Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Массопередача и гидродинамические структуры потоков

МИКИ двухфазных систем. Дано теоретическое обоснование основной количественной характеристике двухфазной системы — фактору гидродинамического состояния двухфазной системы. Введено математическое описание структуры потоков, возникающих в промышленных аппаратах, как основы построения математических моделей процессов массопередачи. Даны количественные оценки неравномерности распределения элементов потока по времени пребывания в аппаратах, а также расчет параметров математических моделей структуры потоков. [c.4]

Для процессов массопередачи описание структуры потоков имеет еще и тот смысл, что дает возможность установить перемещение и распределение веществ в этих потоках. Поэтому все гидродинамические модели потоков будут записываться преимущественно в виде уравнений, определяющих изменение концентрации вещества в потоке. [c.171]

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]

Эффективность насадки можно определить также на основе кинетических уравнений массопередачи. В этом случае расчет высоты слоя насадки выполняется с учетом влияния гидродинамической структуры потоков. Ограниченный объем книги не позволил рассмотреть этот метод расчета с его содержанием можно ознакомиться в специальной литературе [46, 47]. [c.214]

При моделировании массопередачи на практике используют в основном простейшие математические модели, например модель теоретических тарелок или модель реальных тарелок с полным перемешиванием либо идеальным вытеснением потоков. За последние годы проведены многочисленные исследования по уточнению математических моделей массопередачи в промышленных аппара-тах, позволяющие учитывать более точно условие фазового равновесия, кинетику массопередачи в бинарных и многокомпонентных смесях, а также гидродинамическую структуру потоков. В настоящее время можно составить достаточно полную математическую модель массопередачи в любом аппарате, однако реализация этих моделей пока еще затруднена отсутствием надежных зависимостей, обобщающих экспериментальные данные по кинетике массопередачи и гидродинамике потоков. [c.12]

Для определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков с массопередачей в условиях сложной гидродинамической обстановки в аппарате следует использовать данные по изучению гидродинамики потоков на холодных моделях, а также фактические распределения концентраций компонентов в жидкости по высоте аппарата и по контактным устройствам, а в паре по высоте аппарата. [c.249]

При рассмотрении эффективности многокомпонентной массопередачи в перекрестном токе в качестве математической модели, связывающей кинетику массопередачи с гидродинамической структурой потоков, воспользуемся моделью, основанной на непосредственном применении функции распределения времени пребывания частиц в потоке [36, 37], в дальнейшем условно называемой моделью функции распределения. Применение указанной модели для изучения эффективности массопередачи в перекрестном токе в многокомпонентных смесях обеспечивает наиболее простое математическое описание процесса не только при заданной степени продольного перемешивания потоков, но и в условиях любой сложной гидродинамической обстановки на контактном устройстве и в аппарате, [c.254]

При полном перемешивании жидкости (Ре = О и s = 1), отсутствии уноса жидкости (е = 0) и поперечной неравномерности потоков (0 = 0) из уравнений (II. 226) — (II. 232) следует, что Ем,и п = Еу, i, п- В уравнениях (II. 227) — (II. 232) Ev,i,n — это эффективность массопередачи в элементарном объеме вспененного слоя жидкости или локальная эффективность контакта, характеризующая эффективность массопередачи и зависящая от гидродинамической структуры потока газа. Ее величина определяется следующими уравнениями [c.97]

В свою очередь от гидродинамической структуры потоков, определяющей перемешивание на тарелках, зависит эффективность тарельчатых колонн. В процессе массопередачи концентрация жидкости на тарелке меняется от входа жидкости на тарелку до ее выхода. Наилучшие условия разделения достигались бы, если бы на тарелке не происходило смешения жидкости разного состава. Для понимания механизма перемешивания жидкости рассмотрим три варианта движения жидкости и пара [c.335]

Иерархия системного анализа процесса предполагает следующие уровни 1) перенос адсорбата в ядро потока описывается гидродинамическими моделями структуры потоков 2) массоперенос к поверхности зерна описывается моделями массопередачи [c.21]

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]

Наибольшее распространение метод моментов получил при исследовании структуры потоков в аппаратах химической технологии. Известно, что гидродинамические характеристики (такие, например, как коэффициенты перемешивания) целесообразно определять в нестационарных режимах, исследуя отклики объекта на возмущения входных параметров, а тепломассообменные характеристики (такие, например, как коэффициенты тепло-и массопередачи) удобнее определять в стационарных условиях работы аппарата. [c.279]

Разработан метод кинетического расчета массообменных аппаратов для хемосорбционного разделения газов. Метод основан на использовании теоретического значения ускорения массопередачи за счет протекания химической реакции. Метод учитывает принципиальную особенность хемосорбционных процессов изменение кинетических закономерностей в жидкой фазе, движущей силы процесса, коэффициентов массопередачи, соотношения фазовых сопротивлений по высоте аппарата. Учтена специфика влияния реальной структуры потоков газа и жидкости на эффективность хемосорбционных процессов. По предложенной методике коэффициент извлечения передаваемого компонента, степень насыщения хемосорбента и характер распределения концентраций по высоте аппарата определяются при необратимой хемосорбции в зависимости от следующих безразмерных параметров кинетических, стехиометрического, диффузионного и гидродинамических (числа Боденштейна для жидкой и газовой фазы). В общем виде процесс описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка. [c.224]

Из математических моделей гидродинамических структур потоков наибольшее распространение в расчетной практике и при изучении массопередачи получили диффузионная и секционная модели, подробно рассмотренные в гл. 4. При наличии массопередачи в потоках принципиальное содержание и физический смысл математических моделей гидродинамических структур потоков не меняется в диффузионной модели изменений концентраций компонентов в потокак рассматривается как следствие конвективной, турбулентной и молекулярной диффузий частиц в потоках. При этом под турбулентной диффузией понимается перенос массы, обусловленный крупномасштабными пульсациями и флуктуациями скоростей потоков. В секционной модели вместо непрерывного профиля изменения концентраций компонентов в потоке рассматривается ступенчатый профиль, каждая ступень которого соответствует одной секции полного перемешивания частиц потока в пределах определенного объема аппарата. [c.177]

При описании массопередачи в перекрестном токе следует рассматривать гидродинамические режимы или структуры потоков как в поперечном, так и в продольном направлениях, поскольку профили концентраций одного из потоков в продольном направлении и другого потока в поперечном направлении изменяются в результате гидродинамического взаимодействия их на контактном устройстве и протекающего при этом процесса массопередачи. [c.212]

Рассмотрим изменение обшей эффективности массопередачи при заданных расходах и составах пара и жидкости, поступающих в аппарат или на контактное устройство (L, Q, уп+и Xn i) и при заданной степени рециркуляции жидкости (рис. 5-27), предполагая вначале, что локальные характеристики эффективности массопере дачи Ev и Nqg, а также гидродинамическая структура основного потока жидкости не зависят от степени рециркуляции жидкости riL = L /L. [c.247]

Показано [126, 130], что подобное допущение, если и может быть принято, то лишь в очень ограниченном числе случаев — при моделировании процесса ректификации бинарных смесей, а для задач моделирования ректификации многокомпонентных смесей является лишь грубым приближением. Разработка более точных математических моделей потребовала введения таких переменных, которые определяют гидродинамическую структуру взаимодействия потоков контактирующих фаз на ступенях разделения, а также переменных, характеризующих локальные параметры массопередачи в зоне контакта потоков пара и жидкости [130, 183]. Если первая группа переменных может быть часто с достаточной точностью определена из анализа конструкции тарелок или на основе экспериментальных данных по структуре потоков [130, 176], то определение локальных характеристик массопередачи обычно возможно лишь на стадии коррекции математической модели [130, 183]. [c.38]

Для расчета экстрактора необходимо иметь данные о скоростях протекания химических реакций, тепло- и массопередачи и о гидродинамической обстановке или структуре потоков в экстракторе. [c.20]

Если рассматривается модель процессов массопередачи, то при выборе коэффициентов массопередачи следует отдавать предпочтение данным, полученным из основании обобщения результатов большого числа опытов, проведенных на заводских аппаратах, с учетом структуры потоков и гидродинамических режимов значительного количества систем. В связи с этим отметим, в частности, что достаточно надежными можно считать данные о тарельчатых колоннах, учитывающие коэффициенты турбулентной диффузии , и о насадочных колоннах в точке инверсии, для которой измерены все гидродинамические параметры . [c.115]

Структура потоков. Гидродинамическая обстановка в насадочной колонне оказывает влияние на скорость процесса и степень извлечения поглощаемого компонента, во-первых, через коэффициенты массопередачи (относительные скорости движения фаз) и, во-вторых, через движущую силу (структура потоков). Структура двухфазных [c.58]

Математическая модель статики процесса включает описания гидродинамического режима и структуры потоков взаимодействующих фаз, уравнения скорости массопередачи и условия материального баланса. [c.62]

Рассмотрим пример применения общей стратегии для оптимального расчета колонного секционированного бнореактора с плавающей насадкой, изображенного на рис. 4.14. Система уравнений модели бнореактора включает кинетическую модель, модель, учитывающую гидродинамическую структуру потоков в аппарате, модель массопередачи кислорода из газовой фазы в ферментационную среду и зависимости для расчета энергетических, конструктивных параметров бнореактора. [c.213]

Для определения сложной структуры потока и, следовательно, для Тыбора математическрй модели гидродинамической структуры потока используются визуальные наблюдения за характером движения потоков, данные по распределению концентраций метящего вещества в стационарных или нестационарных условиях, а также изменение концентраций распределенного компонента вдоль и поперек потока при стационарной массопередаче. Наличие сложной структуры потока определяется также отклонением экспериментальных / - и С-кривых от расчетных для простой структуры потока (идеальные кривые). При сложной структуре экспериментальные С-кривые обладают значительной асимметрией и более заметно отклоняются от идеальных кривых, чем f-кpивыe. Сравнение экспериментальных кривых вымывания с теоретическими / -кривыми с целью определения сложной структуры потока лучше проводить в координатах, спрямляющих теоретические кривые (см. раздел 4.4). [c.133]

Расположение аэраторов в плане. Ширина и форма аэрационной полосы в аэротенке влияют на формирование гидродинамической структуры потока и в значительной степени определяют эффективность процесса массопередачи. На рис. 31 представлены различные варианты расположения аэраторов. Вопросу формирования аэрационной полосы в аэротенке посвящено значительное число работ. Еще на заре применения биохимического метода очистки сточных вод получили распространение аэротенки с расположением аэраторов вдоль одной из стен коридора, что создает спиралеобразное движение жидкости. По данным А.Пасвера, при этом пузырьки вводятся в струю воды, скорость которой в 2—3 раза выше скорости их движения. Вследствие этого время воздушного контакта уменьшается до 1/3—1/4 ожидаемой величины и в аэротенке глубиной 3 м составляет только 3—4 с вместо 10—12 с при соответственном снижении эффекта массопередачи. В 1949—1950 гг. Г.С.Попковичем на основании натурных наблюдений были показаны преимущества двустороннего расположения фильтросных пластин в коридоре (а.с. 89980 СССР), позволившего более рационально использовать подаваемый в аэротенк воздух. [c.54]

В принципе возможен следующий путь масштабирования колонных аппаратов. На основе физической модели структуры потоков в аппарате данной (конструкции и результатов зкаперименталь-ного исследования его ла(бораторного или укрупненного образца получают зависимости для оценки Еп в промышленном аппарате. Расчет аппарата с учетом кинетических (коэффициенты массопередачи, константы скорости реакции) и найденных гидродинамических ( п) параметров процесса является достаточно надежным. [c.253]

Осреднение движущей силы процесса (Ал )ср и (Л(/)ср производится в зав1гсимости от структуры потоков в аппарате. Коэффициенты массопередачи зависят прежде всего от гидродинамической обстановки процесса (макро-параметров), создаваемой в тон пли иной конструкции аппарата, и от физических свойств обрабатываемых веществ (микропараметров), т. е. от макро- и микрокниетических характеристик процесса. Этот вопрос непосредствен по связан с рассмотрением основных конструктивных особенностей диффузионного аппарата, в котором осуществляется процесс. [c.9]

При однонаправленном движении фаз эффективность массопередачи существенно зависит от движущей силы массопередачи. Изменение же последней по высоте аппарата определяется главным образом гидродинамическими режимами или структурами потоков и в первую очередь — продольным перемешиванием и поперечной неравномерностью потоков. При массопередаче, осложненной влиянием гидродинамики, для получения заданной степени разделения необходимая высота аппарата увеличивается, так как обратное перемешивание и поперечная неравномерность заметно уменьшают среднюю движущую силу массопередачи, особенно в противотоке. [c.194]

Отметим некоторые особенности расчета эффективности массопередачи при перекрестно прямоточном взаимодействии фаз. Структура гидродинамической модели потоков при перекрестнопрямоточном движении фаз определяется сочетанием признаков двух видов совместного движения потоков перекрестного тока и прямотока. Действительно, в целом на перекрестно-прямоточной ступени контакта осуществляется перекрестный ток, локальный же [c.224]

Смотреть страницы где упоминается термин Массопередача и гидродинамические структуры потоков: [c.156] [c.184] [c.131] [c.213] [c.254] [c.329] [c.329]

Смотреть главы в:

Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей -> Массопередача и гидродинамические структуры потоков

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Массопередача

Массопередача массопередачи

Структура потоков