Продольное перемешивание скорость

Сопоставление данных по гидравлическому сопротивлению, теплоотдаче к поверхности зернистого слоя, диффузии и продольному перемешиванию при течении (см. последующие главы) позволяет более ясно понять физическую природу движения жидкости в зернистом слое при различных значениях критерия Рейнольдса. Как и в трубах, при малых значениях Ке пограничный слой заполняет все сечение поровых каналов и распределение скоростей существенно зависит от формы канала, С ростом же Ке пограничный слой сжимается и взаимодействие потока с зернистым слоем (гидравлическое сопротивление) начинает главным образом определяться формой отдельного элемента и характером его поверхности. [c.70]

Часто полагают, что движение потока через зернистый слой аналогично движению поршня. Это неточно, так как всегда существует некоторое продольное перемешивание. Прохождение частиц вещества через зернистый слой можно охарактеризовать как в известной степени нерегулярное. Имеется довольно много каналов, которые расширяются и сужаются. Частицы могут попадать в область, достаточно близкую к поверхности зерен, где скорость течения меньше, а через некоторое время могут перемещаться в середину канала, где скорость больше. Если течение турбулентное, то различные струи имеют разные направления. При равномерно распределенном слое средняя скорость частиц и отклонение от направления движения могут быть одинаковыми для всех частиц. Распределение частиц жидкости, имеющих разный цвет, будет тогда зависеть от диффузии, скорость которой можно выразить уравнением [c.33]

Существующие теория и методы расчета процессов тепло- и массообмена в колонных аппаратах базируются, как известно, на схеме идеального противотока. Степень отклонения реального профиля концентраций от гипотетического может быть весьма существенной и зависит от ряда факторов, к числу которых отно- сятся конструктивные особенности аппарата, физико-химические свойства взаимодействующих потоков, их рабочие скорости и др. Таким образом, метод масштабирования колонных аппаратов является заведомо некорректным, если при его использовании не учитывается явление продольного перемешивания. [c.9]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

Впервые продольное перемешивание сплошной фазы в барботажном аппарате с вибрационным перемешиванием изучалось [90, 171] в аппарате диаметром 16-10 м. Исследовано влияние на коэффициент продольного перемешивания скоростей газа и жидкости, частоты и амплитуды вибраций, расстояния между секционирующими тарелками. Установлено, что скорость жидкости не влияет на коэффициент продольного перемешивания. Опытные данные обобщены уравнением [c.115]

При равновесном режиме адсорбции и отсутствии продольного перемешивания скорость перемещения концентрационной точки ( по слою адсорбента выражается уравнением (законом Викке) [28] [c.473]

В результате исследования продольного перемешивания в насадочной колонне при встречном движении двух фаз установлено [181], что коэффициент продольного перемешивания в сплошной фазе уменьшается с увеличением скорости оплошной фазы и уменьшением скорости дисперсной фазы. Такой характер изменения Еп.с связан с уменьшением поперечной неравномерности в потоке сплошной фазы при его турбулизации, вызванной увеличением скорости. При дальнейшем увеличении скорости сплошной фазы рост турбулентных пульсаций приводит к возрастанию Еп.с-К этому же приводит увеличение скорости дисперсной фазы. [c.185]

Другие проблемы возникают при исследовании реакторов с неподвижным слоем мелких частиц катализатора. Профиль скоростей становится при этом более однородным, однако вследствие нерегулярности упаковки слоя возможно образование каналов со сравнительно высокой скоростью потока. В то же время обтекание потоком твердых частиц приводит к довольно интенсивному поперечному и некоторому продольному перемешиванию потока. Дополнительно к проблемам теплопередачи через стенку трубы в этом случае возникают проблемы, связанные с переносом тепла от потока к поверхности твердых частиц и внутри зерен катализатора (см. главу VI). Здесь мы будем предполагать, что имеется квазигомогенное кинетическое выражение для скорости реакции, отнесенной к единице объема реактора, которым можно пользоваться при расчетах. [c.255]

При рассмотрении гидродинамических режимов в проточных реакторах полного вытеснения и смешения полагают, что в них отсутствует продольное перемешивание, в результате чего концентрация в сечениях, перпендикулярных направлению потока реакционной массы, постоянна. Однако создание условий в реакторах, при которых бы продольное перемешивание было сведено на нет, практически недостижимо. Например, для аппарата полного вытеснения отсутствие перемешивания может наблюдаться лишь в случае определенного соотношения между длиной и сечением реакционной зоны, при котором скорость диффузии частиц в направлении потока и навстречу ему исчезающе мала по сравнению со скоростью перемещения реакционной массы и, кроме того, турбулентные токи не дают заметного перемешивания частиц и перемещения их в направлении, обратном потоку реакционной массы. Действительно, если выделить в реакторе полного вытеснения [c.37]

Зависимость (1У.36) действительна в пределах / = 0,0068 - 0,265 0 = (1,5 ч- 5) 10 и к/В = 1,5 - 6,32 б = = (3 -н 13) 10 м Ь = 0,8 — 40 м /м ч и соответствует области, характеризующейся отсутствием влияния скорости газа на продольное перемешивание. Ее нижняя граница совпадает со значениями скоростей газа, при которых в каждой ступени наступает режим идеального смешения. [c.92]

В смесителях диффузионного смешивания компоненты движутся вдоль корпуса смесителя в режиме, весьма близком к поршневому, но при наличии определенного продольного перемешивания частиц. Радиальное перемешивание в смесителях этого типа происходит со значительно большей скоростью, чем продольное перемешивание. Частицы компонентов перемещаются (диффундируют в слое) относительно некоторого поперечного сечения потока, двигающегося с одинаковой с потоком скоростью, как вперед, так и назад по потоку. В смесителях диффузионного смешивания сглаживаются флуктуации расхода компонентов, поступающих в смеситель, поэтому их можно комплектовать питателями средней точности. [c.249]

Взаимодействие неоднородного профиля скоростей по сечению реактора и поперечной диффузии также приводит к эффективной продольной дисперсии потока. Это было впервые показано Тейлором, который предложил простой п изящный экспериментальный метод измерения продольного эффективного коэффициента диффузии. Рассмотрим, например, светочувствительную жидкость, текущую в ламинарном режиме через цилиндрическую трубу. Вспышка света, проходящего через узкую щель, может окрасить в синий цвет диск Ж1ЩК0СТИ, перпендикулярный к направлению потока. Если бы диффузии пе было, то этот диск превратился бы в параболоид, причем его край, соприкасающийся со стенкой трубы, не двигался бы вообще, а центр перемещался бы со скоростью, вдвое большей средней скорости потока. Однако при этом области с низкой концентрацией трассирующего вещества окажутся в непосредственной близости к поверхности, где эта концентрация высока, и благодаря диффузии эта поверхность начнет размываться. Трассирующее вещество в центре трубы будет двигаться к периферии — в область, где течение медленнее, а трассирующее вещество у стенок — внутрь трубы, где течение быстрее. В результате концентрация по сечению трубы станет более однородной и получится колоколообразное распределение средней по сечению концентрации трассирующего вещества, центр которого будет перемещаться со средней скоростью потока. Дисперсия относительно центра распределения, служащая мерой продольного перемешивания потока, будет нри этом обратно пронорциональна коэффициенту поперечной диффузии, так как чем быстрее протекает поперечная диффузия, тем меньше влияние неоднородности профиля скоростей по сечению трубы на продольную дисперсию потока. Тейлор пашел, что эффективный коэффипиеит продольной диффузии для ламинарного потока в трубе радиусом а равен 149,0. Более детальное исследование показывает, что эффективный коэффициент продольной диффузии имеет вид [c.291]

Следует отметить, что ВЕП в соответствии с приписываемым этой величине физическим смыслом, определяется уравнениями (5.12), (5.13), а не (5.14), (5.15), как полагают некоторые авторы. Для описанного выше частного случая эти уравнения эквивалентны. Как будет показано ниже, в более сложных случаях при переменном коэффициенте распределения, учете продольного перемешивания и изменения объема скоростей подачи фаз по высоте колонны и т. д. понятие средней движущей силы в форме (5.6), (5.9) и ВЕП, определяемые выражением (5.12), (5.13), теряют смысл. [c.219]

Как подробно рассмотрено в гл. 3, в колонных аппаратах наблюдается продольное перемешивание по сплошной и дисперсной фазам. Это приводит к уменьшению средней движущей силы процесса и эффективности колонны. Таким образом, для расчета колонны необходимо знать распределение скоростей и механизм продольного перемешивания по сечению и высоте колонны. [c.231]

Исследования продольного перемешивания сплошной фазы при наличии встречного потока дисперсной фазы показывают, что при увеличении концентрации последней (удерживающей способности УС) уменьшается объемная скорость рециркуляционного потока сплошной фазы и. Это естественно, поскольку с увеличением УС уменьшается свободное для прохода сплошной фазы сечение отверстия статорного кольца. Средняя же линейная скорость рециркуляционного потока 1 =(в/(7с (1—УС), рассчитанная с учетом УС, остается неизменной (см. рис. У-2). [c.167]

Зависимость коэффициента продольного перемешивания от эффективной скорости оказалась практически линейной, поэтому было принято [c.177]

Авторы работы [199] отмечают сложный циркуляционный характер движения жидкости в барботажных колоннах. Скорость ее в сечении колонны меняется, причем центр восходящего потока может менять положение, блуждая в поперечном сечении. На крупномасштабную циркуляцию (размер высоты слоя) накладываются вихри меньшего масштаба (порядка диаметра аппарата), что приводит к радиальному обмену между областями с различными скоростями. Сочетание поперечных неравномерностей и обмена определяет влияние размера аппарата на интенсивность продольного перемешивания. [c.200]

Интенсивность продольного перемешивания в дисперсной фазе в несколько раз выше, чем в сплошной ( пжЗ> пу или Еау >Еих), но истинная скорость дисперсной фазы значительно больше скорости сплошной фазы [c.230]

Из уравнения (VI. 171) следует, что влияние продольного перемешивания, как и при массообмене, возрастает с увеличением глубины и скорости протекающего процесса [для массообмена — Г для химических реакций ( >0)— ]. [c.249]

Рис. 1-31. Продольное перемешивание жидкой фазы при совместном протекании воды и воздуха (йр = = 50 мм е = 0,42 насадка из цилиндров 4Х 0мм и шаров йц = 6.2 мм) и , —скорость газа, см/сек —скорость жидкости, см/сек.

Анализ проводился на примере, рассматривавшемся ранее без учета продольного перемешивания. Исходные данные брались те же радиус зерна катализатора — 4,24 лгл линейная скорость потока— 12,47 м мин толщина слоя — 457 мм. Значения остальных параметров указаны на соответствующих рисунках. Продольная диффузия соответствовала значениям критерия Ре в пределах от [c.287]

Расчет всех типов трубчатых реакторов должен базироваться на правильно сформулированных уравнениях материального п энергетического балансов (простейшие из них выведены в разделах 1Х.1—1Х.З) и разумных принципах расчета (раздел IX.4). Далее мы обсудим некоторые задачи оптимального проектирования. Хотя найденные нами оптимальные решения (раздел IX.5), не могут быть практически реализованы, они дают наиболее высокие возможные показатели процесса, к которым надо стремиться при детальном проектировании реактора. Соотношение между теоретическим и практическим оптимальным расчетом мы обсудим, исследуя в разделе IX.6 реакторы с прямоточными и противоточными тенлообменнп-ками. В разделе IX.7 будут затронуты некоторые проблемы устойчивости и регулирования трубчатых реакторов. В конце главы мы рассмотрим некоторые усложнения простой одномерной модели реактора и исследуем влияние продольного перемешивания и поперечного профиля скоростей (разделы IX.8 н IX.9). Структура главы показана на рис. IX.1. [c.256]

НИИ она падает. Объемная концентрация частиц в первом режиме сравнительно невелика, а скорость частиц достаточно высока. Наблюдается интенсивное мелкомасштабное пульсационное движение частиц и значительное перемешивание как сплошной, так и дисперсной фазы по высоте аппарата. Движение частиц во втором режиме носит замедленный и достаточно регулярный характер . Объемная концентрация частиц Bbmie, чем в первом режиме, и при не слишком больших расходах сплошной фазы близка к концентрации плотной упаковки. Продольное перемешивание значительно снижено по сравнению с первым режимом. Частицы соприкасаются друг с другом. Капли и пузыри в этом режиме заметно деформированы. За эти особенности второй режим движения капель и пузырей получил название режима плотной упаковки [156] или плотного слоя [133]. Из-за высокой объемной кош1ентрации частиц, а следовательно, и значительной межфазной поверхности, а также низких значений коэффициентов продольного перемешивания режим движения частиц во взвешенном состоянии имеет преимущества по сравнению с режимом обычного осаждения при проведении процессов тепло- и массообмена. [c.95]

Массообмен в полидисперсных отстемах. Рассмотрим систему, состоящую из п фракций с диаметром /,( = 1,2,..., и). Обозначим через объемные скорости подачи /-й фракщш. Будем считать, что все параметры с , К/д, Кс к , ф постоянны по высоте аппарата. Рассмотрение проведем для малых задержек диспергированной фазы в том же приближении, что и ранее для монодисперсных систем. В этом приближении материальный баланс с учетом продольного перемешивания по сплощной фазе описьшается системой уравнений [c.247]

Математическая модель процесса разработана при следующих упрощающих предположениях. Концентрация абсорбтива по сечению колонны принимается постоянной. Пренебрегается продольное перемешивание по сплошной фазе, т. е. линейные скорости газа в промышленных распылительных аппаратах - порядка 5-10 м/с. Пренебрегается коагуляция и дробление капель и зависимость критерия Шервуда от степени турбулентности газового потока. [c.253]

Рассмотрим случай, когда скорость реакции в сшюшной фазе настолько мала, что процесс протекает в кинетической области, т. е. диффузионным сопротивлением можно пренебречь. Оценка значений безразмерной константы скорости бимолекулярной необратимой реакции, при которой процесс можно считать протекающим в кинетической области, приведен ниже. Отличие излагаемого в данном разделе метода расчета ог рассматриваемой обычно кинетики процесса в аппаратах идеального перемешивания заключается в том, что вследствие конвективного переноса и ограниченного продольного перемешивания концентрация компонентов меняется по высоте колонн. [c.286]

Уравнения (V.13) и (V.14) устанавливают теоретическую зависимость параметров продольного перемешивания ( п и W ) от скорости вращения мешалок и геометрических характеристик аппарата. Из этих уравнений следует, что скорость рецир Куляцион-ного потока W не зависит от высоты секции, что с увеличением ее высоты линейно возрастает коэффициент Яп и, наконец, что величины п, п.т и прямо пропорциональны скорости вращения мешалок. Как будет показано ниже, приведенные закономерности хорошо согласуются с результатами большинства исследований секционированных колонн с мешалками. [c.153]

Исследовав влияние эффективной скорости, за которую принимали сумму скорости сплошной фазы ис и интенсивности пульсации МА, на коэффициент продольного перемешивания п.сДля однофазного потока и встречного движения двух фаз [160], получили уравнение (8) табл. 7, которое описывает экспериментальные данные с точностью до 16%. [c.177]

Значения Еп.с в двухфазном потоке для насадки ГИАП-2 и КРИМЗ выше, чем в однофазном потоке. Не обнаружено различия Еп.с при использова нии воды и ТХЭ в кач естве сплошной фазы. Опытные данные показали, что на продольное перемешивание дисперсной фазы практически не влияют скорости фаз, но [c.180]

Обобщение ряда работ по исследованию продольного перемешивания при встречном движении двух фаз показало [156], чтсу числа Пекле для сплошной фазы возрастают с увеличением ее скорости и уменьшением скорости дисперсной фазы капли дисперсной фазы увлекают оплошную фазу в направлении, обратном ее движению. Увеличение расхода сплошной фазы способствует разбавлению капель дисперсной фазы и приводит к уменьшению количества увлекаемой ими сплошной фазы и соответствующему увеличению числа Пекле. [c.187]

В работах [192—194] на системе воздух — вода исследовали продольное перемешивание в барботажной колонне диаметром 300 мм и высотой 5,5 м. Для распределения воздуха использовали перфорированную тарелку с долей свободного сечения 1,5% и диаметром отверстий 2,5 мм. Плотность орошения во всех опытах была постоянной =278 см/с. Скорость воздуха хюг, отнесенная к полному сечению колонны, составляла 0,02 0,06 0,10 м/с. Поля коэффициентов продольной и поперечной турбулентной диффузии определяли с помощью системы трубок, теремеща.вшихся в. радиальном направлении. В центральную трубку стационарно подавали трассер (раствор метиленового голубого красителя), через остальные отбирали пробы жидкости. В работе [193] было измерено поле концентрации газа. [c.196]

В работах [192, 194] опыты с той же барботажной колонной (0к = 300 мм, 1 = 5,5 м) показали, что степень продольного перемешивания газового потока достаточно велика коэффициент продольного перемешивания для газа -оказался В оего лишь в 3—5 раз меньше, чем для жидкости. При увеличении скорости газа число Ре сначала уменьшалось, а затем принимало примерно /постоянное значение, равное Ре 8. [c.197]

Продольное переметивaiHiHe в распылительной ко.лоине диаметром 38 мм и длиной 1,0 м изучали [212] на системе вода (сплошная фаза)—метилизобутилкетон (дисперсная фаза). Средняя удерживающая способность по дисперсной фазе (УС) была на уровне 0,04. Исследование проводили методом ступенчатого ввода трассера в сплошную фазу кривые отклика интерпретировали на основе диффузионной модели. Влияния скорости дисперсной фазы на коэффициент продольного перемешивания сплошной фазы Еи.с не было обнаружено для его определения предложено эмпирическое уравнение [c.202]

Заслуживает внимания модель продольного перемешивания в распылительных колоннах, предложенная в работе [214]. Базируясь на относительной скорости капли и совместив с ней подвижную систему координат, рассматривали распылительнукэ колонну как насадочную, в которой роль насадки выполняют капли (отличие состоит в том, что капли не соприкасаются). В этом случае для сплошной фазы число Пекле, отнесенное к диаметру капли йк, определяется по уравнению [c.203]

Изучая продольное перемешивание в теплообмш ной распылительной колонне диаметром 75 мм, авторы работы [217] пришли к выводу о том, что при низких значениях УС продольное перемешивание сплошной фазы обусловлено в основном распределением скоростей. С ростом УС профиль скоростей сплошной фазы выравнивается, и продольное перемешивание вызывается циркуляционными потоками в кормовой части капель. Отметим, что это явление в последнее время привлекает внимание многих исследователей [218—221]. Так, высказывается мнение, что теплообмен (а возможно и массообмен), зависит от гидродинамической обстановки за кормой капель эта обстановка определяет интенсивность циркуляционных токов и, следовательно, продольного перемешивания, [c.205]

Перемешивание газовой фазы было исследовано Калдербэнком и др. , Келбелем и др. и Дибоуном и Шюгерлом но лишь при очень низких скоростях газа. Рейт распространил эти измерения на более высокие скорости и нашел, что коэффициент осевой диффузии для газа в 2 или 3 раза больше, чем для жидкости. Согласно его данным, условием незначительности продольного перемешивания газа и принятия поршневого характера его движения может считаться соблюдение неравенства [c.233]

Для характеристики различных свойств системы, определяющих время пребывания, может быть использован коэффициент продольного перемешивания, или коэффициент диффузии Е, м 1сек, учитывающий нерегулярность течения потока, связанную с перемешиванием, изменением скорости в разных точках сечения реактора, молекулярной и турбулентной диффузией, наличием застойных зон и т. п. При идеальном вытеснении все частицы движутся равномерно, перемешивания нет, коэффициент диффузии равен нулю. В случае идеального смешения жидкость полностью перемешивается и коэффициент перемешивания или диффузии Е стремится к оо. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология