Модели потоков идеального вытеснения

Имеется ряд модификаций аппаратов с восходящим потоком. Их расчет с учетом сказанного может основываться на описании процеосов моделью потока идеального вытеснения. Обозначая массовый поток 1-го превращенного вещества в газовом потоке при регенерации 01г, скорость его образования в единице газового объема текущий объем аппарата V и долю газа в потоке 1 — <р, имеем [c.190]

Рис. 1Х-11, Общий вид диффузионной модели (поток идеального вытеснения с продольной диффузией)

При п—>-сю рециркуляционная модель переходит в модель идеального вытеснения при п—>-оо, —>-сю и /пфО — в диффузионную (подробнее см. гл. IV) при f—>-оо и постоянном конечном значении п — в модель потока идеального перемешивания. [c.28]

Диффузионная модель с застойными зонами при Ре—>-оо, а также ячеечная и рециркуляционная модели с застойными зонами при п—)-оо характеризуют поток идеального вытеснения с застойными зонами. Последняя модель была использована для [c.29]

Модель проточного аппарата с продольным перемешиванием. Принимается, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми же соотношениями, что и диффузионный, но коэффициент диффузии D заменяется эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания Dn. [c.98]

При создании математической модели промышленного регенератора можно рассматривать его ка.к каскад малых реакторов, каждый из которых аналогичен одной секции. Для расчета процесса в малом реакторе необходимо использовать экопериментальные данные о характере перемешивания газового потока и потока катализатора в каждой секции. Кроме того, должны быть известны количества подаваемого кислородсодержащего газа и отводимых дымовых газов для каждой секции регенератора. Однако, поскольку экспериментальные данные о характере перемешивания в каждой секции регенератора отсутствуют, необходимо использовать допущения о типе потока идеального вытеснения, идеального перемешивания, промеж уточный. . [c.174]

В трубчатом реакторе по ряду причин могут возникать отклонения от режима идеального вытеснения. Если отклонение является результатом большого числа малых возмуш,ений, таких, например, как возмуш,ения, вызываемые многократным изменением формы потока в промежутках плотного слоя твердых частиц, то суммарный эффект будет очень похож на диффузию. Действительно, предположение о беспорядочном движении молекул, исходя из которого был выведен закон Фика для молекулярной диффузии, применимо с некоторыми допущениями также и к малым, но макроскопическим элементам потока. Количественные данные, как и следовало ожидать, дают линейную зависимость потока массы или тепла от первой производной по координате 1. Учет дополнительного потока диффузии приводит к модификации модели реактора идеального вытеснения дС д С дС [c.17]

Возможно использование и комбинированных моделей. Например, в главе III использована модель, в которой один из реагентов движется в потоке идеального перемешивания, второй — в потоке идеального вытеснения. Число возможных комбинаций зон иде- [c.58]

Поток кислородсодержащего газа через слой катализатора является потоком идеального вытеснения. Это положение справедливо для большинства промышленных реакторов и позволяет существенно упростить математическую модель (см. главу III). [c.305]

Между параметрами различных моделей существует определенная связь. При —>-0 (для диффузионной модели) или п—)-оо (для ячеечной модели) поток соответствует потоку идеального вытеснения при —>-оо или / =1—потоку идеального перемешивания. При числе ячеек идеального перемешивания п>6—10 зависимость между п я для закрытого аппарата примет вид [c.26]

В итоге связная диаграмма гидродинамической структуры потоков идеального вытеснения принимает вид, приведенный в табл. 2.1, откуда следует определяющее соотношение для модели идеального вытеснения [c.109]

Представим себе, что поток идеального вытеснения имеет зону осевого смешения, причем степень смешения не зависит от положения зоны внутри сосуда. Однако при этом предполагается, что в аппарате отсутствуют застойные зоны и струйный перенос жидкости. Такая модель называется диффузионным потоком идеального вытеснения (рис. 1Х-11). Заметим, что по мере расширения зоны осевого смешения данная модель переходит в поток идеального смешения. Поэтому размер реактора в случае, если поток жидкости в нем соответствует модели диффузионного потока, лежит между размером реактора, вычисленным для потока идеального вытеснения, и размером проточного реакто за идеального смешения. [c.257]

Элементарные процессы, лежащие в основе диффузионной модели и ее математического выражения [уравнение (IX,22)], носят статистический характер и обычно наблюдаются на относительно, небольших участках реактора. Поэтому диффузионная модель, как правило, достаточно удовлетворительно описывает поток, не очень сильно отличающийся от потока идеального вытеснения. Такие потоки характерны для реакторов с неподвижным слоем зернистого материала и трубчатых реакторов большой длины, где они прямолинейны. [c.259]

Модель потока, незначительно отличающегося от потока идеального вытеснения, можно представить себе также в виде ряда проточных реакторов идеального смешения, соединенных последовательно. Эта модель исходит из того, что реактор с неидеальным потоком жидкости может включать / указанных аппаратов, имеющих одинаковые объемы. С-кривая для такой системы аналогична реакции на возмущение аппарата, в котором поток представлен диффузионной моделью (см. рис. IX-12). [c.277]

Сравнение модели последовательных проточных реакторов идеального смешения с диффузионной моделью. Поскольку базой диффузионной модели служит совокупность часто повторяющихся вероятностных процессов, мы вправе ожидать, что при очень большом числе / обе модели будут идентичны. Эта гипотеза подтверждается на практике. Однако, если элементарный процесс, лежащий в основе диффузионной модели можно себе представить, то отличный от него элементарный процесс, который является основой модели последовательно соединенных реакторов, реально представить трудно. Действительно, не может же жидкость перепрыгивать с мгновенным изменением концентраций реагирующих веществ из одного элементарного аппарата в другой. В связи с этим формы С-кривых для указанных моделей должны все больше и больше различаться между собой по мере отклонения реального потока от потока идеального вытеснения. Так это фактически и происходит. [c.278]

Рис. 2.2. Схемы организации потоков в двухфазных моделях реакторов / — идеальное вытеснение 2 — диффузионное перемешивание 5 —идеальное смешение 4 —обмен

Для различных областей реактора при конструировании смешанных моделей принимают следующие режимы течения жидкости поток идеального вытеснения, поток идеального смешения, поток вытеснения с диффузией, застойная зона. Последний тип течения используют для описания районов аппарата, где жидкость движется настолько медленно, что практически каждый такой район можно считать зоной застоя. [c.280]

При построении комбинированной модели принимают, что аппарат состоит из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, в которых наблюдаются различные структуры потоков зона поршневого потока (идеального вытеснения), зона потока с идеальным перемешиванием зона с продольным перемешиванием застойная зона. Помимо этого, могут наблюдаться следующие локальные потоки байпасный, циркуляционный, проскальзывание и т. д. [c.115]

Таким образом, в промышленных аппаратах диффузионный тепловой поток практически не искажает картины процесса и его можно вообще не учитывать. Для расчета всего реактора после выбора диаметра трубок можно использовать математическую модель слоя идеального вытеснения. [c.66]

Не менее важной характеристикой процесса является время пребывания в реакторе тех элементов объема, которые уже покинули систему. По существу, это время есть не что иное, как продолжительность химического взаимодействия, определяющая состав конечных продуктов. Из реактора периодического действия после достижения определенной степени превращения выводят весь реакционный объем. Время пребывания всех выводимых из системы элементов-объема всегда одинаково и равно продолжительности периодического-процесса. Элементы объема, выводимые из реактора непрерывного действия, имеют различное время пребывания. Исключением из этого правила является лишь модель реактора идеального вытеснения, в которой пренебрегают перемешиванием элементов объема в направлении движения потока, т. е. рассматривают движение потока, подобное поршню. Поэтому все элементы проходят такой реактор за одинаковое время. Однако во всех других идеализированных моделях реакторов, как и в любом реальном реакторе, всегда есть перемешивание и в направлениях, не совпадающих с направлением потока. Движение элементов объема в таких реакторах является неупорядоченным и их траекторию невозможно определить заранее. Поэтому на выходе неизбежно оказываются элементы объема с различным временем пребывания в реакторе. [c.9]

Таким образом, нри исследовании квазигомогенной модели неподвижного слоя катализатора определяются условия устойчивости по радиусу и максимальный диаметр трубок в контактных аппаратах. При выбранном диаметре трубок расчет промышленных контактных аппаратов можно вести без учета радиальных и продольных диффузионных потоков, т. е. использовать математическую модель аппарата идеального вытеснения. [c.67]

Модель с идеальным вытеснением в плотной части слоя и потоком газа через пузыри [20]. Эта модель отличается от предыдущей режимом течения газа в плотной части слоя. Уравнение (5.14) для единичного пузыря остается без изменений, а материальный баланс для элемента всего слоя высотой может быть записан следующим образом [c.274]

Комбинированные модели. Не все реальные процессы удается описать с помощью рассмотренных выше моделей-в частности, процессы, в которых наблюдаются байпасные и циркуляционные потоки, застойные зоны. В таких случаях используют комбинированные модели структуры потоков. При построении такой модели принимают, что аппарат состоит из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, с различными структурами потоков (идеального вытеснения, идеального смешения, зона с продольным перемешиванием, застойная зона и т.д.). [c.91]

Физическая сущность ячеечной модели заключается в том, что движущийся материальный поток рассматривается состоящим из ряда последовательно соединенных ячеек. При этом принимается, что в каждой из таких ячеек поток имеет структуру полного перемешивания, а между ячейками перемешивание отсутствует. Количество предполагаемых ячеек идеального перемешивания п является параметром, характеризующим ячеечную модель реального потока. Если п = 1 ячеечная модель переходит в модель идеального перемешивания, а если л. -> оо — в модель идеального вытеснения. Чем больше принять ячеек, тем каждая из них точнее воспроизводит режим идеального перемешивания, а весь аппарат при -> оо соответствует модели идеального вытеснения. Но практические расчеты показывают, что принимать слишком большое п не имеет смысла, так как ячеечная модель с числом ячеек м > 10 с достаточной точностью воспроизводит свойства потока идеального вытеснения. [c.121]

Впервые детальный анализ изотермического коксообразования был сделан в работах [7.15, 7.16]. Была принята простая гомогенная модель с потоком идеального вытеснения при постоянной плотности газовой фазы предполагалась также изо-термичность системы. [c.155]

Аппараты с продольным перемешиванием (одноразмерная модель с осевым перемешиванием, однопараметрическая диффузионная модель). Перемешивание в потоке может происходить даже в тех случаях, когда в аппарате нет сцециального перемешивающего устройства. Перемешивание может быть обусловлено встречными диффузионными потоками, различием скорости движения вещества в разных точках поперечного сечения конвекционного потока, появлением турбулентных вихрей . Так как строгий теоретический расчет всех эффектов в отдельности довольно сложен, принимают, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми ше соотношениями, что и диффузионный, но величину D, заменяют эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания DiL (его определение см. в главе П1). В этой модели учитывается и тепловой поток за счет теплопроводности. Расчет диффузионного (gio) и теплового (д ) потоков проводится по законам Фика и Фурье [c.57]

Как и в других областях науки, в данном случае можно построить модели разной степени упрощения (см. раздел 4). На первом этапе создаются максимально упрощенные модели, которые называют идеальными потоками. Разработаны две модели идеальных потоков идеальное вытеснение и идеальное смешение. Они описаны в разделе 12. Здесь отметим одну особенность этих моделей они не содержат никаких параметров, отражающих специфику структуры потока. Единственный параметр этих моделей — среднее время пребывания, находимое по формуле (11.1). В этом смысле все потоки идеального вытеснения подобны один другому то же самое относится к потокам идеального смешения. [c.127]

Мы будем говорить о потоках идеального вытеснения и и д е а л ь н о го см е щ ени я, а также об аппаратах идеального вытеснения и с м е ш е н и я — моделях аппаратов, через которые протекают соответствующие потоки. Часто для краткости будем говорить просто идеальное вытеснение или идеальное смешение. [c.128]

Как изменится график, приведенный на рис. 20.2, если реакция будет проходить не в потоке идеального вытеснения, а в реальном потоке с небольшим продольным перемешиванием, которое можно описать диффузионной моделью [c.228]

Сравнение проточных реакторов при одинаковых значениях концентрации и скорости подачи реагентов [34] показывает, что для всех аппаратов, в которых проводится химическая реакция с порядком, превышающим нулевой, реактор идеального смешения всегда больше реактора идеального вытеснения. Очевидно, что при конструировании аппаратов нужно стремиться к модели реактора идеального вытеснения, как более совершенного и эффективного. Это подтверждается и экспериментальными данными по изучению макрокинетики растворения железных стружек (см. разд. 2.1.1). Поэтому представленный на рис. 2.19 реактор по организации потока жидкости в какой-то степени является достаточно эффективным. Однако несовершенство его конструкции не позволяет полностью герметизировать пространство между ложным днищем и установленными на нем контейнерами со стружками, вследствие чего часть подкисленной жидкости, около 25 %. не попадает в зону реакции (см. разд. 2.3.1). Кроме того, разделение реактора на несколько секций создает неравномерный профиль скоростей движения жидкости. Все это приводит к образованию байпасных потоков, струйных течений, малоподвижных и застойных зон, резко снижает эффективность его функционирования. [c.59]

Ранее [1, 2] при моделировании процесса противоточной кристаллизации из расплава основное внимание обращалось на свойства потока твердой фазы. При этом в качестве модели структуры потока жидкости (расплава) принималась модель идеального вытеснения, хотя при движении жидкости через слой дисперсного твердого материала возникает эффект продольного перемешивания. Это явление может значительно снижать эффективность процесса [3], вследствие чего рассчитанная из допущения потока идеального вытеснения высота противоточной кристаллизационной колонны оказывается недостаточной для получения продукта заданной степени чистоты. [c.5]

Комбинированные модели обычно составляют для аппаратов, имеющих байпасные и циркуляционные потоки, застойные зоны. При этом аппарат разбивают на отдельные зоны, соединенные потоком материала последовательно или параллельно, в которых наблюдаются различные структуры движения частиц зона с потоком идеального смешения, с потоком идеального вытеснения и зона с диффузионным перемешиванием частиц. Уравнение комбинированной модели является комбинацией из уравнений для моделей отдельных зон, составленной с учетом последовательности и способа соединения зон потоком материала. При большом числе зон практически любой сложный процесс может быть описан комбинированной моделью, однако из-за громоздкости получающихся при этом уравнений сам процесс моделирования значительно усложняется. [c.84]

С увеличением числа ступеней каскада характеристики протекания ХТП в потоке полного смешения нриблил аются к характеристикам протекания процессов в потоке идеального вытеснения. При числе ступеней больше 6, как правило, расчет каскада можно проводить по модели потока идеального вытеснения. [c.113]

Для промежуточных условий между поршПевым потоком. (идеальным вытеснением) и идеальным смешением модель потока становится неопределенной, и соответствующая скорость реакции в любой точке неизвестна. При этом в первом приближении скорость можно подсчитать интерполированием между крайними значениями поршневой модели (Угь) и модели идеального смешения (Угт)> а объем реактора У — по линейному соотношению / [c.451]

Сложные реальные процессы не всегда удается описать при помощи моделей полного вытеснения, полного перемешивания, моделей диффузионного или ячечного типа. В таких случаях используются более сложные, комбинированные модели, в рамках которых рабочий объем аппарата считается состоящим из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, в пределах которых постулируются различные виды структуры потоков идеальное вытеснение, полное перемешивание, застойная зона и т. п. Между отдельными зонами предполагаются возможными байпасные или циркуляционные потоки. [c.255]

Были рассмотрены три математические модели квазигомо-генная модель реактора идеального вытеснения, квазигомоген-ная модель реактора с учетом радиального перемешивания потока и квазигомогенная модель каскада реакторов идеального перемешивания. [c.263]

Единственные ценные данные — выходные кривые — представлены на рис. 3.5, где измеряемый отклик на ступенчатое изменение концентрации газа во входном отверстии нанесен для одного и того же твердого материала, находящегося в нлот-ноунакованном, фонтанирующем и псевдоожиженном состояниях. Чтобы получить однородный псевдоожиженный слой, скорость газа, а, следовательно, и числа Рейнольдса должны вдвое превышать соответствующие величины для плотноунакованного и фонтанирующего слоев. Наименьшее отклонение от поршневого режима наблюдается для фильтрующего плотноунакованного слоя, который обычно отождествляется с моделью режима идеального вытеснения [120]. Наибольшее отклонение характерно для фонтанирующего слоя, кривая отклика которого тем не менее слишком удалена от кривой полного перемешивания. Неоднородный поток в кипящем слое, очевидно, увеличивает осевое перемешивание по сравнению с фильтрующим слоем, но явно не до такой степени, как в фонтанирующем слое, по крайней мере в данном случае. Сравнения данных по фонтанирующему слою с расчетными для названной модели пока еще не сделаны . [c.68]

При построении комбинированной модели принимают, что аппарат состоит из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, структуры потоков которых различны зона поршневого потока (идеального вытеснения) зона потока с идеальным перемешиванием зона с продольным перемеши- [c.242]