Модели массообменных

Пенетрационная теория. Рассмотрим процесс хемосорбции в приближении пенетрационной модели. Массообмен, сопровождаемый необратимой химической реакцией второго порядка, в этом случае описьшается системой уравнений [c.269]

Таким образом, окончательно математическая модель массообменного процесса на тарелке ректификационной колонны принимает вид [c.23]

Рис. У.5. Основные размеры натурной модели массообменной ступени роторной колонны

С целью определения влияния конструктивных элементов на характер циркуляции жидкости на ступени были проведены опыты с использованием натурной модели массообменной ступени колонны диаметром 400 мм (рис. У.5). Исследовалось влияние частоты вращения, глубины погружения пакета конусов в жидкость, диаметра заборной чаши на производительность пакета конусов и характер движения жидкости в массообменной ступени. [c.152]

Не останавливаясь подробно на моделях массообменных процессов, ограничимся сравнительно простыми случаями и лишь несколькими основными вопросами, относящимися к описанию абсорбции и ректификации бинарных смесей. [c.140]

В большинстве случаев перемешивание среды оказывает существенное влияние на процессы переноса теплоты и массы. Поэтому существующие модели тепловых п массообменных процессов тем или иным способом учитывают эффект перемешивания среды в аппарате. Одной из таких моделей является одномерная диффузионная модель массообменного процесса в колонном аппарате [c.39]

Опыты проводились на натурных моделях массообменных ступеней роторных колонн диаметром 0,3 0,4 0,6 м. [c.57]

Поверхность контакта фаз, зависящая от гидродинамики процесса, относится к управляемым переменным (например, расход газа и жидкости). Эти параметры в процессе эксплуатации могут изменяться в достаточно широких пределах, но их значения не должны выходить за пределы допустимых. По суш,е-ству, спроектировать массообменный процесс — это так организовать поверхность контакта фаз и управлять ею, чтобы обеспечить заданную степень извлечения целевых компонентов при изменяющихся условиях эксплуатации. Однако необходимо заметить, что пока не существует удовлетворительных ни физических, ни математических моделей, позволяющих надежно определять вклад конструктивных и гидродинамических факторов в организацию массообменной поверхности. И поэтому всякий раз приходится прибегать к сугубо эмпирическим методам. [c.56]

Модель Хигби не учитывает явным образом конвективный массообмен и отражает больше качественную, а не количественную сторону процесса переноса в сплошной фазе. Однако идеи пенетрационной теории оказались полезными и в дальнейшем применялись в работах [228— 233] и многих других. [c.174]

МАССООБМЕН С БЫСТРЫМИ НЕОБРАТИМЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ В ПРИБЛИЖЕНИИ ПЕНЕТРАЦИОННОЙ МОДЕЛИ [c.296]

При сохранении химического подобия на геометрию и режим теплопередачи также накладываются определенные ограничения, но они не являются столь жесткими, как в случае динамического подобия. В табл. 76 приведены геометрические соотношения для гомогенных и гетерогенных реакторов при двух различных соотношениях между размерами частиц и объемом аппарата. Аналогично, в табл. 77 показаны характеристики теплопередачи через стенки сосуда для модели и прототипа, объемы которых находятся в отношении 1/Х . В обеих таблицах диффузионный массообмен не учитывается. [c.347]

В тех случаях, когда такие физико-химические явления, как растворимость, массообмен и т. д., оказывают существенное влияние на кинетику, они тоже могут быть учтены подобными же методами. Дифференциальные или алгебраические уравнения, описывающие эти явления, включаются в модель, подготовленную для вычислительной машины. Таким образом, коэффициент массопередачи становится еще одной постоянной, которая должна быть определена путем сравнения машинных решений с экспериментальными данными до тех пор, пока не будет получена наилучшая сходимость. [c.38]

Для количественной оценки эффекта продольного перемешивания в колонных аппаратах предложен ряд методов, базирующихся на различных физических моделях гидродинамической структуры потоков. К большинству колонных аппаратов, используемых в химической технологии, применимо несколько взаимосвязанных типовых моделей, представляющих с рой частные случаи единой обобщенной модели. Анализ работы колонных аппаратов с учетом гидродинамической структуры потоков позволяет путем сочетания наиболее благоприятных тепло- или массообменных характеристик одного из них и гидродинамической обстановки в другом подойти к созданию новой оптимальной конструкции. [c.9]

Распределение времени пребывания частиц потока (жидкости, газа или сыпучего материала) в аппарате и параметры моделей продольного перемешивания определяют экспериментальным путем. Для этой цели получили широкое распространение методы нанесения возмущения в определенном сечении потока и фиксирования вызванных им последствий (отклика системы) в другом сечении. Возмущающий сигнал может быть различным по форме и по физической природе. Наибольшее распространение получили импульсная и ступенчатая формы возмущений, значительно реже применяют возмущающий сигнал циклического вида. В качестве сигнала в поток вводят трассер (индикатор краситель, солевой раствор и т. п.), химически не взаимодействующий со средой и не участвующий в массообмене. [c.36]

Рассматриваемая модель, впервые предложенная для каскада реакторов с мешалками, описывает состояние потока в секционированных колоннах, между секциями которых нет рециркуляционных потоков, а внутри каждой секции достигается полное перемешивание. Модель можно использовать в расчетах тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. [c.116]

Изложенное не исключает, однако, возможности использования ячеечной модели для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. Ниже будет показано (см. гл. VI), что в ряде случаев расчет по ячеечной, диффузионной и рециркуляционной моделям приводит к практически одинаковым результатам. [c.118]

Для исследования продольного перемешивания s экстракционных колоннах с отстойниками на основе рециркуляционной модели структуры потока используется [43] схема модели по рис. IV-21. Здесь рабочая часть колонны объемом Vp представляет каскад из п последовательных ячеек полного перемешивания с транзитным потоком V и рециркуляционным потоком между ячейками ш. Для учета влияния на кривые отклика отстойной зоны она представляется в виде ячейки объемом Уот со средней концентрацией трассера Сот. Между отстойной зоной и последней, л-й, ячейкой рабочей части колонны происходит массообмен за счет конвективных потоков жидкости (Ост. [c.139]

Массообмен при встречном движении фаз на основе рециркуляционной модели продольного перемешивания [c.209]

Массообмен при встречной движении фаз на основе ячеечной модели продольного перемешивания [c.221]

В ходе расчета массообменной колонны особая точность требуется при нахождении выходных концентраций, предопределяющих степень извлечения. Сравним значения последней, рассчитанные по точным моделям (диффузионная, рециркуляционная) и по упрощенным моделям при линейной связи равновесных концентраций. Установим также форму связи между параметрами этих моделей, обеспечивающую достаточную точность расчетов при замене сложных моделей упрощенными. [c.231]

Нами рассмотрены основные теоретические модели структуры потоков в распространенных конструкциях колонных аппаратов химической промышленности, методы экспериментального нахождения параметров моделей и количественные зависимости для последних. Изложены методы расчета массообменных и реакционных колонн с учетом реальной структуры потока. В заключение представляется целесообразным остановиться на следующих основных моментах. [c.251]

Наконец, на рис. 5.5 показана структурная схема математической модели застойной (непроточной) зоны. Нестационарный процесс в непроточной зоне определяется тремя факторами 1) массообменом с проточной зоной 2) массообменом с поверхностью зерна катализатора 3) массоемкостью. На переходные режимы в [c.223]

Массообмен в напорном и дренажном каналах определяется конвекцией и диффузией. Структура потоков в этих каналах может приближаться к предельным моделям идеального вытеснения или смешения чаще же она представляет более сложную модель, учитывающую влияние продольного и поперечного перемешивания. Массоперенос в мембране определяется типом мембраны (см. гл. 1) и может быть только диффузионным или же диффузионным и фазовым одновременно, как в пористых мембранах и пористой основе асимметричных мембран. [c.157]

Особо следует отметить, что при построении моделей псевдоожиженных систем (образование и движение газовых пузырей и поршней, массообмен, химические превращения) авторы базируются на двухфазной теории, иногда в наиболее примитивной ее форме. Критически относясь к такому подходу, позволю себе остановиться на следующих двух моментах [c.10]

В данном разделе рассмотрен лишь ряд наиболее прость[х математических моделей ректификационной колонны для разделения бинарной смеси и одного из случаев организации процесса экстракции с перекрестным током, которые не претендуют на высокую точность математических оиисаний, но тем не менее дают возможность иро-иллюстрировать общий подход к построению математических моделей массообменных процессов. [c.66]

Составы продуктов разделения зависят от соотношения расходов материальных потоков в колонне (флегмовых чисел) и ее разделяющего действия. Последнее чаще всего выражается числом теоретических ректификационных тарелок или числом единиц переноса массы, требующихся для получения продуктов разделения заданного состава при определенном флегмовом числе. Под теоретической тарелкой понимается идеализированная модель массообменного устройства с идеальным перемешиванием жидкости и пара. Покидающий такую тарелку пар находится в состоянии равновесия с находящейся на тарелке жидкостью. [c.25]

Весьма часто в математические модели массообменных колонн вводят допущение о достижении межфазного равновесия на тарелках [315, 319—331]. В. М. Платонов и Б. Г. Берго применили концепцию теоретической тарелки при моделировании различных колонн со ступенчатым контактом фаз [3]. Как показывает анализ, такое допущение при моделировании десорбционных колонн аммиачно-содового процесса неприемлемо, поскольку к. п. д. тарелок этих колонн, принятый по парогазовой фазе, составляет 0,3—0 6, расчет же по теоретическим тарелкам теплообменника дистилляции приводит к нереальным результатам [6]. Так, по экспериментальным данным СОг ТДС десорбируется до установленной нормы на 10— 1Е тарелках и в верхней части ТДС происходит абсорбция N11 яшдкостью, тогда как расчет показывает, что десорбция СОг закап- чивается на второй теоретической тарелке и абсорбции NHз не наблюдается. [c.172]

В данном параграфе исследуется модель массообменного процесса [34, 53] для случая разделения близкокипяш их компонентов, что имеет место, например, в ректификационных колоннах четкого разделения. Такой процесс описывается следуюш,ей системой дифференциальных уравнений в частных производных [47] [c.53]

В /чебном пособии рассмотрены основные понятия и определения, принятые в моделировании химико-технологических процессов на ЭВМ. Приведены методы построения математических моделей. Рассмотрены типовые модели структуры потоков в аппаратах и математические описания некоторых химических, тепло-обменных и массообменных процессов. [c.2]

Масштабирование массообменных аппаратов. Аппараты, в которых основным процессом является массоперенос, масштабировать очень трудно. Большие сложности вызывает сохранение гидродинамического подобия, поскольку в этом случае приходится иметь дело с двухфазным потоком. Критерии подобия движения фаз различны и при использовании одних и тех же веществ в модели и образце приводят к противоречивым условиям увеличения масштаба. Большое разнообразие массообменных аппаратов не дает возможности вывести общие правила масштабирования, поэтому мы ограничимся примером повышения масштаба абсорбционной колонны с насадкой. Движение газа в колонне обусловлено разностью давлений на входе и выходе. Критерий Рейнольдса, отнесенный к эффективному диаметру насадки dz и массовой скорости газа G, характёризует подобие движения потоков [c.456]

В гл. 4-8 рассмотрены массотеплообмен и массообмен, осложненный необратимыми и обратимыми химическими реакциями в сплошной или дисперсной фазах в общем случае соизмеримых сопротивлений фаз. До последнего времени в монографиях и руководствах по химической технологии массообмен, осложненный химическими реакциями, рассматривался в приближении пленочной или пенетрационной моделей, имеющих ограниченную применимость. Кроме того, в приведенных в литературе методах расчета определялся только коэффициент ускорения, полученный при условии постоянства концентраций в сплошной и дисперсной фазах. В данной книге приводятся математические модели. [c.3]

Массообмен с учетом циркуляции. В разделе 4.4 модель Кронига, Бринка, предложенная авторами для внутренней задачи при больших значениях критерии Пекле, была обобщена на случай соизмеримых сопротивлений фаз при постоянной концентрации сплошной фазы. Проведем дальнейшее обобщение модели применительно к массотеплообмену в колонном аппарате. [c.303]

Если определяющими процесс условиями являются теплопередача или диффузионный массообмен, требуется рассмотрение динамического подобия, так как коэ( )фициенты обоих процессов зависят от числа Рейнольдса. Изучение одного только химического подобия будет достаточным, если скорость процесса определяется скоростью химической реакции. В таком случае достаточно равенство критерия Дамкелера гЫСи. В этом комплексе выражение Ыи—время пребывания смеси в зоне реакции. Таким образом, химическое подобие достигается при условии, что скорость реакции, время пребывания и начальные концентрации одинаковы в модели и в прототипе. Используя закон действия масс для реакции л-го порядка [c.347]

Количественные характеристики структуры потока, определяемые интенсивностью продольного перемешивания (параметрами модели), используются для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. При таких расчетах различные модели могут привести к практически одинаковым результатам, если эти модели формально адекватны друг другу и потоку в аппарате, т. е. совпадают функции распределения времени пребывания. При формальной адекватности можно, установив эквивалентные соотношения между параметрами сложной и более простой модели, вести расчет аппарата по уравнениям более простых моделей. В связи с этим рассмотрим возможность аппроксимации двухпараметрической комбинированной модели структуры потока более простой — однопараметрической диффузионной модедью. Для этой цели необходимо установить эквивалентную связь между параметрами обеих моделей. [c.95]

Массообмен при встречном движении фаз на основе диффузионной модели продольного перемепшвания [c.216]

Заметим, что при лабораторных исследованиях (когда обычна Ре<16) удобно разбить рабочую часть массообменной колонны на 8—10 равных участков и, отобрав пробы из их середины, рассчитать параметры по рецирскуляциоиной модел1И. Далее, пользуясь уравнением связи параметров моделей, можно определить Ре. [c.244]

Рассмотренная модель заполнения льдом единичной щелевой поры (рис. 6.5) легко обобщается на другой важный случай, отвечающий массообмену между талой и мерзлой зонами пористого тела (например, грунта). Для перехода к этому случаю достаточно принять для одной из прослоек следующие условия П2 = Р2—Ро = 0 Т2 = То. Этим условиям отвечает реальная ситуация, показанная на рис. 6.6. Здесь температура То отделяет талую зону / от расположенной выше зоны /I, где линзы льда сосуществуют с незамерзающими прослойками при ТсТо. Поскольку толщина линз мала ло сравнению с расстоянием от линзы до талой зоны, можно считать температуру ограничивающих данную линзу прослоек одинаковой. Это позволяет рассчитать процессы массообмена между талой и мерзлой зонами, используя записанное применительно к данному случаю уравнение (6.5) [c.108]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Рис. 4.27 дает представление о характере изменения коэффициента извлечения /Си с ростом давления в напорном канале, при этом имеется возможность сравнить процессы при одностороннем и двустороннем проницании, при вынужденном и смешанноконвективном движении газа с моделью идеального вытеснения (кривая 1). Видно, что внешнедиффузионное сопротивление резко снижает массообменную эффективность мембранного разделения, причем наблюдается максимум зависимости К = Р ). Положение максимума смещается в сторону больших давлений при интенсификации процесса массообмена в результате свободной конвекции, а также при двустороннем расположении мембраны в канале. С ростом коэффициента деления 0 смещение максимума зависимости Ka f Pf) имеет более сложный характер при увеличении 0 от О до 0,5 оптимум смещается в сторону более низких давлений — это область нарастания внешнедиффузионных сопротивлений (см. рис. 4.26). Далее, с ростом 0, оптимальное значение давления Р смещается в сторону больших значений — здесь влияние массообмена в газовой фазе падает вследствие истощения смеси. В гл. 7 дан анализ влияния массообменных процессов в каналах на энергетику мембранного разделения газов, который, позволит дать рекомендации по выбору оптимального давления в аппаратах. [c.156]

Реальные процессы в реакционно-диффузионных мембранах гораздо сложнее рассмотренной модели, поскольку проницание компонентов взаимозависимо, например, через определенные звенья в цепи химических превращений. Кроме того, в мембране, наряду с сопряженным механизмом, существует пассивный несопряженный массоперенос химически несвязанного компонента газовой смеои. Это усложняет анализ энергетической эффективности мембранного процесса, но основной вывод сохраняет силу, а именно энергетическое сопряжение массопереноса и химического превращения позволяет радикально улучшить массообменные характеристики при сохранении достаточно высоких значений энергетической эффективности чем выше степень сопряжения, тем значительнее этот эффект. Справедливости ради следует отметить, что противоположные тенденции изменения массообменных и энергетических показателей мембранного процесса сохраняются в реакционно-диффузионных мембранах, хотя на более высоком уровне совершенства процесса. [c.253]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология