Структура потоков и распределение времени пребывания в аппаратах

Возможны два подхода к оценке влияния структуры потоков на время пребывания пара и жидкости на ступени разделения. Во-первых, с помощью функций распределения времени пребывания элементов потока в аппарате. В этом случае необходимо иметь модельную или экспериментальную кривую отклика на импульсное возмущение. Такой подход предполагает наличие экспериментального объекта и в большей степени пригоден к анализу действующих процессов. Во-вторых, использование модельных представлений структуры потоков жидкости и пара на ступени разделения. В этом случае гидродинамические условия описываются типовыми моделями структуры потоков в виде систем конечных или дифференциальных уравнений, а степень достижения равновесных условий оценивается влиянием структуры потоков на кинетику процесса. [c.87]

Возможны два подхода к оценке влияния структуры потоков на время пребывания пара и жидкости на ступени разделения. Первый состоит в использовании функций распределения времени пребывания элементов потока в аппарате. В этом случае необходимо иметь модельную или экспериментальную кривую отклика на импульсное возмущение. При таком подходе предполагается наличие экспериментального объекта, что в большей степени подходит для анализа действующих процессов. Второй подход состоит в использовании модельных представлений структуры потоков жидкости и пара на ступени раз- [c.268]

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]

В принципе неоднородное поле скоростей в потоке можно определять косвенным путем, изучая распределение частиц жидкости по времени их пребывания в аппарате. При этом удается установить, какая доля потока находится в аппарате то или иное время. Следует отметить, что при одном и том же среднем времени пребывания всех частиц в аппарате, определяемом по выражению (11), гидродинамическая структура потоков и, следовательно, поле скоростей могут существенно различаться. [c.81]

Пусть цель ХТП — изменение какого-либо свойства системы и во времени т, т.е. V = Цт). При этом в качестве II могут выступать температура в случае теплообмена, концентрация — в случае массообмена или химической реакции, какое-либо свойство веществ (теплоемкость, механическая прочность и др.). Разные элементы потока могут находиться в рабочей зоне (РЗ) системы (в теплообменнике, в массообменном аппарате, в химическом реакторе) разное время поэтому степень их обработки (конечное значение свойства — 4) будет различна. Естественно, результирующая степень обработки всего потока С/рез зависит от характера распределения элементов потока по времени пребывания — именно в этом (более узком) плане рассматривается ниже структура потоков (другие стороны проблемы здесь практически не затрагиваются). [c.609]

Движение жидкости в трубопроводах, как было показано выше, характеризуется неравномерным профилем скоростей в живом сечении потока. Так как частицы вдоль оси потока движутся быстрее, чем вблизи стенок, то время пребывания их в трубопроводе соответственно меньше. Характер распределения частиц потока по времени их пребывания усложняется в случае турбулентного течения из- за хаотического движения частиц, сложной формы их траекторий и пульсации скоростей. Структура потока особенно усложняется при движении жидкости в аппаратах. где она встречает на своем пути различные препятствия в виде слоев зернистых материалов (например, катализаторов), насадок, распределительных устройств и т. п. Очевидно, слишком короткое время пребывания одних и чрезмерно продолжительное пребывание других частиц жидкости в рабочем объеме аппарата приводит к понижению степени химического превращения, протеканию нежелательных побочных реакций, к незавершенности осуществления физических процессов и уменьшению производительности аппаратов. Заметим, что при прочих равных условиях на структуру потока в аппаратах оказывают большое влияние геометрические размеры последних без учета этого обстоятельства невозможен переход от лабораторных моделей к производственным агрегатам. [c.97]

На многие процессы, главным образом тепловые, массообменные и химические, большое влияние оказывает структура потоков в аппаратах. Даже при первоначальном равномерном распределении входящих потоков <что само по себе часто представляет трудную задачу) картина их движения внутри промышленного аппарата довольно сложна. Как правило, скорости потока неодинаковы по сечению аппарата, поперечному к основному направлению движения, причем распределение, или профиль, скоростей изменяется от сечения к сечению по длине (высоте) аппарата. Частицы потока движутся по криволинейным, часто довольно сложным траекториям, иногда и в направлении, противоположном основному направлению потока. Это приводит к тому, что некоторые частицы могут быстро проскочить через аппарат, например в случае каналообразования и байпасирования части потока (см. стр. 105 и 109). Время пребывания этих частиц меньше среднего, в то время как другие задерживаются в аппарате дольше зачастую в нем образуются застойные зоны, в которых время пребывания частиц оказывается весьма значительным. [c.117]

В данном разделе излагается другой способ исследования гидродинамических режимов, который, благодаря своей надежности и простоте, также получил широкое распространение (следует, однако, сразу отметить, что область его применения ограничена хи-мико-технологическими процессами, протекающими в аппаратах непрерывного действия). Он основан на отыскании функций распределения времен пребывания (сокращенно, функций РВП) [83—85]. При этом нет необходимости отыскивать осредненные поля гидродинамических величин, поэтому в некотором смысле этот способ альтернативен первому. Но в то же время использование явного вида функций РВП позволяет, как будет показано ниже, найти ряд важных параметров, характеризующих структуру потоков в аппарате (а значит, и поля скорости) и эффективность различных процессов переноса (см., например [83, 86]). [c.159]

В реакторе непрерывного действия (рис. 17.2) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта) осуществляются параллельно, одновременно. Характер изменения концентраций реагирующих веществ в реакционном объеме различен в каждый момент времени в разных точках объема аппарата, но постоянен во времени для одной и той же точки объема. Однако продолжительность реакции в реакторах непрерывного действия нельзя измерить непосредственно. В аппаратах непрерывного действия время реакции не может совпадать с временем пребывания реагентов, так как каждая элементарная частица вещества находится в реакционном объеме разное время и, следовательно, общее время пребывания зависит от характера распределения времени пребывания отдельных частиц. В общем случае оно зависит от интенсивности перемешивания, структуры потоков в аппарате и для каждого гидродинамического типа реактора индивидуально. [c.476]

Отклонение от описанной структуры потока в промышленных аппаратах может происходить из-за забивания решетки, возникновения застойных зон, неравномерности распределения материала и воздуха по сечению аппарата, а также из-за перемешивания частиц смежных ячеек . Рассчитано [211], что за время пребывания в охладителе (2—3 мин) обмен между ячейками в слое высотой 0,1 м осуществляется на 5—10%. Для аппаратов с высотой слоя, [c.196]

Если движение отличается от полного вытеснения, часть частиц находится в аппарате меньшее, а другая — большее время, чем при этом дифференциальная функция распределения (плотность распределения) времен пребывания (i) характеризует отклонение структуры потока от идеализированной [158]. [c.131]

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 потоки 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 пол 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]

Для прогнозирования показателей процесса с учетом обратного перемешивания разработаны две различные методики. В первой из них учитывается плотность распределения времени пребывания (). Значение этой функции характеризует долю материала, находящегося в камере флотационной машины, время, близкое к t. Функция /(/) зависит от структуры потоков в аппарате и не связана с флотационным процессом. Для ее экспериментального определения обычно используют метод трассера (см. гл. 7). Если известна кинетика флотации частиц в промышленном аппарате, то показатели процесса с учетом перемешивания можно рассчитать [c.215]

Перейдем к описанию особенностей использования метода моментов при определении коэффициентов математических моделей структуры потоков. Заметим, что применение метода моментов для определения коэффициентов математической модели структуры потоков не зависит от того, является ли аппарат открытым или закрытым . Следует однако учитывать, что для закрытого аппарата моменты функции отклика 0вых( ) характеризуют моменты распределения времени пребывания частиц в аппарате — среднее время пребывания и дисперсию, а для открытого аппарата моменты выходных кривых — формально введенные величины. [c.285]

Если счетать одну секцию в течение промежутка Ат, периодически действующим аппаратом, то при некоторых допущениях аналитические зависимости для кривых сушки могут быть использованы для расчета изменения влагосодержания частицы в данной секции. Поскольку время Ат, — случайная величина, то ее значение может быть определено путем розыгрыша величины у с последующим ее преобразованием в соответствии с действующей структурой потоков, определяющей распределение времени пребывания вещества в этой зоне. Например, для ячейки полного перемешивания, в качестве которой может быть принята одна секция аппарата с псевдоожиженным слоем, длительность Ат, может быть определена по формуле Ат, =-(т )1пу , где (т,) — среднее время пребывания потока в ячейке с номером г. [c.664]

Реактор идеального вытеснения характеризуется тем, что обе фазы равномерно распределены по его сечению и движутся в поршневом режиме, т. е. время пребывания в нем всех частиц одинаково. В реальных аппаратах всегда имеются поперечная неравномерность распределения потоков, пристеночный эффект, каналообразование, застойные зоны и другие явления, приводящие к тому, что время пребывания отдельных частиц потока различно. В результате этого высота колонны, характеризующая ее эффективность, включает не только часть, зависящую от массопередачи /гм, но и возрастает на добавочную величину (Лдоб), учитывающую отклонение структуры потоков от идеальной [c.43]

В те.хнологически.х аппаратах потоки жидкостей и газов по своей структуре, как п]>авнло, занимают промежуточное положение между дву.мя предельным1[ случаями полного (идеального) вытеснения и полного (идеального) перемешивания. Случай полного вытеснения (поршневой режим движения среды) предполагает, что в любом поперечном сечении аппарата скорости перемещения всех частиц потока одинаковы. Вследствие такого распределения скорости в аппарате полного вытеснения последующие объемы движущейся среды не смешиваются с предыдущими, а время пребывания всех частиц потока в аппарате одинаково. [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология