Гидродинамика потоков оптимизация

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]

Решение задач оптимального проектирования и оптимизации процессов разделения многокомпонентных смесей методом ректификации невозможно без использования результатов математического моделирования. Как уже отмечалось, использование концепции теоретической ступени разделения ле дает возможности надежно предсказывать конструктивные параметры установки, удовлетворяющей заданным технологическим требованиям. Поэтому необходима детальная проработка таких проблем, как массопередача в многокомпонентных смесях и гидродинамика потоков на контактных устройствах массообменной аппаратуры [130, 179, 185]. [c.39]

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 процессов, рассмотрению влияния на нее тепловых и диффузионных факторов и гидродинамике потоков в аппаратах. В третьей части изложены принципы построения различных моделей и вопросы оптимизации процессов химической технологии. [c.319]

На этапе макрокинетических исследований решают следующие задачи 1) выбор типа опытного реактора, осуществляемый в соответствии с данными об организации процесса 2) определение модели гидродинамики процесса на основе данных о структуре потоков 3) анализ диффузионных эффектов, процессов массо- и теплопереноса в аппарате и оценка соответствующих тепловых и диффузионных параметров 4) синтез статической математической модели и процесса, установление ее адекватности 5) статическая оптимизация 6) синтез динамической модели процесса и установление ее адекватности анализ параметрической чувствительности 7) анализ устойчивости теплового режима процесса 8) динамическая оптимизация. [c.29]

Сборник объединяет работы, опубликованные автором в научных журналах в 1957-1998 гг. Предложены вариационные принципы газовой динамики без дополнительных ограничений и магнитной гидродинамики при бесконечной проводимости. Выведены полные системы законов сохранения газовой динамики и электромагнитной динамики совершенного газа. Дано аналитическое решение задач оптимизации формы тел, обтекаемых плоскопараллельным и осесимметричным потоками газа, а также формы сверхзвуковых сопел. Построены точные решения уравнений Навье—Стокса дпя стационарных течений несжимаемой жидкости, воспроизводящие вихревые кольца, пары колец, образования типа разрушения вихря, цепочки таких образований и др. [c.2]

Таким образом, рециркуляция может дать и положительный, и отрицательный экономический эффект. Наличие двух противоположных качеств рециркуляции при практическом осуществлении рециркуляционного химического процесса вызывает необходимость компромиссного решения вопроса о количестве и составе посылаемого иа повторную переработку материального потока, о тех значениях глубины превращения и связанного с ней коэффициента рециркуляции, которые удовлетворяли бы достижению поставленной цели. Решение этой задачи предполагает математическое моделирование процесса с учетом параметров обратной связи и его оптимизацию. Благодаря появлению и развитию различных математических методов оптимизации и применению их в химической технологии задача эта стала разрешимой с помощью ЭВМ уже в 1960-е годы. В этой связи в последние 10—15 лет зарождаются и получают бурное развитие исследования по оптимизации в соответствии с экономическим критерием [57, 58]. Необходимым условием отыскания оптимального варианта является наличие математической модели процесса, представляющей собой систему уравнений кинетики, выражений для скоростей передачи теплоты, уравнений гидродинамики и экономического критерия оптимальности, удовлетворяющего определенным ограничениям. В случае оптимизации рециркуляционного химического реактора его математическая модель включает и уравнения обратной связи. [c.271]

Наиболее важное значение для проектирования каскадов и эксплуатации завода имеют следующие характеристики ступени разделительная мощность ступени определенная формулой (3.127) удельное потребление энергии ступенью /бО удельный объемный расход иа всасывании компрессора V ЬИ удельная площадь пористых фильтров Л/6 7. Оптимальные значения этих характеристик ступени неявно, через коэффициент разделения или обогащения ступени а или зависят от параметров пористых фильтров ((3, Р,.), от величии, характеризующих гидродинамику ступени [0, 2, /"(в)], и от переменных Р, Р, Р", Т. Они зависят также от места ступени в каскаде и являются результатом экономического компромисса в методах оптимизации стоимости (см. разд. 3.5), о степени которого можно судить по различиям в требованиях, возникающих при оптимизации кал<дой из этих характеристик в отдельности. Эти требования мы рассмотрим на простом примере диффузионного делителя со скрещенными потоками, работающего с коэффициентом деления потоков 0=1/2 на технологическом газе иРб ири 7 =65°С, причем коэффициент обогащения ступени g [c.107]

Несмотря на то, что в последнем десятилетии изучение теории и практики взвешенного слоя как эффективного метода интенсификации многочисленных процессов существенно расширилось, многие аспекты гидродинамики взвешенного слоя еще недостаточно исследованы. В частности, мало изучен межфазовый обмен в условиях развития взвешенного слоя, определяемый распределением восходящего потока газа (жидкости) и перераспределением случайно сложившихся групп частиц, а также реологическими свойствами системы газ (жидкость) — твердое тело В связи с тем, что эти свойства изменяются в зависимости от гидродинамической обстановки, очень важно исследовать активные гидродинамические режимы (например, организацию струйного секционирования в аппаратах взвешенного слоя, а также оптимизацию работы вихревых аппаратов и т. д.). [c.254]

До недавнего времени анализ работы химических реакторов не выходил за пределы алгебраических расчетов материальных и тепловых потоков, проводимых без учета макрокинетики химических процессов, а временные характеристики, необходимые для управления процессом, совсем не учитывались. Вопросы оптимизации процессов химической технологии практически не рассматривались. Основным методом расчета таких процессов был метод теории подобия, сводившей дифференциальные уравнения процесса к соответствующему набору безразмерных комплексов физических величин (критериев подобия), нахождение связи между которыми и составляло основную задачу получения расчетных формул. Этот прием, оправдавший себя для детерминированных однозначно протекающих физических процессов в однофазных системах со строго фиксированными границами, позволил получить расчетные уравнения для ряда инженерных задач гидродинамики, теплообмена и в меньшей степени для массообмена, но оказался недостаточным для двухфазных систем и процессов, осложненных химическими реакциями. В последнем случае из-за несовместимости критериев [c.5]

Таким образом, модель, разработанная О. Н. Тихоновым с соавторами, не учитывает влияние структуры потоков на флотационное разделение и связана с допущениями, значительно сужающими область ее применения. К преимуществам модели следует отнести ее наглядность и удобство использования при расчете и оптимизации схем обогащения, однако для изучения гидродинамики процесса и разработки методических основ масштабного перехода необходимо более детальное изучение физико-механических характеристик флотации. При пропорциональном уменьшении степени аэрации пульпы и увеличении времени флотации результаты процесса в соответствии с моделью О. Н. Тихонова не меняются, что противоречит результатам испытаний. [c.187]

Уравнение УП-5 (или УП-9) показывает, что для концентрационной поляризации важную роль играют величины потока 7 и коэффициента массопереноса к. Поток чистой воды определяется параметрами использованной мембраны и постоянен для данной мембраны. В то же время коэффициент массопереноса к сильно зависит от гидродинамики системы, что дает возможность его оптимизации. Коэффициент массопереноса к связан с числом Шервуда (8Ь) [c.397]

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]

В монографии [18] рассмотрено влияние колебательного движения среды на тепломассообмен при вынужденном движении среды. В. М. Бузник систематизировал вопросы интенсификации теплообмена, он приводит приближенные теоретические решения задачи [19]. Обобщения методов экспериментального и теоретического анализа теплообмена и гидродинамики в колеблющихся потоках выполнено Б. М. Галицейским, Ю. А. Рыжовым и Е. В. Якушем [20]. Моделирование и оптимизация тепловых процессов при их интенсификации рассмотрены И. М. Федоткиным [21]. [c.155]

Одним из определяющих факторов при получении качественного нефтяного кокса и повышения надежности работы реакторов УЗК, наряду с подбором и подготовкой сцрья и оптимизацией технологии цроцесса коксования.является термодинамическая обстановка в реакторе,оцре-деляемая в свою очередь гидродинамикой распределения потоков нагретого сцрья в нем. [c.128]

На частицы в неоднородном потоке действуют не только гравитационные, но и инерционные силы. Баланс этих сил и силы сопротивления среды определяет в условиях безвихревого течения траекторию частицы и вероятность ее захвата всплывающим пузырьком. В действительности гидродинамика акта значительно усложняется вследствие турбулизации пульпы всплывающими пузырьками и искажений, вносимых в поток самими частицами. Уравнения, предложенные для расчета вероятности столкновения частиц с пузырьками, можно разделить на две группы. К первой относятся формулы, основанные на концепции столкновения в результате турбулентных блужданий частицы и пузырька. Некоторые из них приведены в табл. 9.1 [формулы (1—5)]. В последние годы достигнут значительный прогресс в экспериментальном и теоретическом изучении турбулентного переноса и осаждения аэрозолей. Наряду с диффузионным был теоретически предсказан и практически подтвержден миграционный механизм осаждения. Он обусловлен пульсационной составляющей скорости потока. Теория миграционного механизма к настоящему времени разработана для осаждения частиц на стенки каналов. Применение ее для расчета турбулентной коагуляции помогло бы глубже раскрыть механизм субпроцессов и способствовать оптимизации гидродинамических условий. По данным Е. П. Медникова, на движение частицы в турбулентном потоке влияют продольная и пульсационная скорость среды поперечная турбулентная миграция крупномасштабное турбулентное перемешивание диффузия, вызванная мелкомасштабными пульсациями седиментация соударение со стенками и остаточная миграция. [c.197]