конфигурацию. Это приводит к сложной гидродинамической структуре потоков в аппаратах пртоки движутся по сложным траекториям, а отдельные частицы потоков имеют различное время пребывания в аппарате. Вместе с тем решение задач тепло- и массообмена, химической кинетики требует знания поля скоростей. Однако в этих условиях становится практически невозможным использование основных уравнений гидродинамики для определения поля скоростей в потоке. Поэтому реальное распределение скоростей описывают моделями идеальной структуры. потоков различной степени идеализации. Следствием сложной структуры потоков в аппарате обычно является уменьшение (часто весьма существенное) движущей силы [c.18]

Метод установления модели потока на осндве информации о его структуре в виде отклика на стандартное входное возмущение удобен и прост. Практическая реализация этого метода состоит в том, что фиксируют реакцию объекта на выходе (отбором проб, самопишущим прибором либо другим способом) и затем полученные выходные кривые сравнивают с аналогичными кривыми известных типовых моделей. По результатам совпадений или отклонений дают оценку структуры исследуемого процесса и строят модель, отражающую гидродинамику данного потока. [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология