Проблема масштабного перехода

Преодоление осложнений, связанных с возникновением непредсказуемых нарушений структуры потоков при переходе от лабораторного к промышленному аппарату, представляет одну из центральных проблем химической технологии — проблемы масштабного перехода. Успех ее решения в значительной мере зависит от типа контактного аппарата. Наиболее просто она преодолима для аппаратов с неподвижным слоем катализатора, где иерархическая структура математической модели реактора тривиальна (рис. 1.1) [И]. Проблема усложняется для аппаратов с псевдо-ожиженным и фонтанирующим слоями катализатора в двухфазных потоках [12]. Наибольшие трудности связаны с решением проблемы масштабного перехода для аппаратов трехфазного слоя, где иерархическая структура взаимодействия эффектов и соответствующих математических моделей отличается наибольшей сложностью [13]. [c.15]

Размеры дистилляционной и ректификационной колонны должны находиться в точном соответствии с количеством перерабатываемого вещества. При необходимости можно, конечно, большое количество сырья перерабатывать и в небольшой колонне, затрачивая на это много времени в другом крайнем случае при проведении процесса в слишком большой установке увеличиваются потери продукта и кубовые отходы. В лабораториях часто требуется разделять смеси в количествах, измеряемых миллиграммами, и наоборот, необходимо перерабатывать от 5 до 10 кг/ч сырья с применением полупромышленных методов. В связи с проблемами масштабного перехода от малых аппаратов к большим все большее значение приобретают исследования процессов дистилляции и ректификации на пилотных установках. [c.195]

Существует и еще один из вариантов математического моделирования в химии и химической технологии. Он всецело связан с решением проблемы масштабного перехода и сегодня служит альтернативой длительному и трудоемкому пути эмпирического перенесения лабораторных результатов в промышленность через серию установок возрастающих размеров. Речь идет о математическом моделировании процессов и реакторов, основы которого были разработаны в 1960 г. Г. К. Боресковым и М. Г. Слинько [36, 37]. [c.161]

ПРОБЛЕМА МАСШТАБНОГО ПЕРЕХОДА [c.45]

Проблема масштабного перехода от лабораторного эксперимента к промышленному производству при проектировании последнего решается методом моделирования. Моделированием называется метод исследования объектов различной природы на их аналогах (моделях) с целью определения и уточнения характеристик вновь создаваемых объектов и процессов. Моделирование включает следуюш ие стадии создание модели, исследование модели, масштабный перенос результатов исследования модели на оригинал. [c.140]

Трудности масштабного перехода нисколько не уменьшились и в 1930—1940-х годах, ибо химия непрерывно указывала на возможности осуществления все более экономически выгодных процессов получения важнейших для техники материалов, но вместе с тем процессов все более конкретных, требующих точной и кропотливой технологической разработки. Однако химики к этому времени уже осознали, что доведение лабораторных результатов до их промышленного использования требует продолжения фундаментальных исследований коллективными усилиями совместно с технологами и что проблема масштабного перехода должна решаться не столько путем бесконечного экспериментирования на серии установок возрастающих размеров, сколько путем создания новой неформальной кинетики проточных систем. [c.152]

Сегодня проблема масштабного перехода решается посредством постоянно совершенствующихся методов математического моделирования процессов и реакторов первоосновы этих методов были созданы советскими учеными. Ввиду того, что история развития методов моделирования, как и принципов, положенных в их основу, была подробно описана в нашей книге [62], здесь нет смысла дублировать этот материал. Кроме того, он доступен и в форме оригинальных источников — книг или обобщающих журнальных статей создателей принципов математического моделирования — Г. К. Борескова, М. Г. Слинько (вклад которого в эту область теории химической технологии особенно велик) и В. В. Кафарова. [c.273]

Розен А. М., А к с е л ь р о д А. С. и др. Проблема масштабного перехода при разработке массообменных аппаратов, П-я Всесоюзная межвузовская научная конференция по теории и практике ректификации, Баку, 1966. [c.203]

Для решения проблемы масштабного перехода в химической технологии прежде всего надо изучить физику явлений и пайти основные режимы течения, найти те параметры, которые должны заменить число Рейнольдса. [c.11]

Показано, что проблемы масштабного перехода от модели к натурному реактору легче могут быть решены при точном учете неравнодоступности каталитически активной поверхности. Предложен принцип построения такого реактора. Ил, 2. библиогр. 15 назв. [c.246]

Рассмотрим теперь, какими методами была исследована проблема моделирования аэродинамических потоков и решена проблема масштабного перехода от малых моделей к большим натурным объектам. [c.15]

Тем не менее проблема масштабного перехода от модели к натуре была решена в авиации. С этой целью на основании теоретических и экспериментальных исследований была установлена зависимость структуры потока от численной величины критериев подобия. Эта зависимость оказалась весьма существенной. В конечном счете она-то и определила успех дела. Числа Маха и Рейнольдса следующим образом влияют на структуру потока. [c.15]

Эти испытания показали, что число Рейнольдса (рис. И) существенно влияет на величину Сушах- Существует определенное значение числа Re p, при повышении которого максимальная подъемная сила перестает расти и практически не зависит от числа Рейнольдса. Это положение и позволило подойти к решению проблем масштабного перехода от модели к натуре и, более того, позволило определить максимальные размеры и параметры тех аэродинамических труб, которые обеспечивают решение проблем масштабного перехода. Очевидно, что эти трубы должны обладать такими размерами и параметрами, чтобы иметь возможность получить числа Рейнольдса, несколько превышающие эти критические значения. Как видно из рис. И, критическое число Рейнольдса примерно равно 3,5-10 . Например, для самолета Ил-62 число Рейнольдса, соответствующее режимам взлета и посадки самолета, примерно равно двум десяткам миллионов. Однако для того, чтобы обеспечить решение проблемы масштабного перехода от модели к натуре, теперь будет достаточно испытать сравнительно небольшую модель самолета при числах Re jii 3,5-10 . [c.16]

Таким образом, проблема масштабного перехода от модели к натуре приближенно решена в авиации и успешно используется при создании самых совершенных образцов авиационной техники. Необходимо использовать этот опыт, чтобы решить проблему масштабного перехода в химико-технологических и биологических процессах, что позволит резко сократить сроки внедрения достижений науки в производство, а также решить проблему создания крупнотоннажных агрегатов единичной мощности. [c.16]

Проблема масштабного перехода при разработке массообменных аппара- [c.165]

Сложность решения проблемы масштабного перехода от лабораторных аппаратов к промышленным объясняется большим многообразием и сложностью современных технологических процессов. [c.6]

В настоящей работе делается попытка подойти к решению проблемы масштабного перехода применительно к колоннам с регулярной плоскопараллельной насадкой. [c.134]

Проблема масштабного перехода. Одной из важнейших проблем инженерной химии является проблема увеличения размеров аппаратуры. Как известно, во многих случаях увеличение размеров аппарата приводит к снижению эффективности единицы рабочего объема по сравнению с лабораторной моделью. Одной из причин такого снижения эффективности можно считать изменение гидродинамической обстановки в промышленном аппарате, вызываемое нарушением равномерности распределения потоков. [c.171]

Изучение и оптимизация флотационного разделения развиваются по трем направлениям моделирование поверхностных явлений и разработка реагентных режимов моделирование гидродинамики процесса и разработка аппаратов моделирование и оптимизация схем обогащения. Указанные направления практически не взаимосвязаны. В дальнейшем будут рассмотрены некоторые аспекты второго направления, в том числе проблемы масштабного перехода. [c.182]

Ключ к решению проблемы масштабного перехода находится в создании адекватной и достаточно гибкой по структуре математической модели контактного аппарата, позволяющей учиты- [c.15]

Окончательное формирование Х.т. как самостоятельной научной дисциплины, несмотря на глубокие исторические корни, относят к 1-му десятилетию 20 в., когда бьшо разработано учение об основных процессах и аппаратах хим. произ-в. Теоретич. фувдамент Х.т. возник при слиянии промышленной, или прикладной, химии с разделом физики, изучающим процессы переноса, импульса, теплоты и массы. Плодотворное влияние на развитие X. т. в последующие годы оказали работы по моделированию гидродинамич., тепловых и диффузионных процессов на основе методов подобия теории и анализа размерностей. Эти работы в значит, мере способствовали решению проблемы масштабного перехода от лаб. пробирки к пром. агрегатам большой единичной мощности. Новым этапом в развитии X. т. явилось проникновение в нее в кон. бО-х гг. вдей, методов и технических средств кибернетики и, как результат, развитие методов мат. моделирования, оптимизации и автоматизированного управления хим.-технол. процессами. [c.238]

О преимуществах в решении всех главнейших проблем химии и, в частности, проблем управления реакциями синтеза вещества с заданными свойствами, которые появляются в связи с подъемом с уровня структурной химии на уровень учения о химических процессах, убедительно рассказал Н. Н. Семенов [12, с. 64]. Но в настоящее время этот уровень представляет собой еще во многом неосвоенную область. Пока не решены очень многие вопросы, относящиеся к выяснению природы промежуточных частиц (карбо-ний-ионы, ион-радикалы). Недостаточно ясными остаются вопросы о механизмах циклического переноса электронов, об их распространенности, о совмещенности с другими механизмами. Трудно осваивается в практике управления процессами теория абсолютных скоростей реакций. Масса белых пятен остается в области катализа. А главное, еще далеко не достаточно разработаны вопросы кинетики, макрокинетики и гидродинамики больших реакторных систем, лимитирующие решение сложнейшей проблемы масштабного перехода от лабораторных исследований к промышленным агрегатам. Все это пока целинные земли третьего уровня химии. О них подробнее см, гл, IV, [c.30]

Узловой проблемой, связывающей химию с химической технологией и химическим производством, является проблема масштабного перехода от лабораторного эксперимента к промышленному реактору. Структурные теории вовсе не касались этой проблемы. Решение ее, по крайней мере со второй четверти XX в., всецело приходится на химическую технологию, которая выступает в качестве главной предпосылки развития химической термодинамики, химической кинетики,. чакрокинетики, т. е. всех тех разделов современной химии, которые составляют учение о химическом процессе. [c.106]

Чтобы понять единую целостность как систему, состоящую из элементов или подсистем, Ф. Энгельс давно уже показал необходимость дифференциации этой целостности на части и установления между частями не только координации, но субординации. Такого рода анализ, — через первоначальную дифференциацию целого, затем субординацию частей, — вновь приводит к синтезу, к восстановлению единой целостности. В новом подходе к решению проблемы масштабного перехода посредством математического моделирования можно видеть именно такого же рода диалектизацию методологии. [c.161]

Решение проблемы масштабного перехода. О необыкновенных трудностях масштабного перехода от лабораторных результатов к промышленной установке было сказано выше. Проблема масштабного перехода в химической технологии была и пока, к сожалению, еще остается не менее сложной, чем проблема открытия новых процессов. Было время (1920—1940-е годы), когда она считалась в принципе нерешимой лабораторные эксперименты переходили в эксперименты на полупромышленных и даже крупномасштабных заводских установках. [c.273]

Остановимся прежде всего на задаче построения математической модели химических реакторов. Как уже указывалось выше, разбиение сложного процесса на уровни и элементы зависит от цели исследования. Для решения проблемы масштабного перехода математическое описание реактора строитсяиирерхическому принципу.Каждый уровень модели состоит из составных частей, описывающих отдельные стадии и составляющие процесса. Принцип, которого необходимо придерживаться при разбиении - это принцип инвариантности составных частей относительно масштаба рассматриваемого уровня модели. [c.29]

Наиболее подробно процесс, который протекает в колонных ашшратах б0JUJШ0Й производительности, описан в [8, 10]. К сожалению, проблемы масштабного перехода не позволяют просто перенести полученные теоретические результаты на промышленные аппараты. В крупнотоннажном производстве процесс противоточной фракционной кристаллизации используют, как правило, для систем эвтектического вида. Колонна работает как промывочный аппарат. Процесс организуют таким образом, чтобы эффект очистки достигался за счет отмывки твердой фазы, образовавшейся на предыдущей стадии кристаллизации. Отмывку кристаллов проводят от следов маточной жидкости. В процессе противоточного движения фаз кристаллы омываются расплавом, обогащенным тугоплавким веществом, в результате чего происходит удаление примеси не только с поверхности кристаллов, но и за счет диффузии примеси из полостей, возникающих на границе раздела зерен кристалла. Для более высокой эффективности [c.311]

Вообще, проблема масштабного перехода от лабораторных и пилотных установок к промышленным — одна из самых сложных в сорбционной очистке воды. Часто увеличение объема адсорбера приводит к снижению эффективности единицы рабочего объема аппарата вследствие изменения гидродинамической обстановки [23, с. 171], нарушения равномерности распределения потоков. Специальное изучение проблемы перехода от лабораторных установок по сорбционной очистке сточных вод через пилотные к промышленным показало, что трудно смоделировать биосорбционные процессы и учесть влияние коллоидных примесей на эффективность сорбции. Установки производительностью 2,8 280 и 38 000 мУсут, проработав 1 27 и 9 мес, при одинаковых скорости фильтрования, Тк и высоте слоя ГАУ показали средний эффект снижения ХПК 75 79 и 50%, а БПКб — 87 78 и 54%, в то время как средний расход угля составил 48 21 и 30 г/м , сорбционная емкость ГАУ достигала 1 3,5 и 1,4 г/г АУ (по ХПК), а частота промывок — 2 1 и 0,75 за сутки. Следовательно, моделирование реального процесса сорбционной очистки воды не всегда адекватно, необходимо вводить некоторый запас либо расширять предварительные исследования. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология