Процессы масштабирование

Переходя от одной стадии процесса масштабирования к другой, следует также помнить что детали и устройства, хорошо работающие в одних условиях, при изменении объема производства могут оказаться полностью непригодными. Эти вопросы, безусловно, очевидны для опытного технолога, однако начинающие исследователи нередко не учитывают эти простые соображения. [c.44]

В случае гетерогенных реакций, при проведении которых на ход процесса влияет массообмен через межфазную поверхность, достижение одинаковых скоростей реакции требует дополнительного соблюдения равенства межфазной поверхности, рассчитанной на единицу объема реакционной системы. При разборе масштабирования аппаратов с мешалками было показано, что для выполнения этого условия необходимо сохранить геометрическое подобие аппаратов и равенство расхода мощности на перемешивание в расчете на единицу объема системы. При этих предположениях трудно соответствующим образом повысить интенсивность теплообмена в образце и практически возможен некоторый отход от геометрического подобия с целью увеличения поверхности теплообмена в аппарате большего масштаба. - [c.472]

Коэффициенты устойчивости процесса. Масштабирование экзотермических процессов возможно с введением понятия коэффициента тепловой устойчивости. Под коэффициентом тепловой устойчивости процесса р понимается отношение тангенса угла наклона линии 1 а 2) расхода тепла (за счет хладоагента и изменения энтальпии) к тангенсу угла наклона линии (1д а ) прихода тепла (в результате реакции) в точке пересечения этих линий в системе координат Т—Q (температура — тепло). [c.421]

Наиболее целесообразным представляется следующий способ действия. После разработки технологической концепции следует выделить те единичные элементы процесса, для которых аппараты могут быть спроектированы в промышленном масштабе непосредственно на основе лабораторных исследований. Масштабирование остальных элементов процесса необходимо проводить эмпирическим способом, применяя, однако, современные методы математической обработки экспериментальных данных и используя все возможности рациональной экстраполяции результатов для максимального ограничения числа этапов масштабирования. Важную роль при этом играют опыт и интуиция исследователя и проектировщика. [c.442]

По оценке, основанной на результатах немногочисленных экспериментов на лабораторном оборудовании, переход на новый носитель увеличит выход продукта на 4% и удлинит срок службы катализатора на 50%. Однако информация, на которой базируются эти оценки, настолько недостаточна, а процесс масштабирования связан со столькими непредвиденными обстоятельствами, что реальные показатели могут си.льно отличаться от предварительных, может быть, даже вдвое. Влияние подобных неопределенностей на оценку проекта рассматривается в подразделе Анализ чувствительности . [c.89]

Теперь поближе ознакомимся с различными аспектами процесса масштабирования, начав с рассмотрения вопросов безопасной эксплуатации, так как пренебрежение этими факторами чревато катастрофическими последствиями для всего проекта. [c.195]

Еще более впечатляющим является процесс масштабирования для явления десорбции в условиях образования границ зон ионов применительно к колонкам, полностью насыщенным выделяемым веществом. В этом случае (рис. 4.6) с увеличением высоты колонки растет концентрация выделяемого вещества в элюате, снижается [c.162]

Опытные частоты колебаний изотопомера N14 не включались в процесс масштабирования. Для этого изотопомера согласие вычисленных частот с экспериментальными оказалось очень хорошим, что можно рассматривать как дополнительное подтверждение надежности полученного силового поля. [c.126]

Если предварительный анализ подтвердил целесообразность принятой схемы, нужно провести дальнейшие исследования, направленные на развитие метода. Теория моделирования процессов дает возможность установить, какие единичные элементы процесса должны быть изучены в несколько последовательных этапов с целью их масштабирования (четверть- и полупромышленный масштаб опытного производства, пилотная установка), а также какие [c.12]

При правильном планировании эксперимента должны выполняться два первых требования. При масштабировании процесса особенно важны требования, перечисленные в пунктах 3 —5 (см. раздел X). - [c.23]

Существующие теория и методы расчета процессов тепло- и массообмена в колонных аппаратах базируются, как известно, на схеме идеального противотока. Степень отклонения реального профиля концентраций от гипотетического может быть весьма существенной и зависит от ряда факторов, к числу которых отно- сятся конструктивные особенности аппарата, физико-химические свойства взаимодействующих потоков, их рабочие скорости и др. Таким образом, метод масштабирования колонных аппаратов является заведомо некорректным, если при его использовании не учитывается явление продольного перемешивания. [c.9]

Расчетные методы масштабирования основаны на описании всех явлений процесса с помощью математических зависимостей (чаще всего —дифференциальных уравнений). Набор таких уравнений называется математической моделью процесса. Эта модель позволяет рассчитать установку любого выбранного масштаба, в том числе и промышленного. [c.441]

Все это привело к тому, что расчетные методы масштабирования эффективно используются лишь для проектирования относительно простых и хорошо изученных единичных процессов, например теплообмена, некоторых массообменных процессов, простых химических превращений в гомогенных системах и т. п. [c.442]

Масштабирование с применением теории подобия является общим случаем моделирования. Ниже будет показано, что соблюдение полного подобия чаще всего не позволяет сохранить оптимальных параметров процесса, полученных в меньшем масштабе. Например, если мы определили в модели оптимальное распределение [c.444]

МАСШТАБИРОВАНИЕ ЕДИНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, В КОТОРЫХ ХОД ПРОЦЕССА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ФИЗИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ [c.446]

Для повышения масштаба простых единичных процессов, таких как транспортирование материалов, массообмен или разделение веществ, можно пользоваться расчетными методами. Однако во многих случаях, когда применяются аппараты новых типов, сложные многофазные системы или вещества с недостаточно исследованными физико-химическими свойствами, приходится использовать моделирование как более точный метод масштабирования. [c.446]

Сложнейшей проблемой принципиальной разработки технологического процесса является масштабирование. В химической промышленности невозможно арнведенне лабораторных процессов к промышленным посредством точного копирования лабораторных установок. Переход от лабораторных условий к производственным означает такую перемену масштабов, что возникает целый ряд сложных инженерных проблем, которые невозможно учесть на стадии лабораторных исследований основные факторы, влияюшие иа процесс, безопасность эксплуатации, проектирование оборудования, транспортировка продуктов, стоки и выбросы, период действия катализатора, предельно допустимые концентрации нежелательных примесей и т. д. Более высокие скорости, температуры и давления, изменение закономерностей протекания процессов с увеличением масштаба установки, значительные различия в сырье и материалах — все это обусловливает невозможность непосред-ствепиого перехода от лабораторных исследований к производству. [c.92]

Расчет промышленных реакторов непосредственно по данным лабораторных исследований возможен только в простых случаях, например для изотермических или адиабатических реакций в гомогенной среде. Выше уже указывалось, что нужно проводить исследования в промежуточном масштабе. Необходимые для проектирования данные находятся при исследованиях ь полупромышленной или опытной промышленной установках в виде эмпирических зависимостей выхода химического превращения от параметров работы реактора. Нашей целью в основном является достижение в большем масштабе оптимальных условий, полученных в меньшем масштабе. Как и при масштабировании единичных типовых процессов, в этом случае можно использовать теорию подобия. [c.461]

Кинетические коэффициенты процессов тепло- и массообмена, а также химических реакций, базирующиеся на модели идеального противотока, характеризуют не истинные, а лишь кажущиеся скорости протекания этих процессов и не могут быть приняты ни для моделирования и масштабирования лабораторных моделей, ни для оценки эффективности действующих, а также выбора и проектирования новых промышленных аппаратов. Надежными являются лишь те кинетические параметры и зависимости, которые [c.8]

В книге рассмотрено применение методов физического и математического моделирования для решения ряда технических проблем, возникающих в инженерной практике при разработке, масштабировании и управлении химическими процессами нефтепереработки. [c.4]

При решении задачи проектирования ХТС наряду с методом математического моделирования широко применяется метод физического моделирования. Метод физического моделирования используется для нахождения границ деформации коэффициентов уравнений априорной математической модели (в ряде случаев определяются и границы деформации функционального вида этих уравнений). Тем самым указанный метод применяется для масштабирования технологических процессов и аппаратов реальной ХТС, созданной на основе принятой априорной математической модели, и для установления адекватности этой математической [c.50]

Физическое моделирование. Масштабирование. Сущность физического моделирования заключается в решении двух задач 1) в нахождении постоянных в критериальном уравнении, которыми описана физическая модель процесса, 2) в построении модели. Если рас- [c.128]

Чтобы возможно было моделирование, необходимо закономерности процесса выражать или в форме критериального уравнения, или в форме уравнения, связывающего безразмерные отношения. Последний вид уравнений наиболее типичен для процессов массопередачи в двухфазном потоке. Таким образом, построение физической модели основывается на использовании установленной критериальной зависимости. При этом могут быть созданы две модели 1) геометрическая модель для различных физических систем 2) геометрическая модель для одной и той же физической системы, но в пределах одного класса явлений (масштабирование). [c.130]

Аппараты кипящего слоя постоянного сечения или несколько расширяющегося по высоте широко применяются в крупнотоннажном производстве цветной металлургии и химической промышленности [37]. Основными достоинствами таких аппаратов при проведении процессов обезвоживания и грануляции неорганических солей с достаточно высокими температурами плавления являются простота конструкции и легкость масштабирования. Последнее было подтверждено почти полным совпадением закономерности динамики, гранулометрического состава и параметров устойчивого режима в подобных аппаратах о сечением решетки от 0,006 до 8,2 м . К основным недостаткам аппаратов кипящего слоя можно отнести невозможность повышения скорости, трудность обработки поли-дисперсных систем и недостаточную интенсивность гидродинамического режима вблизи решетки. Аппараты со значительным углом [c.98]

Кроме того, часто существует связь между приготовлением массы, из которой формуют катализатор, и самим процессом формования. Успешное масштабирование может зависеть от введения связующих материалов, порообразователей или от таких предварительных стадий формования, которых не было при лабораторном приготовлении катализатора. [c.46]

МАСШТАБИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В РЕАКТОРАХ [c.82]

Иногда при практических расчетах методы переменной метрики не дают удовлетворительных результатов вследствие ошибок округления, возникающих в процессе счета на ЭВМ, или неудачного начального масштабирования параметров. В результате некоторые из матриц Нк оказываются вырожденными или не удовлетворяют условию положительной определенности. [c.212]

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]

Описываются исследования предаварийных режимов потенциально опасных процессов на физических моделях — лабораторных и пилотных установках. Эти исследования дают возможность отработать методику эксперимента, обеспечивающую получение информации о нужных параметрах в условиях безопасности, а также установить количественные соотношения параметров предаварийного режима процессов. В этой связи описаны лабораторные и пилотные установки, на которых производились исследования потенциально опасных процессов нитрования и магнийорганического синтеза. На лабораторных установках удается получить качественную картину поведения процесса в предаварийных и даже в аварийных режимах и накопить необходимые данные для конструирования пилотной установки. На пилотных установках выявляются количественные соотношения с учетом требований масштабирования и с обеспечением безопасности. Последняя достигается применением особых методов ( метод искусственного снижения опасности ) и резервированием избыточной мощности защитных воздействий. В книге описаны также методы термоаналитических исследований химических процессов, позволяющие получить необходимые (и обычно отсутствующие у технологов) данные о кинетике процесса. Эти данные крайне необходимы для исследования процессов методами математического моделирования. Параллельное использование действующего объекта, привязанного к ЭВМ, и его модели позволяет максимально приблизить модель к реальности и провести ряд исследований с помощью специально разработанных алгоритмов проверки адекватности модели, оптимизации и других, [c.8]

Если промышленные исследования потенциально опасных процессов, проводимые либо без введения искусственных возмущений, либо с малыми детерминированными возмущениями, позволяют получать информацию о протекании процесса в нормальном режиме и выявить некоторые каналы возмущения и успокоения, то метод физического моделирования дает представление о полной качественной картине возникновения и развития аварийной ситуации, возможностей ее контроля и ликвидации. Наряду с этим устанавливаются количественные зависимости, которые методом масштабирования или другими специальными методами переносятся на промышленные реализации процесса. [c.170]

Многие единичные процессы (например, теплообмен, ректификация, осаждение и т. д.) изучены настолько полно, что на основе лабораторных исследований можно без большого риска сразу же рассчитывать аппараты промышленного масштаба. Следовательно, при этом отпадает необходимость проведения исследований в четверть- и полупромышленном масштабе (если, конечно, нет необходимости определения эффектов продолжительной работы всей непрерывнодействующей установки). Другие единичные элементы процесса, масштабирование которых вызывает затруднения (например, кристаллизация, процессы в гетерогенных системах), а также сложные химические превращения должны, как правило, исследоваться во всех запланированных промежуточных масштабах. [c.441]

Иногда утверждают, что масштабирование необходимо только в силу того, что для освоения новой продукции ее потенциальными потребителями нужно время. Однако не только экономические причины определяют необходимость масштабирования. В процессе масштабирования обычно выявляются и решаются технологические и технические проблемы, которые при малом объеме производства и на лабораторных стадиях разработок остаются незамеченными. Таким образом, масштабирование является необходи- [c.42]

Опытные частоты колебаний изотопического типа - N4 не включались в процесс масштабирования. Как видно из табл. 1 для этого изотопического типа согласие вычисленных частот с экспериментальными оказалось очень хорохпим, что можно рассмафивать как дополнительное подтверждение надежности метода масштабирова- [c.66]

В пособии рассматриваются современные представления о равновесии и диффузии в бинарных и многокомпонентных системах. Излагаются гидродинамические основы однофазных и двухфазных систем. Даны принципы математического моделирования процессов массопередачи. Впервые систематизируются математические модели и алгоритмы расчета процессов абсорбции, ректификации и экстракции. Описываются основные типы диффузионньгх аппаратов, приводится их расчет, моделирование и масштабирование. Дается сравнительная оценка различным конструкциям диффузионных аппаратов. [c.2]

На основе кабинетных и лабораторных исследований проводится первая принципиальная разработка процесса. Основной проблемой прн этом является масштабирование, т. е. переход от лабораторных условий к производствепиым. Здесь решаются такие вопросы, как безопасность, т. е. выявляются все возможные причины пожаров и взрывов, токсичность производства, шумы, запахи, стоки и выбросы. [c.234]

Обязательным условием общего системного анализа технологического процесса является количественное описание взаимосвязей потоков сырья, продуктов, вспомогательных веществ и отходов на протяжении всего процесса. Общепринятым сжатым методом такого описания является схема потоков. Количественная схема также является результатом абстрагирования от реальной действительности и соответствует текущему уровню знаний о процессе. Кроме того, количественные величины относятся только к одной совокупности условий, вследствие чего они мало говорят о влиянии изменения входных потоков, а также рабочих условий на выходные параметры. При наличии необходимых данных можно составить схемы материальных потоков по альтернативным вариантам сочетания входных переменных и рабочих условий. Таким образом, при построении моделей процесса основная проблема заключается в описании аппаратов, входящих в технологическую схему производства, с помон1,ью систем уравнений, достаточно простых для того, чтобы задача составления полной схемы материальных потоков оставалась практически разрешимой. Для решения задач масштабирования и получения надежной информации для проектирования нового промышленного производства и последующего управления им важное значение имеет опытно-промышленная стадия разработки процесса. [c.236]

Идеальным было бы такое изучение процесса, при котором можщ) проектировать промышленную установку в любом масштабе на основе теоретических расчетов с использованием данных, полученных при лабораторных исследованиях. Развивающееся в последние годы изучение механизмов процессов переноса количества движения, массы и теплоты, а также кинетики химических превращений позволило разработать расчетные методы масштабирования (методы математического моделирования). [c.441]

Проблемы масштабирования единичных процессов достаточно подробно разбираются в монографиях, посвещенных этим процес- [c.446]

Для достижения таких эффектов необходимо умело сочетать эмпирические исследования с современными математическими методами, позволяющими определить оптимальный вариант технологического процесса в наикратчайшеё время и при разумном риске. В течение последних лет для этой цели разработаны прогрессивные методы, использующие достижения математики и технической кибернетики, — так называемая стратегия разработки систем, или системотехника. Как и при использовании метода масштабирования, в этом случае также составляется математическая модель, но она описывает весь технологический процесс (или наиболее важную его часть) как систему взаимосвязанных элементов. Модель, в которой ряд величин и зависимостей экстраполируется с объекта меньшего масштаба, вносит в проектные расчеты фактор ненадежности. Системотехника включает также способы оценки надежности и принятия оптимальных решений при проектировании в определенных условиях. Важным преимуществом комплексного математического описания процесса является, возможность определения оптимальных рабочих параметров не для отдельных аппаратов, а для всей технологической цепочки как единого целого. Подробное описание математических методов оптимизации, оценки надежности и теории решений выходит за рамки данной книги, поэтому мы вынуждены рекомендовать читателю специальную литературу (см. список в конце книги). Ниже будут рассмотрены основные понятия, применяемые в системотехнике, и принципы разработки систем, а также их моделей. [c.473]

В принципе возможен следующий путь масштабирования колонных аппаратов. На основе физической модели структуры потоков в аппарате данной (конструкции и результатов зкаперименталь-ного исследования его ла(бораторного или укрупненного образца получают зависимости для оценки Еп в промышленном аппарате. Расчет аппарата с учетом кинетических (коэффициенты массопередачи, константы скорости реакции) и найденных гидродинамических ( п) параметров процесса является достаточно надежным. [c.253]

Отмечены в основном вероятностный, а не детерминистический характер процессов фильтрования и повышенная сложность их по сравнению с рядом других процессов химической техники, а также затруднения, связанные с развитием и усовершенствованием теории фильтрования [22] большое несоответствие Kluft) между математическим описанием и практическим осуществлением процессов фильтрования [103] расхождение между теорией и практикой процессов разделения суспензий на фильтре, в частности при масштабировании [126] несовершенство теоретических моделей для решения практических задач фильтрования [19] недостаточное внимание исследованию процессов разделения неоднородных жидких систем по сравнению с другими областями химической техники [139]1 [c.76]

Если речь идет о масштабировании реакторов, то, очевидно, следует сравнивать воспроизводимость тепловых режимов при одинаковом температурном воздействии, т. е. при 0 = idem. Тогда совершенно ясно, что идентичность тепловых режимов в реакторах разных размеров определяется при /гс = onst равенством для процессов теплообмена в сравниваемых аппаратах коэффициентов Т при производной в уравнении теплообмена вида [c.82]

Приведены примеры расчета длины зоны массопередачи по различным уравнениям и сопоставление результатов расчетов с опытными данными по экспериментальному фиксированию длины зоны массопередачи в процессе разделения смеси бензол - и. гептан в жидкой фазе цеолетами ЫаХ, а также масштабирования адсорбционных процессов. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология