Флуктуации скорости газовой фазы

Как видно на рис. 5.9, в области oi < Со < Сог существуют три стационарных режима, из которых средний, соответствующий линии аЬ, неустойчив. Пусть режим, которому соответствует точка / (со = с, T = Tf), оптимален. Допустим, что каким-нибудь образом удалось реализовать этот стационарный неустойчивый режим. Однако малейшие флуктуации параметров газовой фазы приведут к тому, что начнется затухание процесса — движение. к точке е, где процесс будет протекать с малой скоростью (Т = Те), либо зажигание — движение к точке g, где будут иметь место большие перегревы катализатора Т = Tg) и, например, значительное уменьшение избирательности, если процесс сложный. Можно поставить и решить точно задачу, связанную с поиском такого управления (в частности, таким управлением может быть концентрация Со), которое вернет систему в точку /. Так и было сделано для достаточно простой задачи управления реактором с организованным псевдоожиженным слоем катализатора [3]. Однако на практике всегда есть так называемая зона нечувствительности регулятора и всегда есть внешние помехи. Поэтому система будет пытаться покинуть окрестность точки /, а регулятор будет пытаться вернуть систему в небольшую окрестность этой точки. Покажем качественно, как это происходит. [c.143]

Анализ зависимостей статистических характеристик псевдоожижения от основных внешних параметров от скорости псевдоожижающего газа, от размера частиц и их плотности, от высоты и диаметра ПС, показал, что в ПС можно выделить три типа флуктуаций скоростей движения фаз и концентрации твердой фазы мелкомасштабные флуктуации, сравнимые с размерами частиц флуктуации, связанные с движением пакетов частиц, и крупномасштабные флуктуации, обусловленные размерами газовых пузырей и газовых прорывов в местах локального циркуляционного движения дисперсного материала. По мере увеличения скорости псевдоожижающего агента относительные флуктуации скоростей сначала возрастают, а затем в ПС появляются устойчивые крупномасштабные вихревые течения. Псевдоожижение полидисперсных смесей с не слишком большим диапазоном размеров частиц не приводит к заметному изменению статистических характеристик ПС по сравнению с монодисперсным материалом. [c.526]

Для получения надежных результатов измерений большое значение имеют такие факторы, как длительность отбора проб и число замеров. Над псевдоожиженным слоем материала скорости газового потока распределяются неравномерно, что вызвано прорывом газовых пузырей. Это в свою очередь приводит к флуктуации твердой фазы над слоем, поэтому измеренные значения запыленностей могут отличаться от средних значений. Для оценки величины этих отклонений проводили специальные измерения флуктуаций запыленности по сечению аппарата на различной высоте от поверхности слоя (рис. 2). Как видно из рисунка, флуктуации поля запыленностей значительны вблизи поверхности слоя и уменьшаются по мере удаления от нее. [c.122]

На основании теоретических представлений характер движения частиц в надслоевом пространстве значительно сложней, чем в системах, например, вертикального пневмотранспорта. В зоне с переменной концентрацией находятся как мелкие частицы, скорость витания которых меньше скорости газового потока, так и сравнительно крупные (Wg, > Wr), выброшенные из слоя при флуктуации скоростей газа и твердой фазы. Поэтому имеет место поток частиц, движущихся вверх с потоком газа, и встречный поток частиц, выпадающих обратно в слой. Кроме того, поскольку в аппарате предусмотрена сепарационная зона расширяющегося профиля, а псевдоожижаемый материал полидисперсен, то на каждой высоте можно ожидать появления частиц с нулевой скоростью (w = а вит)-Изменяя положение заборной трубки (заборное устройство по направлению или навстречу потоку газа), пытались экспериментально изучать зоны с восходящим и нисходящим движением твердых частиц. [c.125]

Функции Ф и Г определяют зависимость концентрации или температуры в газовой фазе ( ) от высоты слоя и связь между коэффициентом обмена и скоростью ожижающего агента. В силу случайного характера движения частицы по высоте псевдоожиженного слоя и флуктуаций скорости обтекания частицы газом, величины 2 и ю оказываются случайными функциями времени. Как показывает анализ экспериментальных данных, случайные функции г ( ) и да t) с достаточным приближением могут рассматриваться как марковские, с некоторыми эффективными коэффициентами диффузии и о,в. При этом функции и () и a. t) оказываются также марковскими случайными процессами с соответствуюп ими эффективными коэффициентами диффузии и 0 в фазовом пространстве и, а . Величины коэффициентов 0 , и могут быть найдены, исходя из и Ош либо аналитически, либо методом статического моделирования. [c.6]

Подобная схема построена на предположении о равномерности скоростей газа в каждом сечении надслоевого пространства. В реальных условиях наблюдается значительная неравномерность поля скоростей наряду с возрастанием скорости газа от стенок к центральной части аппарата в надслоевом пространстве проявляется хаотическое распределение скоростей, вызванное разрушением пузырей на поверхности КС всплесками и фонтанированием твердой фазы. Условия релаксации скорости газового потока довольно неопределенны флуктуация скоростей наблюдается на значительном расстоянии от поверхности КС. В результате неравномерного распределения скоростей часть мелких фракций возвращается в КС, а часть крупных — выносятся с потоком газа. Таким образом, характеристика уноса определяется, главным образом, условием работы надслоевого пространства — зоны сепарации частиц. [c.24]

Некоторые нестационарные решения уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя рассматривались в работах [67, с. 180 79], где предполагалось, что гидромеханические характеристики псевдоожиженного слоя зависят только от вертикальной координаты X, т. е. рассматривалась одномерная задача. При этом авторы этих работ искали решения уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя, которые являлись бы периодическими функциями от х—с1, где с — некоторая константа. Для нахождения решения в работах [67, с. 180 79] были сделаны некоторые предположения, ограничивающие применимость результатов этих работ. В частности, использовалась процедура линеаризации уравнения для определения порозности. В результате получены выражения для скорости распространения волны возмущения порозности и частоты флуктуаций порозности. Можно предположить, что в том случае, если скорость возмущений будет превышать некоторое критическое значение, образуются разрывы порозности, подобные ударным волнам в газовой динамике. Нелинейные уравнения гидромеханики псевдоожиженного слоя в работе [80] решались при помощи метода характеристик. В этой работе показано, что в псевдоожиженном слое могут возникать разрывы, подобные ударным волнам. В данном разделе будут изложены некоторые результаты этой работы. Здесь будем пренебрегать вязкими напряжениями в газовой и твердой фазах и членом в выражении для силы межфазного взаимодействия, учитывающим присоединенную массу газа. При сделанных предположениях система уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя будет иметь следующий вид [c.96]

Благодаря флуктуациям в перегретом растворе по всему сечению трубы вскипания образуются скопления паровой и твердой фаз, которые на определенной высоте от поверхности нагрева достигают критических размеров и становятся устойчивыми. Образовавшиеся в растворе скопления пара вместе с находящимися в перегретом растворе кристаллами солей, газовыми пузырями, ионами являются центрами парообразования и вызывают вскипание раствора. При этом все сечение трубы вскипания оказывается достаточно равномерно заполненным паровыми пузырями, кристаллами солей и жидкой фазой. При такой структуре движущийся по трубе вскипания многофазный поток тормозит движение пара, образуя однородную смесь, и обеспечивает невысокие относительные скорости фаз. [c.33]

Быстрое удаление загрязнений газовой линии обычно осуществляется прокаливанием участков линии во время продувки. Однако если от загрязнений газовых линий избавиться сравнительно легко, то исключить или существенно снизить загрязнение газа-носителя парами жидкой стационарной фазы удается далеко не во всех случаях. Даже при использовании относительно малолетучих органических жидких фаз, имеющих, например, давление паров при максимальной рабочей температуре не более 1,33 Па, фоновый ток при скорости газа-носителя около 60 мл/мин составляет примерно 3 10 ° А. При этом нестабильность расхода газа-носителя вызывает пропорциональные флуктуации нулевой линии. Так как давление паров органических жидкостей изменяется на несколько процентов при изменении температуры на 1 °С, другим серьезным источником изменения фона и появления соответствующих флуктуаций является колебание температуры колонки. [c.83]

Имеющиеся в настоящее время попытки количественной оценки сопротивления решетки, обеспечивающей равномерное псевдо-ожижение, основаны на статистической обработке опытных данных и носят, как правило, частный характер [6, 186, 295, 296]. Так, на основании экспериментального изучения флуктуаций скоростей газового потока и плотностей твердой фазы с помощью пьезодатчиков, помеигаемых в слой алюмосиликатных частиц размером 0,38—2,5 мм прп 1У —1,2—4, ф = 0,8--127о и Re<480, была предложена следующая зависимость для расчета гидравлического сопротивления газораспределительной решетки АРр, обеспечивающей [c.544]

Таким образом, метод осреднения, в отличие от феноменологического подхода, позволил выразить тензор напряжений в газовой фазе Of k и силу межфазного взаимодействия л// через локальные характеристики движения газа — флуктуации скорости газового потока Ос, тензор напряжений в газе т/, с помощью соотношений (1.3-41), (1.3-30), (1.3-33) и соотношенця (1.3-4) при а = т/ . Соотношение (1.3-30) показывает, что появление тензора [c.27]

Рассмотрим возможности непосредственного измерения размеров и скорости подъёма пузыря. Ёмкостный датчик регистрирует флуктуацию плотности твёрдой фазы в лок.альном объёме во времени, т.е. показывает мгновенные изменения неоднородности слоя, определяемые как газовый п зырь по анологии с прохоаде-нием пузырей газа через слой жидкости. [c.65]

Количественные выводы из теории Фольмера мепее удовлетворительны. Новая фаза всегда образуется значительно легче, чем это вытекает из теории, используюш,ей постоянную С, вычисленную с помощью кинетической теории газов. По этим расчетам скорость возникновения зародышей в газовой флзс с1 Иовнтся измеряемой величиной только при относительном исресыщении Рг/Р ОО >10. Существующее противоречие часто объясняют тем, что новая фаза образуется не на флуктуациях плотности в гомогенной неустойчивой фазе, а главным образом на уже существующих поверхностях раздела или при участии заряженных частиц. [c.186]

Поведение АР отражает поведение неоднородности и агрегатного состояния структуры слоя, т. е. интенсивность слияния, разрушения агрегатов жидкости и газовых пустот, интенсивность образования и разрушения каналов, проскок больших газовых пустот и вместе с этим колебания слря в целом. Отсюда вытекает, что среднее а солютно от1монение АР, от АР, приходящееся на единицу АР, т. е. ААР/АР, характеризует ту среднюю долю из общей энергии газа, которая превращается в флуктуирующую кинетичес ю мергию единицы массы жидкости. Поэтому величина г=ААР/АР может быть принята в качестве критерия гидродинамического состояния структуры слоя. Чем больше г, тем больше скорость флуктуации поверхности и интенсивнее диффузионные процессы. Для каждого гидродинамического режима поведение е подчиняется своей закономерности (рис. 1.8). В режимах газ распределен в жидкости и инверсия фаз увеличение Шг при прочих равных условиях сопровождается возрастанием е, при переходе к режиму жидкость распределена в газе е уменьшается. [c.26]

Кипящий, или нсевдоожиженный слой твердых частиц—система, гидродинамически очень сложная. Основной момент, определяющий гидродинамический режим процесса, — это характер движения твердых частиц. Каждая частица испытывает со стороны газового потока подъемную силу, в среднем равную ее весу флуктуации подъемной силы вызывают беспорядочные движения частицы. Если две частицы сближаются, локальная скорость потока в промежутке между ними растет, соответственно уменьшается локальное давление и частицы сближаются еще сильней. Таким образом образуются плотные скопления твердых частиц. Этот механизм исключает существование однородного кипящего слоя как неустойчивого состояния [33]. Обратное воздействие движения твердых частиц на газовый поток заключается в том, что гидравлическое сопротивление слоя становится резко неравномерным по сечению, и значительная часть потока, направляясь по пути наименьшего сопротивления, проходит слой в виде компактных масс —газовых пузырей. Неоднородность кипящего слоя — очевидная теоретически и наблюдаемая как визуально, так и с помощью разнообразных физических методов исследования (оценка локальной плотности слоя путе.м измерения его электрической емкости или поглощения слоем рентге1ювскпх или гамма-лучей) — вызывает резкие различия гидродинамических условий и условий протекания реакций в разных частях газового потока поэтому можно говорить о газе, проходящем в пузырях, и газе, просачивающемся сквозь плотный слой твердых частиц, как о двух разных фазах газового потока. В дальнейшем эти две фазы мы будем называть, пользуясь терминологией предыдущего параграфа, соответственно, пассивной и активной, предполагая, что только газ, находящийся непосредственно в промежутках между частицами катализатора (в активной фазе) может претерпевать химические превращения. Топологически пассивная фаза является прерывной, а активная — сплошной, что иногда используется в качестве их наименований 2. [c.223]

Как показывают проведенные исследования, пространство псевдоол иженного слоя обладает значительной неоднородностью по типу и статистическим характеристикам флуктуаций порозности. Исследования показали, что различные зоны псевдоожиженного слоя отличаются не только значениями средней порозности, но и формой распределений плотностей вероятностей значений порозности. На рис. 3.13 представлены гистограммы распределений порозности для различных зон цилиндрического псевдоожиженного воздухом слоя песка (диаметр частиц 210 + 30 мкм) в колонке диаметром 300 мм при различных скоростях ожижаюшего агента. Из-за неравномерности псевдоожижения как по высоте слоя, так и по сечению, изменение основных статистических характеристик распределений в пространстве слоя имеет весьма сложный характер. При малых скоростях ожижающего агента наблюдается наибольшая неоднородность распределения порозности по слою. Анализ плотностей распределения порозности показывает, что в центральной части слоя происходит основное движение газовых неоднородностей. Наличие поперечной неоднородности слоя приводит к тому, что изменение средней порозности по высоте слоя в центральной части и на периферии имеет различный характер. В центральной части средняя порозность слоя уменьшается при увеличении скорости ожижающего агента, а на периферии происходит монотонное возрастание порозности с ростом числа псевдоожижения. При увеличении скорости ожижающего агента происходит увеличение размера зоны влияния газораспределительной решетки и уменьщение объема плотной зоны слоя, где значение порозности постоянно. С переходом к агрегатному режиму псевдо-ожижения возникает иптсисивное перемешивание твердой фазы, которое приводит к уменьшению поперечной неоднородности распределения порозности. При агрегатном режиме псевдоожижения слой обладает максимальной статистической неопределенностью и среднеквадратичные значения пульсаций порозности максимальны, а коэффициенты асимметрии и эксцесса распределений минимальны. [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология