Модель потока газа

Псевдоожиженный слой. Опубликованные данные различных исследователей сведены в табл. VII.4 и представлены на рпс. 11-4. Он иллюстрирует характерное резкое падение критерия Нуссельта с уменьшением критерия Рейнольдса, соответствующее аналогичной зависимости для массообмена, но самой характерной чертой этого графика является большое взаимное расхождение результатов, полученных отдельными исследователями зачастую данные могут отличаться на 2—3 порядка. Поэтому необходимо последовать условия экспериментов и подвергнуть пересмотру интерпретацию их результатов. В частности, мы должны рассмотреть, какая принималась модель потока газа (например, одни пользовались моделью идеального вытеснения, другие исходили пз наличия [c.191]

МОДЕЛЬ ПОТОКА ГАЗА [c.56]

При разработке математических описаний двухфазных потоков модель составляется отдельно для каждого потока. В этом случае модели могут быть одинаковыми, например модели потоков газа и жидкости при абсорбции в насадочных колоннах, и различным и при описании тарельчатых массообменных аппаратов, например, часто принимают модель идеального вытеснения по паровой (газовой) фазе и модель идеального смещения жидкости на тарелках (см. ниже). [c.25]

Рис. IV. 24. Отношение (х величины конвективной составляющей продольной теплопроводности, найденной на основе квазигомогенной модели зернистого слоя, к истинной величине и отношение А температур твердой и газовой фаз зернистого слоя при встречных одномерных потоках газа и теплоты

Математическая модель. Уравнения этой модели при условии изотермичности процесса находят из уравнений материального баланса для потока газа. Для составления их выделим в реакторе, имеющем высоту насыпного и рабочего слоев катализатора VI Ь ш площадь сечения Р, элемент объема длиной 1 (рис. 42). В соответствии с двухфазной моделью представим этот элемент в виде двух составляющих — одной для плотной фазы (индекс 1 ) — другой для фазы пузырей (индекс 2 ), Введем следующие обозначения [c.121]

Возникновению процесса догорания способствует усиление турбулентности потока газа при входе его в циклоны и внутри их. На установках флюид модели IV (см. стр. 2С4),- в регенераторах которых газы движутся с повышенной скоростью и в циклоны поступает газ с высокой концентрацией катализатора, в систему пылеулавливания (рис. 85) впрыскивается вода [191]. Впрыск воды, предохраняет циклоны от перегрева, но при этом увеличиваются потери катализатора и снижается его активпость. [c.168]

Теплообменники. Такие аппараты, как теплообменники типа труба в трубе , можно адекватно описать при помощи математической модели с распределенными параметрами в случае, если участвующие в обмене тепла потоки представляют собой конденсирующиеся пары или сильно турбулизованные газы или жидкости. Однако при нагревании или охлаждении потоков в ламинарном или переходном режимах полностью удовлетворительной модели пока не существует. Еще большее внимание следует уделить изучению моделей потоков перемешивающихся фаз (например, смеси газов и жидкостей), чтобы получить подходящие модели для анализа динамики процесса. [c.181]

С учетом продольного перемешивания потоков газа и жидкости в стационарном слое модель (5.12) преобразуется к виду [41] [c.238]

В напорных и дренажных каналах плоскокамерного модуля реализуется двумерное течение газа с односторонним или двусторонним отсосом или вдувом при этом канал может быть ориентирован горизонтально или вертикально. В рулонных модулях кривизна канала не слишком велика, и в первом приближении можно использовать модели двумерного течения, однако следует учесть меняющуюся ориентацию стенок канала относительно вектора силы, связанной с гравитацией. В трубчатых и половолоконных элементах внутренний канал обладает симметрией тела вращения, течение в них также двумерно. Внешняя цилиндрическая поверхность элемента омывается потоком газа, возникает задача массообмена на проницаемых поверхностях, образованных пучком трубок. Следует отметить, что свободноконвективное движение (возникающее при потере устойчивости двумерного вынужденного движения вследствие концентрационной неоднородности плотности среды) в общем случае усложняет течение газа, делает его трехмерным. [c.121]

Мэй показал, что эти падающие кривые соответствуют модели, учитывающей поперечный поток газа между дискретной и [c.264]

Отношение объемов непрерывной фазы, занятой облаком циркуляции, и пузыря представлено величиной И аь — ) Последняя аналогична в модели противотока с обратным перемешиванием, поскольку речь идет о потоке газа, связанного с пузырем. Таким образом [c.288]

Не исключено, что это происходит, в определенной мере, из-за того, что теоретические модели базируются на бесконечной высоте слоя. В слое конечных вертикальных размеров поток газа через пузырь выше [12]. — Прим. ред. [c.370]

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]

Рассмотренные вьппе модели потоков одного типа применимы во многих реальных ситуациях. Однако для некоторых систем кривые отклика настолько специфичны, что необходимо применение моделей, допускающих сосуществование разных типов потоков. Например, поток газа через кипящий слой контактного материала можно рассматривать как состоящий из двух потоков идеального перемешивания (создающего кипящий слой) и идеального вытеснения (проходящего через аппарат в виде газовых пузырей). В этом случае на Л-кривой получим линию с экстремумом вблизи начала координат. Поскольку эксперимент соответствует этим представлениям, была создана так называемая двухфазная модель кипящего слоя. [c.125]

Известно, что единичный реактор идеального вытеснения дает тот же результат, что и каскад того же объема из значительного числа малых реакторов идеаль--- ного смешения или с промежуточна, ным режимом. Поэтому модель каскада удобна для описания промышленного регенератора, так как становится менее существенной оценка перемешивания потока газов в каждой секции. Вместе с тем еще более удобна рассматриваемая ниже модель непрерывного каскада с поперечными вводами [26]. [c.324]

Из приведенных выше оценок величины atl,/s следует, что в потоках жидкости при Не 10 должны наблюдаться повышенные значения эффективного коэффициента продольной диффузии. В потоках газов, а также в потоках жидкости при Не 10 , Ре = 2, как и в простой модели ячеек идеального смешения, и застойные зоны не вносят существенного вклада в продольное перемешивание потока. Эти оценки согласуются с экспериментальными данными (см. рис. 1.7). [c.228]

Несмотря на достаточно грубые допущения, проверка формулы (6.15) удовлетворительно согласовывается с экспериментом. Для уточнения в рамках той же модели можно рассмотреть ряд последовательных резонаторов, соответствующих разрывам столба жидкости. Принципиально иной подход соответствовал бы реальной гидродинамической картине, выявленной при скоростной киносъемке струйные течения внутрь канала по его оси и обратные потоки газа к устью капилляра. Создание такой нестационарной модели представляется актуальным, но сложным. [c.133]

Структурная схема ячеечной модели, отвечающая системе уравнений (7.140), представлена на рис. 7.23. Здесь Са — концентрация растворенного вещества соответственно в проточной и застойной частях ге-й ячейки потока жидкости у — концентрация в п-ш ячейке потока газа У =кН- х, I) 8 — переменный [c.417]

Н х, t) S — переменный объем п-й ячейки потока газа /сг, i, / 2 — коэффициенты обмена замкнутой цепи обменных процессов между ячейками. Частные случаи модели (7.140) не раз встречались в литературе. Так, если пренебречь распределенностью гидродинамических параметров по длине аппарата и во времени, а также обменом между проточными и застойными зонами в жидкости, то система уравнений (7.140) примет вид, который исследовался в работе [49] [c.418]

В реакторе со стационарным кипящим слоем (СКС) газ проходит снизу вверх с линейными скоростями 10—60 см/с, вычисленными для пустого реактора в условиях реакции синтеза. Слой катализатора расширен, но из реактора не уносится, а остается в нижней половине реактора, как показано на рис. 4. На установках Сасол в течение многих лет работали пилотные реакторы СКС с внутренним диаметром 5 см. Несмотря на более высокие отношения количества газа к количеству катализатора, конверсия в этих реакторах выше, чем в промышленных реакторах Синтол . Крупный опытный реактор СКС, работавший в США (Браунсвилл, шт. Техас) в начале 50-х гг., был сначала признан непригодным для использования из-за низкой конверсии, что связывали с неудовлетворительным распределением катализатора в кипящем слое [10]. Однако, считая такие реакторы перспективными, специалисты фирмы Сасол исследовали в больших плексигласовых моделях характеристики кипящего слоя своего тяжелого железного катализатора. Совместно с компанией Баджер были разработаны эффективные насадки для распределения газа. Также было найдено [11], что распределение катализатора в потоке газа существенно улучшается при добавлении порошка древесного угля. Впоследствии был разработан опытный образец реактора высокого давления, пуск которого намечался на 1983 г. [c.169]

Приведенная ниже математическая модель процесса в зернистом слое катализатора позволяет учитывать влияние как внешних, так и внутренних неоднородностей. При этом предполагается, что течение потока является установившимся по всему реактору, поток газа плоский, симметричный, проницаемость слоя является функцией пористости и размера зерна. Ограничимся рассмотрением реактора с малым перепадом давления по слою Ар < /). Коэффициенты тепло- и массопереноса считаем пропорциональ- [c.57]

Рассмотрено явление возникновения неоднородности фильтрационного потока газа при течении через неподвижный зернистый слой. Предложена идеализированная модель течения, представляющая обтекание пористого элемента в канале. Асимптотический случай малой величины зазора между пористым элементом и стенкой канала соответствует условиям проявления неоднородности. Отмечено влияние конвективной диффузии в приграничной зоне на формирование крупномасштабной неоднородности. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных свидетельствует об адекватности предложенной модели. Пл. 3. Библиогр. 19. [c.175]

По-разному оценивается сторонниками двухфазной модели обмен газом между пузырем и плотной частью слоя. Если одни считают, что обмена газа в пузыре нет, то другие предполагают наличие потока газа через пузырь, как это записано уравнением (1.16). [c.33]

Разноречивы мнения о роли твердых частиц в механизме перемешивания газа. Одни [6, 22 считают, что порции газа чисто механически захватываются частицами, движущимися навстречу основному потоку газа, другие [23, 24] указывают на преимущественно адсорбционный характер переноса газа пористыми частицами. Такие выводы сделаны но результатам экспериментов с непористыми материалами. Вероятно, в зависимости от гидродинамического режима (пузырчатый и агрегатный) удельный вес того и другого механизма различен, а в общем рассмотрении оба они имеют место. Так же, как и для твердых частиц, при описании перемешивания газа применяют диффузионную модель, когда степень перемешивания характеризуется через коэффициент осевой эффективной диффузии Величину этого коэффициента определяют опытами с трассирующим газом. При этих опытах на какой-то высоте над газораспределительной решеткой по оси аппарата вводят газ-трассер, например, гелий или углекислый газ. По высоте и радиусу слоя ниже и выше точки ввода трассера отбирают и анализируют пробы газовой смеси. Характер распределения концентраций трассера по разным сечениям иллюстрируют [25] кривые рис. 22. [c.35]

Для диссоциации газа применяются также ударные трубы [45]. В этом случае определение вероятности гетерогенной рекомбинации происходит при импульсном обдуве модели потоком газа, диссоциированным за падаюгцей ударной волной, либо с помогцью расширяюгцегося потока, протекающего через сопло и нагретого отраженной ударной волной. Основанные на ударных трубах установки позволяют проследить динамику возможных изменений каталитических свойств поверхности при воздействиях в течении короткого промежутка времени. [c.34]

Получив предварительную информацию о скорости и равновесии реакции, определив необходимые гидродинамические данные Сскорость фонтанирования, модель потока газа и твердых частиц, диаметр и порозность ядра), а также используя информацию, приведенную в главах 2—5, можно разработать в полном масштабе приблизительный расчет установки для фонтанирования. Схема расчета для операций, включающих как физическую обработку твердого материала газом, так и некаталитические химические процессы (по классификации главы И), аналогична показанным в главах 8 и 9, в то время как для химических реакторов с паровой фазой требуются расчеты, рассмотренные в главе 10. Допуская па основании этого приблизительного расчета, что фонтанирующий слой продолжает сохранять свое преимущество по техническим и экономическим соображениям перед другими рассматриваемыми методами, можно перейти к следующей стадии экспериментальной работы, которая обычно выполняется на пилотной установке диаметром 30—60 см. [c.260]

Дпя борьбы с догоранием окиси углерода в верхней части регенератора разбрызгивается вода (конденсат втздяногб пара). С ростом содержания катализатора в потоке газов увеличивается и расход воды вследствие необходимости охлаждения не только-газов, но и повышенного количества уносимого ими катализатора. Как показала практика эксплуатации регенераторов установок модели IV, борьба с догоранием окиси углерода путем разбрызгивания большого количества воды приводит иногда к резкому падению температуры катализатора в плотном слое и нарушению-нормального режима процесса [105]. [c.265]

В работе [382] при построении модели принимались во внимание молекулярная диффузия внутри отдельных капель. Предполагалось, что все кахши движутся вертикально вниз вместе с потоками газа (у=1,5— 2,0 м/с), т. е относительную скорость капель полагали равной нулю, так что значение критерия Шервуда было принято равным 2. Авторы получили решение поставленной задачи, аппроксимируя распределение капель по размерам нормально-логарифмическим законом. В промышленных скрубберах скорость капель существенно отличается от скорости потока 252 [c.252]

Модели реакторов со стационарным слоем катализатора и однофазным потоком газа (жидкости) уже обсуждались в предыдущем разделе и достаточно полно представлены в литературе [4]. Здесь основное внимание будет уделено моделированию аппаратов со стационарным слоем катализатора и двухфазным газожидкостным-потоком (РССГЖП), в которых через неподвижный слой гранул катализатора непрерывно пропускается газ и жидкость, а также будут рассмотрены подходы к моделированию реакторов с трехфазными потоками и суспендированным слоем катализатора (РГЖПСК) [21, 23]. [c.232]

Большинство данных для систем газ — твердые частицы получено в экспериментах с идеализированными системами, во многих отношениях отличающимися от реального псевдоожиженного слоя. В связи с этим как будто следовало бы отказаться от этих моделей как от слишком идеализированных и, возможно, далеких от реальной обстановки в псевдоожиженных системах. Однако имеются очень убедительные аргзшенты в пользу моделей, описанных в данной главе. В любом слое твердых частиц, даже неоднородных по размеру и неправильных по форме, при псевдоожижении газом будут возникать пузыри, которые легко наблюдать на свободной поверхности слоя. Единственной причиной существования пузырей являются силы, заставляющие твердые частицы двигаться примерно таким образом, как описано выше. Газовый поток должен быть сходен с изображенным на рис. IV-16, так как в противном случае пузырь не мог бы существовать. Следовательно, если в слое имеются пузыри, то потоки газа и твердых частиц должны быть, но меньшей мере, подобны рассмотренным в данной главе. [c.167]

Впоследствии для теоретического расчета отношения объемов облака и пузыря были предложены более сложные математические модели, подтвержденные в дальнейшем экспериментально В частности, существование облака было доказано фотографированием пузырей двуокиси азота при их прохождении через двухмерный слой псевдоожиженных воздухом твердых частиц. Таким образом, поток газа через пузырь, определяемый по уравнению (VIII,9), соответствует случаю, когда пузырь по отношению к газу в непрерывной фазе действует как зона замкнутых контуров циркуляции, т. е. при U ,lu f >i, что практически встречается в большинстве реакторных систем. [c.361]

Решение задачи о характеристиках свободной струи, несущей твердые или капельно-жидкие примеси, с учетом описанной модели явления приведено в работе [5]. Сравнение расчета этих характеристик с экспериментальными данными [87] показало вполне удовлетворительную их сходимость. Согласно расчетам [5] запыленная струя становится уже и дальнобойнее не только тогда, когда в ней содержатся тяжелые примеси, но и тогда, когда чистая газовая струя распространяется в запыленном газовом потоке. Выше было отмечено, что если иримесь не имеет начальной скорости (например, когда газовая струя вытекает в спутный поток газа большей плотности), то затухание скорости происходит быстрее, чем в незапыленном потоке, т. е. интенсивность расширения такой струи увеличивается с увеличением плотности спутного потока. Это кажущееся противоречие [5] объясняется тем, что в случае распространения газовой струи в запыленном потоке на степень расширения струи влияют два фактора с одной стороны, большая плотность окружающей среды, с увеличением которой степень расширения струи увеличивается, а с другой стороны, подавление турбулентности частицами, попадающими из внешнего потока в струю, которое с ростом концентрации частиц в потоке растет и, следовательно, уменьишет степень расширения струи. Согласно расчету, второй фактор оказывает более сильное влияние на степень расширения струи, чем плотность окружающей среды. [c.317]

Трудности, с которыми встретились при работе с обычным кипящим слоем, могут быть объяснены, если учесть, что когда горячие дымовые газы встречают на своем пути слой твердого вещества, в котором большинство зерен уже подогрелось до требуемой температуры, то в нижней части слоя, где дымовые газы еще очень сильно нагреты, обязательно происходит перегрев части уже сухих горячих зерен, несмотря на быстроту теплообмена и взаимоперемещение зерен. В результате наблюдается некоторое ухудшение коксующих свойств шихты и налипание размягчившихся зерен на решетку, отмеченное в предыдущем параграфе. Следовательно, температура дымовых газов не должна превышать допустимого верхнего предела, выдерживать который очень трудно при имеющихся габаритах установок. Если сильно нагретые газы встречают сначала не подогретые, а влажные зерна, то это ухудшение свойств угля может не произойти, а уровень предельной температуры повысится. Указанные соображения привели к варианту, в котором начало операции нагрева осуществляют в уносимом потоком газов слое. Но ввиду того, что необходимо иметь возможность тщательно контролировать температуру подогрева, важно завершить эту операцию Б кипящем слое. С учетом всех этих требований была сконструирована установка, схематически представленная на рис. 179. Эта установка имеет нижнюю зону, в которую подают влажный уголь и нагнетают горячие дымовые газы, и верхнюю зону, в которой образуется кипящий слой. Нижняя зона может быть относительно небольших размеров, так как теплообмен завершается в верхнем кипящем слое. Особенность этой установки состоит в том, что в ней же производится измельчение. Во время проведенных ранее исследований по использованию псевдоожижения некоторые проблемы измельчения были решены в результате применения установки, состоящей из корзины дезинтегратора Карра , вращающейся в кипящем слое. Такое устройство позволяет измельчать уголь в хороших условиях и, в частности, экономично выполнить методическое измельчение действительно, достаточно выпускать из установки только мелкие зерна, увлекаемые газовым потоком. Что касается самых крупных зерен, то они не могут покинуть кипящего слоя до тех пор, пока не будут измельчены. Конечный ситовый состав можно регулировать воздействием на различные параметры (скорость потока газов, высота подъема уносимых зерен, размеры и скорость вращения корзины). В данной модели измельченный уголь увлекается потоком газов в верхнюю часть установки, соединенную с всасывающей ветвью дымососа. [c.460]

На основе предположения о том, что динамика процессов в реакторе с неподвижным слое катализатора описывается математической моделью, учитывающей теплопроводность слоя катализатора, конвективный поток газа, межфазный тепло- и массообмен и химическую реакцию, изучается явление распространения теплового фронта. При некоторых естественных предположениях относительно зависимости скорости химическй реакции от температуры и состава реакционной смеси доказывается существование я единственность решения соответствующих уравнений в виде бегущей волны. Определяются условия существования стоячей волны. Нрицодятся оценки основных характеристик теплового фронта максимальной температуры, скорости распространения и ширины реакционной зоны. [c.167]

При сохранении кинетической области протекания реакций построение математической модели реактора по сравнению с кинетической моделью сводится к дополнительному учету теплового баланса и нензотермичности процесса в реакторе, учету обратного смешения н неоднородности поля скоростей, наличие которых доказано в работах [320, 321 1. Последнее обстоятельство, по-внднмому, снимается в реакторах с горизонтальным потоком газа, которые приняты для современных установок каталитического риформинга, поскольку в этих реакторах отсутствует пристеночный эффект, вызывающий указанную неоднородность. Метод конструктивного расчета реакторов с горизонтальным током газа, обеспечивающий равномерное распределение реакционного потока по высоте реактора изложен в работе [322]. Обратное смешение, как показано в [319], распространяется в зернистом слое только иа расстояние 3—5 диаметров зерна, поэтому в реакторах риформинга как радиальных, так и аксиальных им можно пренебречь. [c.199]

Зависимость размерной скорости распространения фронта м = ии от скорости фильтрации немоното нна и имеет отрицательный минимум, а 0ц > 0. При ао = максимальная температура и скорость распространения фронта полностью определяются всеми прочими параметрами и, в частности, параметром X. Но как видно из оценок (3.48) и (3.49), всегда можно подобрать такое значение Я, при котором фронт распространяется навстречу потоку газа. В то же время при конечном значении параметра ао скорость распространения меньше, чем при бесконечном, а значит, тем более она отрицательна. О структуре фронта реакции — его профиле — можно судить на основании выражений (3.42), показывающих, что в зоне прогрева (охлаждения) температурные профили имеют экспоненциальный характер, а также на основании оценок максимальной температуры и ширины зоны химической реакции. Хотя структура теплового фронта в зоне реакции существенно зависит от кинетической модели процесса, такие характеристики, как максимальная температура и ширина реакционной зоны, вполне достаточны для практических целей. В частности, анализ приведенных оценок позволяет сделать вывод о том, что для реакторов с неподвижным слоем катализатора при низких входных температурах и малых адиабатических разогревах реакционной смеси можно всегда подобрать такие условия ведения процесса, при которых в нестационарном режиме будет достигнута достаточно высокая максимальная температура, обеспечивающая большую скорость химического превращения, причем достигнута она будет на небольшом участке слоя катализатора [16]. Реальные ограничения на максимальную температуру связаны только с величиной допустимого гидравлического сопротивления слоя катализатора. [c.89]

Семиотические модели (2.2) широко используют при создании БЗ автоматизированных систем ситуационного управления (АССУ) [23]. Например, семиотическая модель позволяет описать знания о газотранспортной системе (ГТС) в целом в виде ЭП о возможных последствиях распространения отказов в ГТС, наиболее эффективных способах перераспределения потоков газа по трубопроводам при нештатных ситуациях и т. д. знания о развитии структуры ГТС и влиянии таких факторов, как пуск новых газоперекачивающих агрегатов и газопроводов, на режим работы ГТС. В то же время в состав семиотических моделей могут входить и математические модели объектов. Использование семиотических моделей для ГТС позволяет разрабатывать АССУ, в которых соединены операции обработки данных, характерные для тр. мщионных АСУ, и процедуры переработки декларативных и процедурных знаний, характерные для ЭС. [c.55]

Качественно характер структуры в плоской модели переносится на объемную. Такую возможность подтверждают измерения локальной плотности в объеме слоя наблюдения за поверхностью слоя в плоской и объемной моделях рентгеновские снимки слоя в объемной модели [15]. Теоретически показана количественная разница в потоках газа и твердых частпц прп наличии пузырей в плоской и объемной моделях [4], вытекающая из различия характера потоков в них объемный, трехмерный поток в объемной модели и плоский, двухмерный в плоской. Попутно необходимо заметить, что стенкам объемной модели в плоской соответствуют стенки, образующие большой размер сечения. [c.26]

Более популярными являются модели реакторов, учитывающие неоднородность кипящего слоя [74, 82, 130—137]. Они применяются в нескольких вариантах, отличаясь различной степенью усложнения, и объединены обпщм названием двухфазная модель (см. главу I), Из этой группы моделей рассмотрим более подробно две учитывающую ноток газа через пузырь, но не рассматривающую перемешивание (модель с потоком через пузырь) [125] не учитывающую поток газа через пузырь, но рассматривающую перемешивание газа вдоль реактора (модель с перемешиванием) [131—134]. Для той и другой модели, в дополнение к положениям двухфазной модели структуры слоя, принимается, что реакция протекает только в плотной части слоя, и реактор изотермичен по высоте и по радиусу. [c.117]