Сегрегация модель

В предшествующем разделе мы упоминали о модели псевдоожиженного слоя, учитывающей сегрегацию фаз. Эта модель кратко рассмотрена ниже применительно к следующим вопросам [c.394]

Для реакторов небольшой высоты (большие значения В Н) влияние величины обменного фактора б незначительно высота реакционной зоны определяется, главным образом, заданной степенью превращения и константой скорости реакции. Сегрегация фаз не играет существенной роли, так что вполне оправдано использование модели однородного слоя. [c.407]

В основу одномерной физической модели и соответствующего математического описания процесса положен закон Дарси с учетом взаимодействия жидкости с поверхностью частиц без сегрегации последних. При этом все характеристики модели являются макроскопическими и точно измеримыми. Так, в полный потенциал течения жидкости входят компоненты, связанные с взаимодействием жидкости с поверхностью частиц и вертикальным перемещением влажного материала, причем сумма обоих компонентов устанавливается с помощью манометра. [c.336]

Влияние сегрегации. Для установления модели при наличии смешения недостаточно знать кинетику и вид выходных кривых (отклик системы), характеризующих время пребывания частиц в реакторе, так как для объяснения механизма смешения в реакторе необходимо еще знать уровень смешения в системе (микро- или макроуровень), от которого зависит химическое взаимодействие. [c.106]

Уравнение (У-И) использовано для нахождения степени превращения на макроуровне в реакторе идеального перемешивания. Результаты расчета для моделей идеального перемешивания и вытеснения представлены в табл. У-2, из которой следует, что для линейных систем (реакция первого порядка) степень сегрегации I не оказывает влияния на степень превращения, т. е. реактор идеального смешения для микро- и макросистем дает одинаковый выход. [c.107]

На втором уровне иерархии информация предыдущего уровня обогащается и преломляется с учетом данных о степени сегрегации системы и структуры надмолекулярных образований. Рабочий аппарат этого уровня составляют математические модели сегрегации потоков [15—19], а также различные теории гетерофазных химических процессов [12, 13]. [c.33]

Таким образом, следующий этап разработки математической модели связан с осуществлением формализации II ступени иерархии во взаимосвязи с кинетической моделью. На этом этапе устанавливаются соотношения, определяющие условия перемешивания среды в реакторе, степень сегрегации в системе. При этом учитывается, что в общем случае в системе находятся как агрегаты [c.110]

Все частные случаи легко получаются из этой модели. Если в аппарате имеет место только микросмещение, то а = 0 и зона сегрегации ликвидируется. Если поступающий поток единственный, то =1 и имеем мы последовательную модель. Наконец, если аппарат представляет собой систему с полной сегрегацией, то а оо и зона микросмешения в структуре отсутствует. Применение алгоритма для расчета по этой модели требует знания функционального соотношения для скорости процесса, величины критического возраста а и вида функций распределения по времени пребывания для всех поступающих потоков. Величина а и вид функций распределения по времени пребывания зависят от ряда факторов, таких, как физические свойства систем, условий перемешивания, условий ввода и вывода потоков. Распределение по времени пребывания частиц задается структурой модели, т. е. принимается, например, в аппаратах с пропеллерной мешалкой один циркуляционный контур, а в аппарате с турбинной мешалкой — два циркуляционных контура [7]. [c.121]

Модели биореактора с зонами сегрегации и микросмешения. [c.147]

Модели биореакторов с учетом частичной сегрегации среды. [c.149]

Более полно временную или пространственную неоднородность перемешивания среды в биореакторе описывают модели промежуточного уровня смешения или частичной сегрегации. Разработано два основных подхода к моделированию состояния частичной сегрегации. [c.149]

Первый подход основан на том, что элементы среды, находящиеся в аппарате малое время, не успевают перемешиваться на микроуровне. Центральным понятием модели является величина критического возраста а. Сочетание зон микросмешения и сегрегации может быть параллельным или последовательным. Если а 0, то зона сегрегации отсутствует и все элементы в биореакторе перемешаны на микроуровне, а при а ->оо — система соответствует условиям полной сегрегации. Применение алгоритма для расчета по этой модели требует знания функционального состоя- [c.149]

Рассмотрим далее некоторые теоретические и экспериментальные данные по моделированию процесса ферментации в биореакторе с учетом промежуточного состояния смешения, т. е. частичной сегрегации среды. Будем считать, что поток, проходящий биореактор, находится последовательно или в зоне, соответствующей идеальному перемешиванию среды, при этом по уровню смешения он может быть либо в сегрегированном состоянии, либо в состоянии максимальной смешанности. Физическую картину, соответствующую данной модели, можно представить исходя из экспериментальных данных по оценке вязкости дрожжевой суспензии в биореакторе при различных скоростях сдвига (рис. 3.19). [c.150]

Система уравнений частичной сегрегации, описывающая рост биомассы микроорганизмов, согласно кинетической модели (3.144) в биореакторе с двумя зонами имеет вид [c.151]

Анализ модели показывает, что в реакторе возможны условия близкие к полной сегрегации даже при высоких кратностях циркуляции, если объем зоны микросмешения занимает малую долю. С другой стороны, если зона микросмешения достаточно велика, то и при небольшом циркуляционном потоке состояние смешения в аппарате близко к условиям максимальной смешанности. [c.151]

Рассмотрим далее вариант модели частичной сегрегации, учитывающей рост биомассы микроорганизмов и утилизацию субстрата согласно кинетической модели (3.152) [20]. Представим биореактор, состоящий из двух зон с различным уровнем смешения среды. Для случая последовательного соединения зон сегрегация—микросмешение уравнения модели получат вид [c.151]

Кривые на графике рис. 3.20, а показывают влияние частичной сегрегации (различные варианты расчета) на выходную концентрацию микроорганизмов и остаточную концентрацию субстрата. Таким образом, на показатели процесса биосинтеза влияют как условия смешения в зонах аппарата, так и взаимное расположение зон. Для биореакторов большого объема с несколькими перемешивающими устройствами характерно наличие нескольких зон микросмешения и сегрегации, что может быть представлено более сложной моделью, обобщенно учитывающей уровень смешения л структуру потоков в биореакторе. [c.152]

Рис. 3.20. Влияние частичной сегрегации на выходную концентрацию микроорганизмов и субстрата (а) и структура варианта обобщенной модели промежуточного уровня смешения (б)

Из рис. -20 следует, что объем реактора идеального смешения при зтой же степени превращения для макросистемы больше, чем для микросистемы в случае реакций, порядок которых меньше единицы, и меньше для реакций, порядок которых больше единицы. Другими словами, с повышением сегрегации эффективность реактора идеального смешения для реакций, порядок которых больше единицы, увеличивается, а для реакций, порядок которых меньше единицы, снижается. Если функция отклика для данного реактора близка к функции отклика модели идеального вытеснения, степень сегрегации не оказывает влияния на степень превращения. [c.320]

Влияние сегрегации. На рис. 1У-29 и 1У-30 представлены графики изменения степени превращения в зависимости от безразмерного времени пребывания в моделях реакторов идеального вытеснения и идеального смешения на двух уровнях смешения, соответственно для эндотермических и экзотермических реакций. При графическом построении профилей использовалась температурная зависимость скорости реакции по Аррениусу. При этом температура исключалась путем составления теплового баланса для адиабатического реактора с последующим аналитическим или численным решением для следующих условий = 40 и Га/ о = ОД- [c.338]

Кинетические уравнения и принцип расчета реакторов для гетерогенных процессов определяются также характером перемешивания реагирующих фаз и взаимным направлением их движения. В двухфазных гетерогенных системах для каждой из фаз возможны оба идеальных режима перемешивания — идеального вытеснения и полного смешения. В двухфазных гетерогенных системах могут быть различные комбинации движения реагирующих потоков, например, если обе фазы находятся в режиме, близком к идеальному вытеснению, то возможны их прямоточное, противоточное, и перекрестное направления (см. гл. П, с. 61). Основные виды контакта двух фаз при идеальных гидродинамических режимах показаны на рис. 74. В этой схеме не учтена возможная сегрегация жидкости в системах Ж — Г и Ж — Ж. Идеальные модели положены в основу конструирования реакторов для проведения целого ряда гетерогенных процессов. Кинетика процессов, конструкции применяемых реакторов и методы их расчета определя- [c.155]

Модели движения и перемешивания газа. Макроскопическую картину движения газа в КС отражает модель, схема которой представлена на рис, 1.21, Модель учитывает наличие в слое фаз (зон) с различной плотностью твердых частиц фазы разреженных неоднородностей (пузыри, поршни, струи) и плотной фазы. Газ в каждой из фаз может перемешиваться, между фазами имеет место поперечный газообмен. Потоки газа в фазах, соотношения сечений фаз, коэффициенты обмена и перемешивания меняются по высоте слоя. Модель содержит в себе все известные модификации двухфазной модели модели полной сегрегации и максимальной смешиваемости , разнообразные ячеечные модели и т. д. (рис. 1,22). [c.61]

Модели полной сегрегации и максимальной смешиваемости . Эти модели в применении к однородным средам позволяют при известной -функции получить верхние и нижние оценки конверсий при реакции второго порядка, нижние и верхние — при реакции нулевого порядка и точный результат при реакции первого порядка. Их можно интерпретировать как частные варианты двухфазной модели. [c.77]

Модель сегрегации при малой высоте слоя отражает натекание газа из плотной фазы в пузыри. Модель смешиваемости применима к низкому слою, образованному частицами с высоким содержанием уносимых фракций при вводе ожижающего газа в виде струй. Струи дробятся при этом на мелкие пузыри, которые являются составной частью потока газа в плотной фазе. [c.77]

Параметры моделей полной сегрегации и максимальной смешиваемости выражаются через экспериментальные функции распределения по временам пребывания или возрастам следующим образом. [c.77]

Эта модель близка к модели полной сегрегации , но не идентична ей. Средняя по сечению величина т [c.78]

Для модели полной сегрегации кривая гп2 ) монотонно возрастает, а mi( ) вогнута и, возрастая, стремится к единице. [c.78]

Для режима полной сегрегации модель (при физической интерпретации движения потока по Цвитерингу) представляет собой систему уравнений в частных производных и нелинейного интегрального уравнения, совместное решение которых достаточно сложно. Более удобной является следующая форма [c.53]

Широкое распространение для расчета коэффициентов активности ролучили модели, основанные на концепции локального состава [22]. Основная идея этой концепции состоит в том, что для молекул с сильной ориентацией принимается во внимание склонность к сегрегации, т. е. существование локального порядка. Молекулы не смешиваются в произвольном порядке, а проявляют тенденцию к выбору ближайших соседей. А поскольку имеется локальный порядок, то локальный состав не равен общему составу. Локальный состав, определенный относительно центральной молекулы, является концептуальным и трудно поддается измерению. Чтобы связать его с общим составом смеси, постулируется соотношение, предложенное в статистической механике для каждой гипотетической жидкости отношение локальных составов полагается равным отношению общих составов, умноженному на фактор Больцмана. Исходя из этой концепции, Вильсон [22] предложил для расчета коэффициентов активности уравнение [c.101]

Предложен также ряд моделей [37,38,39], основанных на представлении объема реактора как системы зон макро- и микросмешения. Так как энергия, подводимая к перемешиваемой жидкости, распределяется по объему неравномерно, в реакторе существуют области с различной степенью турбулизация. При этом в зоне с наибольшей турбулизацией создаются условия, наиболее благоприятные дпя микросмешения. В модели, предложенной авторами [39] для аппарата с мешалкой и отражательными перегородками, обмен между зонами микросмешения (зона мешалки, объемом ) и двумя зонами макросмешения (ниже мешалки, объемом У,, и выше мешалки, объемом У ) рассматривается как результат наличия двухконтурной циркуляции. Параметры модели — отношение объемов зон, циркуляционный расход, а также число ячеек смешения N в зоне Ут — определяются путем обработки экспериментальных данных. При наличии сведений о кинетике реакции эта модель позволяет рассчитать степень превращения с учетом влияния частичной сегрегации. [c.56]

Проведенные расчеты показателей непрерывного процесса выращивания биомассы микроорганизмов показали, что достигаемая концентрация дрожжей при условии микросмешения среды в сравнении с условиями сегрегации составляет Хт Хв = Л при 0 = = ц=у/К = 0,25 ч- и Хт1Хв=, 2А при D = i = y/У = 0,10 ч- . Для практических расчетов биореакторов могут быть использованы математические модели, характеризующие некоторый промежуточный уровень смешения среды. [c.78]

Последовательная модель предполагает, что поток поступает в реактор в сегрегированном состоянии. Часть потока, имеющая время пребывания меньше а покинет реактор в том же состоянии, а другая часть попадет в зону микросмешения. Прн параллельном расположении зон часть потока в реакторе будет находиться в состоянии сегрегации, а часть — в состоянии микросмешения. Дальнейшее развитие теории микро- и макросмешения применительно к биохимическим реакторам на основе обобщенной модели, учитывающей структуру потоков и уровень сегрегации ферментационной среды, позволило осуществить оптимизацию процесса выращивания биомассы в промышленных реакторах [22]. [c.82]

Качественно новым этапом описания процессов, протекающих в ферментационной среде бнореактора, явилось развитие представлений о существовании в аппарате отдельных зон, характеризующихся различным уровнем смешения. В основу моделирования возможных ситуаций в бпореакторе положены модели микросмещения и сегрегации. С физико-химической точки зрения ферментационная среда представляет собой многофазную систему, качественно описываемую двухуровневой иерархической схемой, где на нижнем уровне находятся отдельные составляющие среды — клетки, диспергированные капельки субстрата, а на верхнем— крупномасштабные скопления в виде клеточных агломератов, глобул из клеток, субстрата и пузырьков газа. Размер и количество этих скоплений зависит от степени турбулизацин среды. При этом ферментационную среду, соответствующую смешению уровня агрегатов, можно рассматривать как сегрегированную систему, поведение которой соответствует множеству реакторов периодического действия, в которых происходит рост и развитие микроорганизмов в течение времени ферментации. Размер клеточных агломератов и глобул зависит как от сил, сцепленных между элементами их составляющими, так и от интенсивности перемешивания в биореакторе, количественной характеристикой которой может служить величина диссипации энергии в данной области аппарата и связанная с ней величина внутреннего масштаба турбулентных пульсаций [c.147]

Как показывают результаты расчета, наилучшие условия для роста микроорганизмов соответствуют состоянию микросмешенпя среды, концентрация клеток при этом может на 40 /о превышать концентрацию, достигаемую по модели сегрегации. Аналогичные результаты моделирования можно получить при использовании [c.148]

Параметры зависимости Qmax и оцениваются в процессе ферментации, причем значение искаженной кинетической константы Моно К зависит от гидродинамической обстановки в аппарате в соответствии с моделью переменного масштаба сегрегации [4]. В данном случае примем, что культуральная жидкость с биомассой образует агломерат — жидкую частицу , размер которой г, см, соизмерим с минимальным масштабом турбулентности [c.264]

В связи с этим большое значение при коксовании шихт с железорудными отходами приобретает равномерное распределение отходов в шихте. Хотя сами пыли мелкодисперсны (70% частиц с размерами меньше 0,1 м ), из-за большей, чем у углей, плотности возможна сегрегация угольной ншхты при загрузке и транспортировке как по размеру частиц,I так и по распределению железорудных отходов в камере. Степень сегрегации смесей оценивали по методике, описанной в работе [4], на модели печной камеры размерами 0,03 X 0,022 X 0,02 м. Шихту и смесь шихты с железорудными отходами загружали по центру модели через воронку с эллиптическим устьем, приподнятую на 275 m над моделью. Пробы отбирали по центру и по краям модели через каждые 0,05 м по высоте. Полученные результаты приведены в табл. 4. [c.124]

С помощью используемой программы можно точно моделировать особенности геологического строения пласта, учитывая даже наклонные сбросы и возможности перетоков в них. В модели осуществляется трехмерное моделирование процесса сегрегации флюидов и учет эффектов гистерезиса, проявляющегося в случаях, когда нефть вторгается в водо- или газонасыщенную зоны и остается в них в своих критических значениях. При моделировании трещиноватых и пористо-трещиноватых пород существует возможность учета процессов фильтрации только по трещинам, или при наличии массообмена между матрицей и трещиной, или при учете перетоков и между соседними матрицами. При этом З итывается гравитационная пропитка и молекулярная диффузия между матрицами и трещинами. [c.180]

В ряде случаев реактор смешения в производстве ПЭВД рассматривается как аппарат, работающий в полусегрегационном режиме [73]. При этом предполагается, что по концентрации в реакторе осуществляется режим полной сегрегации, а по температуре - максимум смешения, т.е. температура однородна по всему объему реактора, а входные концентрации этилена и инициатора должны определяться через усреднение решений уравнений по плотности распределения времен пребывания Р т), которое предполагается известным для изучаемого аппарата. Модель статики такого реактора включает уравнение теплового баланса вида (5.6) при условии /Г/й г = 0 и уравнения для расчета концентраций [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология