Индикатор в аппарате частиц жидкости

По этим причинам более удобно, а зачастую практически единственно возможно, получать не непосредственную, а косвенную информацию о поле скоростей путем изучения распределения отдельных частиц жидкости по временам их пребывания в аппарате, т. е. выявлять, какая доля потока находится в аппарате то или иное время. Для этого, например, вводят в поток, поступающий в аппарат, примесь какого-либо вещества — индикатора и, анализируя во времени содержание данного веще- [c.118]

Основным методом экспериментального исследования структуры потоков в жидкофазных системах является метод введения в поток различного типа индикаторов с последующим анализом распределения индикатора во времени в определенных точках изучаемой системы. В зависимости от способа введения индикатора и расположения точек его анализа разработаны и способы расчета среднего времени пребывания и дисперсии. Идея метода экспериментального исследования заключена в следующем. Если принять, что индикатор имеет одинаковую физическую природу с элементами потока, то естественно ожидать один и тот же вид функции распределения для частиц индикатора и самих элементов жидкости. К этим же результатам можно прийти, если каким-то образом пометить частицы жидкости на входе в аппарат и регистрировать их по мере выхода. [c.67]

Модель идеального смешения (МИС). Если в аппарат, в котором структура потоков соответствует МИС (например, аппарат с мешалкой) импульсно ввести индикатор (краситель), то весь объем жидкости в таком аппарате мгновенно и равномерно окрасится (начальная концентрация индикатора при этом Со)- После этого концентрация индикатора начнет убывать во времени, так как индикатор непрерывно выносится потоком, а входящая жидкость индикатора уже не содержит. Однако в любой момент времени концентрация индикатора будет оставаться одинаковой во всех точках аппарата. Таким образом, в аппаратах идеального смешения концентрация на входе в аппарат изменяется скачкообразно (мгновенно)-от значений на входе в аппарат (сд) до выходных (или текущих) значений с. Время пребывания частиц потока в аппарате идеального смешения распределено неравномерно некоторые частицы жидкости в результате, например, действия мешалки сразу попадут близко к выходу из аппарата и выйдут из него, а некоторые частицы надолго задержатся в аппарате. [c.86]

Модель идеального вытеснения предполагает, что частицы жидкости во всех точках каждого живого сечения и во всех сечениях потока движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью т, не перемешиваясь, подобно твердому поршню В этом случае время т пребывания всех частиц жидкости в аппарате одинаково и постоянно. Легко видеть при этом, что индикатор, введенный в начальное сечение потока, по истечении времени т целиком окажется в выходном сечении, сохранив свою начальную концентрацию Сд-, выходная кривая представится прямой, параллельной оси с (рис. 1-27, а). Если в аппарате с площадью поперечного сечения / и высотой (длиной) й жидкость перемещается с постоянной скоростью то т = к/ги = = = т. е. время пребывания всех частиц жидкости в аппа- [c.98]

Подойдем к нашему результату с несколько иных позиций. Нельзя упускать из виду, что индикатор как таковой нас совершенно не интересует. Он нужен только для того, чтобы выделить частицы жидкости, вошедшие в аппарат в момент т = 0. И весь опыт с вводом индикатора необходим не сам по себе, а чтобы предсказать, как будет работать аппарат в данных условиях. Теперь можно от результатов опыта перейти к предсказанию, т. е. от прошедшего времени к будущему. [c.47]

Исследование структуры потоков жидкости обычно проводят путем изучения распределения частиц жидкости по времени пребывания. Поскольку перемещение жидкости в вышележащую секцию в рассматриваемых прямоточных секционированных аппаратах происходит путем ее срыва газом с поверхности газожидкостного слоя в зонах пониженного статического давления под отверстиями в полотне тарелки, обратные потоки между секциями отсутствуют уже при скорости газа по сечению аппарата выше 0,4 м/с. В этом случае аппарат можно представить как каскад последовательно расположенных ячеек, между которыми нет рециркуляционных потоков. Перемешивание в ячейках характеризуется общим коэффициентом продольного перемешивания D, включающим в себя коэффициенты турбулентной и осевой диффузии. Известно, [П6], что по виду функции определения времени пребывания частиц в секции можно определить, какая математическая модель (идеального вытеснения, идеального смешения, диффузионная, ячеечная) соответствует процессу в том или ином конкретном случае. Для получения функций распределения времени пребывания используют выходные кривые, получаемые при ступенчатом или импульсном, представляемом в виде б-функ-ции Дирака или периодически изменяющемся по гармоническому закону вводе индикатора в аппарат или его модель. [c.186]

По этим причинам более удобно, а зачастую практически единственно возможно, получать не непосредственную, а косвенную информацию о поле скоростей путем изучения распределения отдельных частиц жидкости по временам их пребывания в аппарате, т. е. выявлять, какая доля потока находится в аппарате то или иное время. Для этого, например, вводят в поток, поступающий в аппарат, примесь какого-либо вещества — индикатора и, анализируя во времени содержание данного вещества в выходящей из аппарата помеченной жидкости, находят продолжительность пребывания в аппарате отдельных ее частиц. В качестве индикаторов применяют различные краски, растворы солей, изменяющих электропроводность жидкости, радиоактивные препараты и другие количественно легко обнаруживаемые вещества. Отклик на возмущение, внесенное при этом на входе в аппарат вводом индикатора, представляют в виде кривых зависимости концентрации его в выходящей жидкости от време-ни, которые называют выходными кривыми, или кривыми отклика (см. ниже). [c.122]

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]

Для систем сравнительно простой геометрии (например, ламинарный или турбулентный поток в трубе) можно аналитически рассчитать неравномерность распределения частиц по времени пребывания, исходя из известного профиля распределения скоростей по сечению аппарата. В более сложных случаях для обнаружения возрастной неравномерности элементов потока необходимо каким-либо способом пометить частицы в момент их входа в аппарат, а затем, анализируя меченые частицы, произвести их распределение по возрастам. Обычно это осуществляется введением в поток небольшого количества индикатора, чтобы не нарушить общую гидродинамическую картину течения жидкости (газа), и затем последующим анализом концентрации потока в определенном месте системы. [c.212]

Вследствие сложности конструкции аппаратов, применяемых в процессах химической технологии, и особенностей ввода и вывода из них материальных потоков скорости их движения в объеме аппарата могут быть распределены весьма неравномерно. При этом отдельные частицы находятся в аппарате различное время, что влияет на эффективность проводимого в нем процесса. Описание поля скоростей в аппаратах даже относительно простой конструкции, исходя из уравнений гидродинамики, чрезвычайно затруднительно, а измерение скоростей в различных точках связано с дорогостоящими и трудоемкими экспериментами и не всегда возможно. Поэтому для получения сведений о структуре потоков в аппаратах используется косвенный метод, заключающийся во вводе в аппарат специального индикатора и фиксировании изменения во времени его содержания в выходящей жидкости. [c.178]

Величина С ёд (заштрихованная площадь) характеризует долю общего количества индикатора, удаляемую из аппарата за время 0, или долю жидкости, пребывание которой в аппарате соответствует промежутку времени от 0 до (0- -с 0). За висимость С от времени 0 называется дифференциальной функ цией распределения времени пребывания жидкости в аппарате. Это плотность распределения времени пребывания частиц в ап> парате. [c.47]

Пусть в закрытый аппарат объема V поступает поток частиц (жидкости, газа или сыпучего материала) с расходом L — onst. На входе в аппарат в поток вводят индикатор (трассер), измеряя концентрацию трассера на выходе из аппарата. Обозначим через 0вх(О. 0вых( ) концентрации трассера во входном и выходном потоках. Покажем, что концентрации 0 ВЫХ it) и 0 ВХ t) связаны соотношением [c.281]

Индикатор как таковой нужен только для того, чтобы вьвделить частицы жидкости, вошедшие в аппарат в определенный момент времени. Время пребывания данной частицы жидкости в аппарате предсказать нельзя, это есть случайная величина. [c.623]

В [32] разработана нестационарная двумерная модель турбулентного течения в аппарате с механическим перемешивающим устройством. Она основывается на к-е модели турбулентности и использует подход Лагранжа для движения частиц, вводимых в поток в качестве индикатора поведения перемешиваемой среды. Основным достоинством модели является возможность использования достаточно грубой сетки (20x30), которая тем не менее дает весьма реалистичное описание поведения перемепгаваемой жидкости в аппарате промышленного масштаба. [c.85]

При расчете реальных аппаратов по приведенным уравнениям необходимо введение соответствующих нонравок на степень не-идеальности потока. Для получения информации о характере течения потока в реакторе необходимо проследить путь каждого элементарного объема при его движении через аппарат. Для этого следует установить распределение частиц по времени их пребывания в аппарате. Это осуществляется экспериментально искусственным нанесением возмущений, например введением в ноток реагентов трассера (краска, радиоактивный изотоп, флуоресцирующее вещество и т. п.) и снятием так называемых кривых отклика, показывающих зависимость концентрации трассера на выходе из реактора от времени. Например, если было нанесено так называемое импульсивное возмущение — мгновенное введение трассера в поток, поступающий в реактор идеального вытеснения, через некоторое время то будет обнаружен мгновенный выход всего трассера и затем сразу же снижение его концентрации до нуля (рис. 44, а). Это объясняется тем, что в реакторе идеального вытеснения все частицы движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью, т. е. время пребывания их одинаково. Таким образом, индикатор движется по длине реактора неразмы-ваемым тончайшим слоем и сигнал, получаемый на выходе в момент То, в точности совпадает с сигналом, введенным на входе в реактор при т = 0. Если порцию индикатора, например краски, ввести в реактор идеального смешения( рис. 44, б), то она сразу же равномерно окрасит всю жидкость, находящуюся в реакторе, концентрация ее будет одинакова во всем объеме и соответствовать концентрации на выходе из реактора. Далее концентрация краски в реакторе и на выходе из него будет постепенно убывать, поскольку она выносится выходящим потоком. [c.116]

Для выделения интересующих нас частиц пометим жидкость,- входящую в начальный момент в аппарат. Разумеется, невозможнр пометить каждую молекулу. В опытах поступают так в момент, принимаемый за начало, во входящий поток быстро (теоретически мгновенно) добавляют какую-либо примесь. Подобной примесью (назовем ее индикатором, или меткой) может служить любое вещество, которое легко количественно определяется в жидкости и за время нахождения в аппарате ни с чем не реагирует. Так, к воде можно примешивать раствор красителя, кислоту и т. д. к воздуху — гелий, дым. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология