Гидродинамика потоков модели

Точный расчет представляет значительные трудности и требует детального экспериментального изучения гидродинамики потоков. В настоящее время проведение такого рода расчетов не представляется возможным. В связи с этим в последние годы успешно развивались приближенные методы расчета массопередачи с учетом продольного перемешивания. Наибольшее развитие и применение получили методы расчета на основе диффузионной и ячеечной моделей. [c.231]

В настоящее время известно большое количество алгоритмов расчета массообменных процессов (ректификация, экстракция, абсорбция, адсорбция и т.д.), отличающихся степенью детализации отдельных элементов, но, по сути, предназначенных для решения систем уравнений материального и теплового балансов, нелинейность которых зависит от точности описания парожидкостного равновесия, кинетики массопередачи, гидродинамики потоков. Объем входной информации зависит от точности модели, однако выходная информация подавляющего большинства алгоритмов практически одинаковая — профили концентраций, потоков и температур по высоте аппарата и составы целевых продуктов. Правда, соответствие результатов расчета реальным данным будет определяться тем, насколько точно в модели воспроизведены реальные условия. [c.314]

Таким образом, при известной гидродинамике потоков задача расчета разделительной способности тарелки состоит из расчета локальной эффективности массообменного элемента, матрицы коэффициентов эффективности для соответствующей модели структуры потоков, усредненного состава пара, уходящего с тарелки. [c.353]

Математическая модель ректификации включает балансовые соотношения, парожидкостное равновесие, кинетику массопередачи, гидродинамику потоков. [c.81]

Первые две модели являются в некотором смысле идеальными для промышленных объектов. Однако можно указать области, в которых эта идеализация вполне приемлема. Так, при исследовании потоков жидкости или пара, движущихся с большой скоростью по трубе с значительным отношением длины к диаметру, допустимо применение модели полного вытеснения. Для реактора с мешалкой часто справедлива гидродинамическая модель полного перемешивания. Для изучения явления перемешивания и обобщения экспериментальных данных предложен ряд моделей гидродинамического потока диффузионная, ячеечная, с байпасированием потока [16]. Достаточно убедительных соотношений, точно определяющих характер режима перемешивания, в технической литературе нет. Рекомендуемые расчетные соотношения приведены в работах [16, 17]. Трудности решения задач гидродинамики потоков резко возрастают при переходе от однофазной системы к двухфазной. Вопросы гидродинамики двухфазных систем рассмотрены в работах [ 8, 19]. [c.27]

Основу модели составляет алгоритм материального и теплового балансов колонны. При этом парожидкостное равновесие, кинетика массопередачи и гидродинамика потоков представля-к 1Т собой самостоятельные сложные задачи. Использование различных методов описания фазового равновесия, кинетики и гидродинамики приводит к изменению отдельных коэффициентов или зависимостей в балансовых соотношениях. Однако не изменяет общего алгоритма решения балансовых соотношений. Условия сходимости могут измениться, если вообще не нарушиться. Многообразные методы решения уравнений баланса свидетельствуют о трудностях разработки универсальных алгоритмов, которые гарантировали бы сходимость при различных способах описания отдельных явлений. [c.81]

Итак, технологический расчет аппарата заключается в разработке соответствующего математического описания, выборе метода рещения системы уравнений этого описания, определении необходимых параметров, установлении адекватности модели реальному объекту, т. е. в разработке математической модели объекта. Независимо от функционального назначения элемента схемы математическая модель должна строиться по модульному принципу, причем таким образом, чтобы можно было иметь возможность при необходимости достаточно легко внести нужные изменения (дополнения или расширения функций) в модель без ее значительной переработки. Основная функция модели состоит в сведении материального и теплового балансов -получении выходных данных потока по входным данным. В зависимости от назначения математического описания отдельных явлений процесса (фазовое и химическое равновесие, кинетика массопередачи, гидродинамика потоков и т. д.) общее математическое описание может существенно различаться. Важно при создании модели не нарушать общей ее структуры, т. е. иметь возможность использования единых алгоритмов решения. [c.101]

К настоящему времени известно большое количество алгоритмов расчета многокомпонентных систем разделения, отличающихся степенью детализации отдельных элементов, но по сути предназначенных для решения систем уравнений материального и теплового балансов, нелинейность которых зависит от точности описания парожидкостного равновесия, кинетики массопередачи и гидродинамики потоков. Объем входной информации определяется точностью модели, однако выходная ин- [c.260]

Типы моделей гидродинамики потоков [c.8]

Оптимизация циркуляционных смесителей. При выборе оптимальных конструктивных размеров смесителя и его режима работы используют в основном метод физического моделирования. Число вариантов исполнения лабораторной модели объемом 5—6 л обычно небольшое от 2 до 5. Режимные и конструктивные параметры лабораторных смесителей нз-за трудоемкости и высокой стоимости нх изготовления и проведения экспериментов, как правило, изменяют в узких диапазонах. В моделях смесителей малого объема влияние пристеночных эффектов на гидродинамику потока частиц внутри смесителя велико. В промышленных смесителях эти эффекты в значительной мере ослаблены. Это усложняет поиск масштабных переходов от лабораторной модели к промышленному образцу смесителя. По этим причинам метод физического моделирования смесителей сыпучих материалов при разработке методики их оптимизации неэффективен. [c.238]

С феноменологической точки зрения течение жидкости через неподвижный слой адсорбента представляет собой смешанную задачу гидродинамики поток, заполняющий свободное пространство между частицами слоя, обтекает зерна и движется внутри каналов неправильной формы и переменного поперечного сечения Однако прн оценке перепадов давления в зернистом слое принимают в соответствии с выбранной моделью в качестве определяющего размера либо диаметр зерна загрузки й, либо эквивалентный диаметр норового канала э- Поэтому в инженерной практике для определения гидравлического сопротивления плотного слоя используют уравнения типа [c.155]

Модель в виде уравнения (У.28) часто используется для описания гидродинамики потока теплоносителей в теплообменных аппаратах, работающих по принципу вытеснения. [c.102]

Объект, сочетающий параллельные зоны идеального перемешивания и идеального вытеснения. Комбинированная модель такого объекта, схематически изображенного на рис. 45, должна описывать гидродинамику потока, часть которого сначала попадает в зону идеального вытеснения, а затем в точке М соединяется с другой частью потока, прошедшего зону перемешивания. [c.133]

Пример 2. Исследовалась гидродинамика потока жидкости на тарелке ректификационной колонны. Вводили трассер и измеряли отклик на выходе из тарелки. Для описания движения потока жидкости была предложена ячеечная модель, содержащая один устанавливаемый параметр число ячеек. Из экспериментальных данных было установлено, что число [c.53]

При моделировании массопередачи на практике используют в основном простейшие математические модели, например модель теоретических тарелок или модель реальных тарелок с полным перемешиванием либо идеальным вытеснением потоков. За последние годы проведены многочисленные исследования по уточнению математических моделей массопередачи в промышленных аппара-тах, позволяющие учитывать более точно условие фазового равновесия, кинетику массопередачи в бинарных и многокомпонентных смесях, а также гидродинамическую структуру потоков. В настоящее время можно составить достаточно полную математическую модель массопередачи в любом аппарате, однако реализация этих моделей пока еще затруднена отсутствием надежных зависимостей, обобщающих экспериментальные данные по кинетике массопередачи и гидродинамике потоков. [c.12]

Выделение ароматических углеводородов из катализатов платформинга бензиновых фракций, избирательная очистка нефтяных масел, очистка керосино-газойлевых фракций, органических продуктов и сточных вод методом экстракции получили широкое распространение в производственной практике. Для анализа работы существующих экстракционных процессов и проектирования новых важным моментом является разработка и внедрение методов математического моделирования, что позволит проводить выбор лучших вариантов технологических решений на ЭЦВМ, подбирать оптимальные режимы работы экстрактора и в целом повышать технико-экономические показатели процесса. Наиболее общим подходом в математическом моделировании экстракции является. использование гидродинамической массообмённой модели. Однггко в связи.с тем, что гидродинамика потоков во многих типах экстракционных аппаратов сложна, а коэффициенты массообмена трудно определяемы, решение многих технологических задач целесообразно выполнять с применением статической модели процесса, основанной на теоретической ступени контакта двух жидких фаз. Такой подход облегчается тем, что статическая модель практически адекватна реальному объекту при равенстве их эффективности, выраженной числом теоретических ступеней контакта. [c.3]

Описание массопередачи в настоящее время осуществляется на основе статистических методов исследования гидродинамики потоков с использованием функций распределения времени пребывания частиц в потоке. При таком подходе к изучению массопередачи вместо решения общей системы уравнений массопередачи и гидродинамики рассматривают решение дифференциальных или разностных уравнений математических моделей гидродинамических структур потоков с массопередачей. [c.177]

Для определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков с массопередачей в условиях сложной гидродинамической обстановки в аппарате следует использовать данные по изучению гидродинамики потоков на холодных моделях, а также фактические распределения концентраций компонентов в жидкости по высоте аппарата и по контактным устройствам, а в паре по высоте аппарата. [c.249]

Трехмерная математическая модель включала в себя уравнения сплошности потоков, Навье-Стокса для гидродинамики потоков, переноса энергии в движущейся вещественной среде (см. кн. 1, гл. 5). Граничные условия на поверхности ванны задавались путем решения внешней задачи, включающей конвективный и лучистый тепло- [c.608]

Гидродинамика потоков и кинетика массопередачи. Разработка математического описания гидродинамики контактирующих потоков пара и жидкости в массообменном пространстве ректификационных колонн является темой большого числа исследований в основном экспериментального характера [155— 185]. Используемые в настоящее время математические модели гидродинамики контактных устройств массообменной аппаратуры достаточно подробно представлены в работах [126, 130, 176—179, 185]. [c.44]

По типу математического описания математические модели реакторов могут быть классифицированы по двум группам ква-зигомогенные и гетерогенные модели, что зависит от того, учтено или не учтено в моделях влияние процессов массо- и теплопередачи между фазами. Внутри каждой группы уравнения материальных и тепловых балансов записываются в соответствии с принятой моделью гидродинамики потоков. [c.234]

Особый интерес представляет вопрос о гидродинамике потока в неподвижных насыпных слоях тел, применяемых в химических, металлургических, газоочистных и других аппаратах различного технологического назначения. Этому вопросу посвящено большое число теоретических и экспериментальных работ. В частности, гидродинамические модели движения жидкости через пористые насыпные слои были предложены В. П. Мяс-никовым и В. Д. Котелкиным [80, 98], А. М. Вайсманом и М. А. Гольдштиком [23]. [c.12]

Алгоритмизация этого этана состоит в разработке математических моделей типовых процессов химической технологии. Необходимо не только качественное, но и количественное описание явлений, определяющих процесс. К настоящему времени известно большое количество алгоритмов расчета типовых процессов, отличающихся степейью детализации отдельных составляющих модели, но, по сути, предназначенных для решения систем уравнений материального и теплового балансов, нельнейность которых зависит от точности описания равновесия, химической кинетики, кинетики тепло- и массопереноса, гидродинамики потоков. Объем входной информации зависит от точности модели, однако выходная информация подавляющего большинства алгоритмов практически одинакова профили концентраций, потоков и температур по длине (высоте) аппарата, составы конечных продуктов. Правда, соответствие результатов расчета реальным данным будет определяться тем, насколько точно в модели воспроизведены реальные условия. И все же, несмотря на обилие алгоритмов, нельзя сказать, что проблема разработки моделей (и соответственно расчета) решена — по мере углубления знаний об объекте модели непрерывно совершенствуются. Тем более что до сих пор в определенном классе процессов отсутствуют алгоритмы, обеспечивающие получение решения в любой постановке задачи и обладающие абсолютной сходимостью. Надо учесть еще, что задача в проектной постановке часто решается как задача оптимизации с использованием алгоритмов в проверочной постановке. [c.120]

Принимаемые допущения относительно гидродинамики потоков в массообменных элементах обусловлены теми моделями структуры, которые используются в данной модели. К наиболее распространенным моделям относятся смешение, вытеснение и диффузионная. Часто оказывается удобнее вместо диффузионной использовать ячеечную исходя из простоты ее машинной реализации. На основе указанных можно использовать любую их комбинацию, получая комбинированные модели, которые позволяют более полно отразить реальную структуру потоков, а именно зоны смешения, вытеснения, байпасирования, каналообразова-ния и т. д. Принятие той или иной модели имеет целью внесение поправки на оценку эффективности контакта фаз. Наиболее распространенные модели тарельчатых аппаратов и формулы для определения матриц коэффициентов эффективности приведены в гл. 4. [c.317]

Основой для составления математического описания реакторного процесса являются уравнения, описывающие гидродинамику потоков перерабатываемых и получаемых продуктов. В зависимости от этого и классифицируются реакторы по типам. По двум основным моделям потоков различают два типа реакторовг реактор идеального перемешивания и реактор идеального вытеснения. При выборе модели потока учитываются следующие факторы [5] модель должна отражать физическую сущность реального потока при относительной простоте математической формулировки должен существовать метод либо экспериментального определения параметров модели, либо аналитического их расчета структура потоков должна быть удобна для расчета конкретного процесса. [c.21]

Допуская, что гидродинамика потока в насыпном слое катализатора и 3 модуле пластинчатого реакгора описывается моделью идеального вьтеснения, получим [c.187]

В работе [1] была получена математическая модель, учитывающая предшествующие исследования ряда авторов школы В.В.Шестопалова. Комбинированная математическая модель [1] парожидкостных поюков, учитывает реальную гидродинамику потока жидкости на тарелках любой конструкции (ситчатые, клапанные, колпачковые и т.д.) при полном перемешивании пара в межтарельчагом пространстве. [c.169]

Другим аспектом теоретической модели, которая рассматривается, является гидродинамическое поведение расплава в камере. Этот аспект связан главным образом с интенсивным перемешиванием. Гидродинамика потока в камере была рассмотрена Добозским [39] и Виманом [35]. [c.357]

С целью исследований тепло- и массообмена в технол. аппаратах созданы АСНИ для изучения аэро-и гидродинамики потоков. Важнейшая задача-выбор конструктивного оформления аппаратов, обеспечивающего оптимальную организацию потоков в-ва и тепла. Поведение системы прогнозируется на основе решения ур-ний аэро-и гидродинамики (в частных производных). На отдельных этапах исследований используются модельные идеализи-ров. представления гидродинамики (модели идеального вытеснения и смешения, многофазные циркуляционные модели), для к-рых из эксперимента определяются статистич. оценки коэф. диффузии, межфазного обмена и др. Принципиальное улучшение исследований достигнуто в результате одновременного измерения локальных характеристик потоков (полей скоростей, давлений, концентраций специально вводимых в-в). [c.27]

Нами на холодных моделях делается попытка смоделировать гидродинамику потока сырья на основе методов подобия. Модель хакой лабораторной установки показана на рис.I. [c.140]

С применением статистического метода к расчету реакторов мы еще столкнемся в гл. V, п. 4 и гл. VI, п. 6. Важно отметить, что область действия статистического метода не ограничивается областью применимости какой-либо модели, аппроксимирующей гидродинамику потока, например диффузионной модели, на основе которой выводятся дифференциальные уравнения материального баланса. Соответствующие функции распределения могут быть получены (с большими или меньшими математическими трудностями), исходя из представлений о каналообразовании, застойных зонах в слое катализатора и пр. Если математическое описание гидродинамической картины становится недоступным или слишком сложным, функция распределения времени контакта может быть определена экспериментально (см. гл. VIII, п. 6), а затем использована при расчете, что дает точный учет влияния гидродинамики потока на химические превращения. [c.197]

Математическая модель, построенная на основе аналитического описания процесса деминерализации в электррдиа-лизной ячейке на установках различных схем, описания процессов гидродинамики потока в ячейке и аналитических выражений, связывающих расчетные параметры с себестоимостью деминерализации, позволяет решать широкий круг задач научно-исследовательского и проектно-конструкторского характера, а также задач, определяемых особенностями эксплуатации электродиализных установок. Комплексной задачей, охватывающей все три аспекта, является определе- [c.72]

Вследствие фудности оценки фаниц факела в реальных условиях действующих печей прибегают часто к физическому моделированию аэродинамики на воздушных или водяных моделях. В настоящее время существенно продвинулся также математический аппарат расчета гидродинамики турбулентных потоков в достаточно сложных условиях геомефической и аэродинамической обстановки, например, с использованием К-8 -моделей турбулентности. В рамках зонально-узлового метода расчета удается уже сочетать расчеты процессов радаационного и сложного теплообмена с расчетами гидродинамики потоков. [c.519]

Книга является пособием по курсу Моделирование химико технологических процессов . Она состоит из трех частей. Первая часть книги знакомит с основными понятиями и определениями, а также со способами моделирования. Вторая часть посвящена кинетике и макрокинетике гроцессов, рассмотрению влиягня на нее тепловых и диффузионных факторов и гидродинамики потоков в аппаратах В третьей части изложены принципы построения различных моделей и вопросы оптимизации процессов химической технологии. [c.4]

Следовательно, начальным этапом построения математической модели ректификационной установки является разработка математического описания, которое состоит из взаимосвязанных описаний кинетики массопередачи, гидродинамики потоков, равновесных зависимостей, уравнений тепловых и материальных балансов элементов установки. При этом гидродинамика движения потоков пара и жидкости оказывает двоякое влияние на разделительную способность отдельных элементов. С одной стороны, влияние гидродинамики проявляется через общую структуру взаимодействующих потоков пара и жидкости (макроуровень), а с другой стороны, влияние гидродиками-ки сказывается на характеристиках интенсивности локального массообмена между контактирующими потоками пара и жидкости. Именно сложность такого двоякого учета влияния гидродинамических условий взаимодействия контактирующих потоков на эффективность массопе,редачи в ректификационных установках явилась одной из причин широкого использования концепции теоретической ступени разделения. Другой причиной являются значительные трудности теоретического описания процессов межфазного массообмена в многокомпонентных смесях, особенно в случае ректификации смесей компонентов с существенно различными физико-химическими свойствами. [c.31]