Поток гидродинамическая структура

При расчете процессов и аппаратов химической технологии необходимо учитывать гидродинамические условия в аппаратах (скорости потоков, гидродинамическая структура потоков и т.п.), которые очень сильно влияют на осуществляемые в них процессы. В данной главе рассмотрены вопросы определения движущей силы гидродинамических процессов и расчета гидравлического сопротивления аппаратов, которым в значительной мере определяется расход энергии на проведение практически любого технологического процесса. Кроме того, знание законов гидравлики позволяет рещать много других важных инженерных задач, например определение расхода жидкости, протекающей по трубопроводу распределение скоростей в стекающей по вертикальной стенке жидкой пленке продолжительность истечения жидкости из резервуара и т. п. [c.93]

Уравнения баланса масс и энергии, записанные с учетом гидродинамической структуры движения потоков. Данная группа уравнений характеризует распределение в потоках температуры, составов и связанных с ними свойств, например плотности, вязкости, теплоемкости ИТ. д. [c.47]

К а ф а р о в В.В. п др. Об оценке параметров математических моделей гидродинамической структуры потоков статистическими методами.— Теоретические основы химической технологии , 1968, 2, № 2. [c.168]

Для количественной оценки эффекта продольного перемешивания в колонных аппаратах предложен ряд методов, базирующихся на различных физических моделях гидродинамической структуры потоков. К большинству колонных аппаратов, используемых в химической технологии, применимо несколько взаимосвязанных типовых моделей, представляющих с рой частные случаи единой обобщенной модели. Анализ работы колонных аппаратов с учетом гидродинамической структуры потоков позволяет путем сочетания наиболее благоприятных тепло- или массообменных характеристик одного из них и гидродинамической обстановки в другом подойти к созданию новой оптимальной конструкции. [c.9]

Интерполяционные зависимости, полученные для неразвитого кипения жидкости в каналах, просты и удобны для использования. Существует, однако, мнение [17], что при кипении в потоке гидродинамическая структура пристенного слоя жидкости отличается от структуры слоя, формирующегося при кипении в большом объеме Следовательно, в интерполяционных соотношениях (7.72) и (7.74) нельзя использовать данные, полученные при кипении жидкости в большом объеме, а следует пользоваться экспериментальными данными по кипению в потоке. [c.243]

Гидродинамическая структура потоков [c.80]

Конструкции колонных аппаратов хорошо описаны в ряде монографий и учебных пособий, поэтому ограничимся лишь их краткими характеристиками, существенными для постановки и решения нашей основной задачи — выяснения гидродинамической структуры взаимодействующих потоков и ее влияния на эффективность аппаратов. [c.15]

При описании гидродинамической структуры потоков подвижных фаз каскадом ячеек идеального перемешивания уравнения материального и теплового балансов имеют следующий вид [32] [c.236]

Необходимо особо подчеркнуть, что уровень общности модуля зависит от типа элементов или технологических операторов ХТС. Например, модули химического превращения обычно специализируются по отношению к кинетическим характеристикам, к гидродинамической структуре потоков и к режиму теплообмена в реакторе. Модули типа смешение и типа расширение — сжатие (отображающие работу насосов) легко сделать широко специализированными илп общими для моделирования различных ХТС. [c.62]

На втором этапе проводится оценка параметров моделей, определяющих данный процесс. Сюда относятся оценка физико-химических, термодинамических и кинетических данных определение параметров моделей фазового равновесия, гидродинамической структуры потоков, кинетических моделей. Получение такой информации невозможно чисто расчетным путем, поэтому в той или иной степени используется экспериментальный материал (например, данные по свойствам, бинарному фазовому равновесию и т. д.). [c.94]

ГОСТы, ОСТы или ведомственные нормали, определяющие стандартные ряды типового оборудования. В последнее время проводятся работы и по стандартизации гидродинамической структуры потоков в отдельных аппаратах (например, в реакторах с мешалками), что существенно сокращает время выбора необходимого оборудования. Выбор оптимальной конструкции аппарата и его типоразмеров является итерационной задачей и поэтому любая информация об эффективности в конкретных условиях эксплуатации лишь упростит процедуру расчета. [c.110]

При анализе реальной гидродинамической структуры потоков часто используются более сложные модели, построенные на основе приведенных в табл. 4.4. К таким моделям относятся комбинированные, образованные путем соединения ячеек полного перемешивания, вытеснения, застойных зон, байпасных и рециркуляционных потоков. Определение параметров моделей структуры потоков и решения в виде передаточных функций подробно изложено в монографии [41]. [c.121]

При переносе потока вещества в химическом аппарате происходит изменение его концентрации, температуры за счет химических реакций, тепло-и массопереноса. Поэтому при переходе к моделям расчета соответствующих аппаратов необходимо уравнения описывающие гидродинамическую структуру потоков, дополнить членами, учитывающими источники и стоки массы и тепла потоков (в зависимости от того, образуется или расходуется масса или энергия), т. е. учитывать соответственно диффузионные, химические, термокинетические составляющие. [c.125]

Гидродинамическая структура в аппарате (по каждому из потоков) создается его конфигурацией (наличием перегородок и их [c.125]

Типы моделей гидродинамической структуры потоков [c.30]

Массообменные процессы. Эта группа процессов отличается значительной сложностью по сравнению с предыдущими и соответственно большим числом моделей для их расчета. Массообменный процесс в большинстве случаев (ректификация, экстракция, абсорбция, кристаллизация) является системой, включающей как необходимые другие аппараты (например, теплообменники, конденсаторы, декантаторы и т. п.). Поэтому и математические модели как для описания, так и для алгоритмизации являются более сложными. Рассмотренные ранее модели структуры потоков и теплообмена могут использоваться при описании массообменных процессов на ступени разделения (тарельчатые колонны) и в слое насадки (насадочные колонны). При описании массообменного процесса уравнения гидродинамической структуры потоков фаз (см. табл. 4.4) должны быть дополнены членом, учитывающим массоперенос компонента через поверхность раздела фаз, например, в матричном выражении [c.129]

Гидродинамическая обстановка на тарелке (или слое насадки) суш ественно влияет на эффективность массопереноса, на степень достижения равновесных значений концентраций фаз. Чем ниже эффективность тарелки, тем, очевидно, необходимо большее время пребывания фаз в контакте или большая поверхность контакта. При движении жидкости вдоль контактного элемента наблюдается неравномерность массопереноса, обусловленная различными градиентами концентраций (движущей силы), различной высотой слоя жидкости, обратным забросом фаз, различной гидродинамической обстановкой и т. д. Поэтому целесообразно воспользоваться для оценки эффективности массопереноса характеристиками локальных объемов массообменного пространства, в пределах которых может быть принята однородная гидродинамическая структура потоков, и определять эффективность контактной ступени интегрально. Такой характеристикой эффективности массопереноса является локальный КПД в форме уравнения (4.59), записанный для многокомпонентной смеси в матричном виде как [1, 45, 46] [c.131]

В соответствии с теорией межфазной турбулентности предполагается, что на границе раздела фаз имеются интенсивные турбулентные пульсации, которые приводят к возникновению вихревого движения, сопровождающегося взаимным проникновением вихрей-в обе фазы. Количественный учет межфазной турбулентности может быть произведен с помощью безразмерного фактора гидродинамического состояния двухфазной системы. На основе теории межфазной турбулентности получены выражения локальных коэффициентов массоотдачи для различных гидродинамических режимов движения потоков, отличающиеся показателем степени нри коэффициенте диффузии, который изменяется от нуля в режиме развитой турбулентности до 2/3 в ламинарном режиме. Кроме того, вводятся факторы, зависящие от гидродинамической структуры и физических характеристик фаз. [c.344]

Рассмотренные уравнения математических моделей описывают распределение вещества в потоках с различной гидродинамической структурой. Аналогичные уравнения могут быть записаны, если вместо концентрации рассматривается другая характеристика потока, например, температура Т [51]. Уравнения (11,292), (11,299), (11,304) при этом соответственно записываются в виде [c.175]

Тарельчатым колоннам, составляющим основную группу аппаратов с поверхностью контакта, образуемой в процессе движения потоков, свойственны общие закономерности в структуре потоков на тарелках. В свою очередь от гидродинамической структуры потоков, определяющей перемешивание на тарелках, зависит эффективность тарельчатых колонн. [c.273]

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]

Количественные гидродинамические характеристики насадочных колонн ниже точки инверсии. К важнейшим параметрам гидродинамической структуры потоков в насадке ниже точки инверсии относятся перепад давления в насадке, отношение скорости газа (пара) к скорости в инверсионной точке, длительность пребывания потоков в аппарате, доля эффективно используемого объема системы, степень продольного перемешивания в колонне, характер и интенсивность обменных процессов в жидкой, газообразной (паровой) фазах и т. п. [c.394]

Для независимого определения параметров гидродинамической структуры потоков в насадке предложен метод, основанный на использовании условий нестационарной гидродинамической обстановки в слое насадки [78]. Принимая, что при неустановившемся движении потока жидкости распределение его массы в насадке вдоль оси движения происходит в соответствии с механизмом, аналогичным диффузионному. уравнение распределения массы потока жидкости в слое можно записать [c.399]

На основе математической модели неустановившегося потока жидкости в насадке предложен прямой метод определения гидродинамической структуры насадочного слоя [78]. Метод заключается в том, [c.400]

Характер движения жидкости на тарелке оказывает существенное влияние на условия массообмена, поэтому при оценке разделительной способности обычно учитывают гидродинамическую структуру потоков. При этом исходят из понятия локальных характеристик явления массообмена в элементарном объеме с однородной гидродинамической структурой, распространяя последние на все массообменное пространство. Выражения (2-61) и (2-62) как раз и используются для локальной скорости массопередачи. Следует заметить, что в этих выражениях скорость массопередачи отнесена к единице поверхности раздела фаз. Однако практическое определение последней сопряжено со значительными трудностями, и поэтому в большинстве случаев используется понятие объемного коэффициента массопередачи, т. е. произведение коэффициента массопередачи на величину поверхности межфазного контакта, приходящуюся на единицу объема массообменного пространства. [c.127]

Проверка адекватности выбранной модели реальному объекту и ее коррекция. Проверка адекватности модели начинается с установления соответствия выбранной гидродинамической структуры потоков изучаемому объекту. Совпадение экспери- [c.39]

Пятый уровень иерархической структуры эффектов ФХС составляет совокупность явлений, которые определяют так называемую гидродинамическую обстановку на макроуровне в аппарате, т. е. гидродинамическую структуру потоков в аппарате в целом (а не в отдельном локальном его объеме). [c.43]

В процессе изменения гидродинамической структуры потоков в масштабе аппарата изменяются и ее основные количественные характеристики распределение частиц сплошной и дисперсной фаз по траекториям, по времени пребывания в аппарате, удерживающие способности аппарата по сплошной и дисперсной фазам, распределение включений дисперсной фазы по размерам и т. п. [c.44]

Особенности гидродинамической структуры потоков и геомет-рии аппарата сказываются на формировании полей концентраций и температур в масштабе аппарата. Кроме того, на формирование полей концентрации влияют возмущения от входных потоков, тепловые возмущения с входными потоками и режим подвода тепловой энергии в аппарат. [c.44]

При расчете тарельчатых массообменных аппаратов используется ячеечная гидродинамическая структура движения потока жидкости по тарелке [34]. [c.243]

В зависимости от степени нелинейности объекта существующие методы идентификации целесообразно разделить на две группы методы, ориентированные на линейные системы, и методы, специфические для нелинейных систем. Методы первой группы чаще всего используются для уточнения той части функционального оператора Ф, которая ответственна за гидродинамическую структуру потоков в технологическом аппарате. Методы второй группы используются преимущественно при определении и уточнении параметров другой его части, которая отражает кинетику физикохимических превращений в системе. [c.16]

Рассмотренные выше уравнения отражают распределение вещества в потоках с различной гидродинамической структурой. Аналогичные уравнения могут быть выведены также, если концентра[1пя заменяется другой характеристикой потока, например температурой Т. Тогда уравнения (П,3), (П,5) и (И,10) соответственно за-нип1утся в виде [c.59]

Насадочные колонны, наполненные кольцами Рашига и Паля седлами Берля и подобными элементами, благодаря простоте устройства, большой удельной поверхности и порозности рабочего объема применяются в химической технологии для осушест-вления разнообразных тепло-, массообменных и химических (процессов. Эффективность этих аппаратов существенно зависит от равномерности распределения по сечению взаимодействующих потоков и их гидродинамической структуры. Этим обусловлено значительное число исследований, посвященных изучению продольного перемешивания потоков в рассматриваемых колоннах. [c.181]

Математическое описание получают на основе уравнений материальных балансов с Jчeтoм гидродинамической структуры потоков в насадке. [c.88]

Гидродинамическая структура потоков. Исходя из блочного представления математической модели элемента технологичёской схемы, описание явлений, характеризующих перенос и распределение субстанции по координатам и по времени и базирующихся на фундаментальных законах гидромеханики многокомпонентных многофазных систем, составляет основу будущей модели. Учет реального распределения температур, концентраций компонентов и связанных с ними свойств, например плотности, вязкости и т.д., по пространственным координатам аппарата и во времени позволяет оценивать степень достижения равновесности тепломассопереноса, химического превращения, т. е. эффективность конкретного аппарата. Описание гидродинамической структуры потоков основано на модельных представлениях о гидродинамической обстановке в аппарате, использующих ряд идеализированных типовых моделей. Аппарат такого представления достаточно развит для однофазных потоков, разработаны и методы идентификации параметров отдельных моделей применительно к реальным условиям протекания процесса. Математическое описание типовых моделей структуры потоков приведено в табл. 4.4 [41]. [c.121]

В случае тарельчатых (полочных) аппаратов принимаются модели структуры потоков для каждой ступени и для межтарельча-того пространства, а для насадочных аппаратов модель принимается по всей его длине (высоте). Рассмотрим в качестве примера связь между гидродинамической структурой потоков и эффективностью в тарельчатых ректификационных колоннах. Для ректификационной колонны с произвольным количеством вводов питания и боковых отборов, имеющей N тарелок и снабженной кипятильником и дефлегматором, можно записать следующую систему уравнений (рис. 4.10). [c.129]

При расчете разделительной способности тарелки в целом необходимо учитывать структуру движения жидкости на тарелке, а также характер распределения пара по площади барботажа. Рассмотренные методики позволяют вычислять локальные характеристики массопереноса, которые могут быть распространены на весь массообменный объем путел принятия соответствующей модели структуры потоков. Такой подход позволяет рассчитывать разделительную способность тарелок со сложными гидродинамическими структурами, включая байпаспрование, каналообразование, застойные зоны и т. д. Локальные же характеристики определяются составами пара и жидкости в данной точке, физико-химическими свойствами разделяемой смеси и гидродинамической обстановкой в элементарном объеме. [c.352]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

Совместное влияние трех факторов механического перемешивания, возмущений, вносимых с входными потоками, и геометрических особенностей формы рабочего объема аппарата приводит к формированию определенной топологии потоков в аппарате. Топология потоков в масштабе аппарата (или гидродинамическая структура потоков) определяется характером и расположением в пространстве его рабочего объема макрогид- [c.43]

Время достижения реагентами в реакторе заданных концентраций, рассчитанное по кинетическим уравнениям, и фактическое время пребывания реагентов в аппарате обычно не соответствуют друг другу из-за искажения поля концентрации, воздействия макрофакторов, таких, как гидродинамической структуры потоков, искажения концентрационного поля в результате диффузии, наложения температурного поля и др. [c.100]