Модель пористой среды с застойными зонами

В объемных моделях пористой среды наблюдалась аналогичная структура потока жидкости и газа, заключающаяся в существовании проточных и непроточных (застойных) зон [Иоффе И. И., Письмен Л. П., 1972 Гидродинамическая обстановка..., 1972]. В непроточных зонах при достаточно большой скорости течения существуют вращающиеся и пульсирующие вихри, которые как бы запираются в этих зонах и не могут из них выйти из-за малого диаметра соединительных каналов. Образование застойных зон, как отмечал еще Л. С. Лейбензон [1947], происходит в результате отрыва обтекающей жидкости от поверхности тела, причем за местом отрыва образуется область застойной жидкости, не участвующей в общем течении . Характер массообмена между проточными и застойными зонами при малых скоростях потока обычно предполагается диффузионным, а при больших — вихревым. [c.24]

Справедливость предложенной выше модели пористой среды с проточными и застойными зонами подтверждается результатами исследования кинетики сорбции, и ионного обмена из потока раствора (жидкого и газообразного). В ходе экспериментов исследуется, как меняется во времени количество вещества, поглощенного тонким слоем (в пределе, толщиной в одно зерно) сорбента, вплоть до полного его насыщения. [c.38]

Большое прикладное значение имеет изучение зависимостей коэффициентов диффузии для объяснения существенной разницы между коэффициентами гидравлического сопротивления и тепло,-массообмена для отдельного зерна в свободном потоке и зернистом слое. Так, с помощью релаксационных коэффициентов диффузии можно показать, что при движении в области преобладания вязких сил в пористом слое существуют застойные зоны. Модель пористой среды с застойными зонами хорошо объясняет тот факт, что скорость диффузии в области преобладания вязких сил в основном определяется молекулярной диффузией. [c.38]

Как известно, в диффузионной модели пористая среда рассматривается как гомогенная. В результате описание сложных процессов, которые могут протекать в реакторе, оказывается с математической точки зрения намного более простым, чем в модели, учитывающей конкретный механизм перемешивания. Можно сохранить это важное преимущество и одновременно учесть наличие застойных зон, вводя их непосредственно в диффузионную модель. Это можно осуществить следующим образом. [c.203]

Гидродинамическое перемешивание в модели ячеек с застойными зонами сопоставлено с диффузионным приближением. В случае б-образного введения метки показано, что при достаточно большой протяженности среды распределение концентрации метки на выходе в обеих моделях оказывается нормальным. Из сравнения параметров этих двух распределений найден коэффициент эффективной диффузии или дисперсии. При малой скорости обмена веществом между проточной и застойной зонами коэффициент дисперсии оказывается очень большим. Это накладывает весьма жесткие требования на протяженность пористой среды, необходимую для установления нормального распределения концентрации на выходе. Если пористая среда окажется недостаточно протяженной, то нормальное распределение на выходе не устанавливается. Кривая в этом случае имеет колоколообразный вид с длинным устойчивым хвостом . Произведенный для такого случая расчет показал, что распределение можно представить в виде суммы двух распределений нормального и экспоненциально затухающего. Приведем способ определения параметров пористой среды по экспериментальным данным. [c.212]

Теоретически исследовано продольное гидродинамическое перемешивание в пористых средах. В поток на входе в среду вводится б-образный импульс метки. В качестве модели среды принята модель ячеек идеального перемешивания с застойными зонами. Получено выражение для коэффициента дисперсии. [c.10]

Вместо простой диффузионной модели предложена двухфазная диффузионная модель. Показано, что такой способ описания пористой среды дает результаты, наиболее полно совпадающие с результатом модели ячеек идеального перемешивания с застойными зонами. [c.11]

Отсюда следует, что продольное гидродинамическое перемешивание в рассматриваемом случае не очень длинной пористой среды не может быть описано одной только диффузионной моделью. Если полученная на опыте кривая типа 138, б все же аппроксимируется нормальным законом, то ясно, что такая аппроксимация даст только первую часть распределения (6,83). В этом случае среднее время прохождения частицы через пористую среду окажется равным (1 — а) Ыи. Иными словами, средняя скорость течения получится равной не и, а большей величине и/(1 — а). Это означает, что частицы как бы вообще не заходят в застойные зоны. В этом результате нет ничего удивительного, поскольку нормальная часть распределения (6.83) как раз и описывает именно те частицы, которые проходят через среду, ни разу не побывав ни в одной застойной зоне. [c.197]

Проведенное рассмотрение показывает, что если в пористой среде имеются застойные зоны, то прохождение гармонического сигнала через пористую среду неудовлетворительно описывается простой диффузионной моделью. В этом случае необходимо пользоваться диффузионной моделью с застойными зонами, которая дает очень хорошее совпадение с результатами ячеек идеального перемешивания с застойными зонами. [c.205]

Рассмотрим с учетом полученных выше результатов феноменологические уравнения движения жидкости на основе модели, пористой среды, состоящей из проточных и застойных зон Голубев В. С., 19781]. Рассмотрим линейную задачу фильтрации жидкости по напрвлению оси х. По-прежнему моделируя пористую среду системой из большого числа последовательно соединенных камер, сообщающихся посредством коротких каналов, подразделим объем камеры на проточную зону, в которой происходит поступательное движение жидкости в направлении х, и застойную зону, жидкость которой участвует лишь в конвективном массообмене с проточной зоной. [c.31]

Теперь можно перейти к гомогенному описанию пористой среды, поскольку сравнение с формулой (6.27) показывает, что модель ячеек идеального перемешивания с застойными зонами приводит к тем же качественным результатам. Необходимо только, чтобы обе модели имели достаточно большую протяженность. Для модели ячеек с застойными зонами это выралгается в том, что [c.191]

Мы рассмотрели только два предельных случая. Формула (6.94) при яеобходимости позволяет вычислить коэффициенты дисперсии для промежуточных частот. Однако из уже рассмотренных примеров видно, что диффузионное описание перемешивания в пористых средах отнюдь не является однозначным. Амплитудный и фазовый анализы дают разные значения коэффициентов дисперсии. Кроме того, каждый из этих коэффициентов меняется с изл1енением частоты. Поэтому нам кажется, что исиользоват , диффузионную модель для расчета каких-либо сложных, особенно нестационарных процессов, протекающих в пористых средах, надо с большой осторожностью, отдавая предпочтение везде, где это возмолшо, модели, учитывающей конкретный механизм перемешивания. В данном случае, как это следует из проведенного выше анализа, таковой будет модель цепочки ячеек с застойными зонами. [c.203]