Фактор масштабирования

Уравнение скорости осаждения используется для расчета фактора масштабирования 2с для центрифуг со сплошным барабаном [22] [c.58]

Другим фактором масштабирования Рс может служить доля объема центрифуги, занятая сконцентрированной твердой фазой, определяемого как [c.58]

Большое значение как при периодической, так и непрерывной организации процесса, имеет характер движения потоков — прямоток, противоток или перекрестный ток. Структура потоков в аппарате (полное вытеснение, полное перемешивание или их комбинация) определяет выбор математической модели процесса, включающей уравнения, описывающие статику и динамику, а также граничные и начальные условия и другие характеристики процесса. Составление математической модели в каждом частном случае ведется в соответствии с системным подходом к процессу процесс разбивают на элементарные стадии, расположенные в иерархическом порядке. На первом уровне математической модели обычно располагают зависимости, описывающие условия равновесия, а также характер химических превращений (если они имеют место). На втором иерархическом уровне описываются закономерности элементарных процессов переноса, идущих в единичном зерне, в одной капле, пузыре и т. п. Третий уровень соответствует моделированию процесса в целом слое, на тарелке и т. д., включая в себя зависимости второго уровня. На четвертом уровне принимается во внимание расположение отдельных слоев, тарелок, теплообменных устройств в целом аппарате (с учетом фактора масштабирования). Пятый уровень включает описание гидродинамики и массообмена в каскаде реакторов или агрегате. [c.74]

Важным фактором, который необходимо учитывать при масштабировании теплообменников, является гидравлическое сопротивление, определяющее расход энергии на перемещение потоков. [c.455]

Факторы, ограничивающие возможность масштабирования трубчатых реакторов. Наиболее важными факторами, накладывающими ограничения на масштабирование с сохранением частичного подобия, являются возрастание сопротивлений движению потока и, в случае контактных реакторов, увеличение разности температур в слое катализатора. При использовании уравнений изменения масштаба, приведенных в этом разделе, сопротивления в образце возрастают по сравнению с сопротивлениями в модели согласно следующим приближенным зависимостям (турбулентное движение) [c.470]

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]

Для двух центрифуг целесообразно рассчитывать соотношение обоих факторов Ес и р и меньшее из них при.менять для масштабирования. Так как при выводе этих факторов принимались некоторые допущения, идеализирующие реальную ситуацию, то их обоснованность при расчете ограничена. При концентрировании сточных вод центрифуги часто рассчитываются [c.58]

Этот расчет предназначен не для проектирования теплообменников, а лишь для иллюстрации факторов, которые нужно учитывать при масштабировании обычных систем теплопередачи. На практике длину трубки могут определять другие факторы. [c.156]

В главе II изложены основы математического описания и моделирования применительно к задачам масштабирования и автоматизации химических процессов и обосновывается возможность получения кинетических данных в ограниченной (локальной) области изменения параметров. В общем случае в качестве уравнений локальной кинетики рекомендуется использовать известные уравнения химической кинетики, введя в них зависимость от факторов, функционально связанных с текущей концентрацией реагирующих веществ. Если при этом под терминами константа скорости и порядок реакции понимать некоторые их формальные значения,.то эти уравнения можно распространить (см. ниже) в локальной области на гомогенные и гетерогенные реакции, протекающие в кинетической и диффузионной областях. Вместе с тем, па основании анализа ряда промышленных химических процессов и основных закономерностей химической кинетики, обращается внимание на то, что известное многообразие кинетических зависимостей и уравнений, отражающих скорость различных по характеру процессов, с достаточной для практических целей точностью можно в большинстве случаев представить уравнением, выражающим образование конечных продуктов реакций, протекающих как бы параллельно. [c.9]

Иногда мы располагаем данными о кинетике того или иного процесса, выявленной по обычно применяющимся методикам. Однако эти данные будучи пригодны при выборе оптимального технологического режима, в большинстве случаев (в особенности для каталитических процессов) недостаточно точны для перехода методами масштабирования от модельных аппаратов к промышленным, а также для оптимизации аппаратурного оформления и автоматизации, и требуют коррекции. Объясняется это тем, что уравнения кинетики, выведенные в лабораторных условиях применительно к широкому диапазону изменения параметров без учета факторов, появляющихся при промышленном оформлении процесса, отражая общие закономерности, не могут обладать необходимой точностью математического описания процесса для рассматриваемых целей. [c.19]

Влияние различных факторов на масштабирование. Очень часто в промышленности две аналогичные реакторные системы работают совершенно различно, например опытный реактор и промышленный реактор, или, более того, два идентичных промышленных реактора не дают одинаковых показателей работы. Эта разница является результатом различия в характере потоков в реакторе, кинетике процесса, эффективности катализатора и т.д. Отделение чистой кинетики от физических эффектов затруднительно. Поэтому прежде всего необходимо использовать ранее описанный (см. стр. 296) метод определения эффективности данного реактора или системы реакторов (последовательных, параллельных и т. д.). [c.420]

Для биореакторов с вращающи мися мешалками, благодаря которым воздух диспергируется в толще культуральной среды, очень часто основным экономическим фактором при масштабировании Является потребление энергии при перемешивании. Б общем виде безразмерное уравнение для двухфазного потока жидкости в емкости с вращающейся мешалкой выглядит следующим образом [c.436]

Допустимо ли истирание частиц Степень истирания должна быть определена за период, равный ожидаемому для рассматриваемого процесса времени пребывания твердых частиц, измерением количества пыли в циклоне, а также по изменению распределения частиц слоя по размеру. Скорость истирания является обратной функцией диаметра отверстия для входа газа и поэтому может быть определена с использованием самого - большого отверстия, допустимого для существования устойчивого фонтанирования. Не нужно никаких поправок на масштабирование при разрушении частиц, однако некоторые факторы качественно обсуждались [c.257]

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]

Один из главнейших моментов разработки процесса — выявление факторов, определяющих скорость процесса в масштабированной установке, и, по мере возможности, количественное определение этих факторов. К подлежащим рассмотрению факторам относятся не только скорости реакции и теплопередачи, но также и скорость массопередачи внутри отдельных аппаратов и устройств процесса и между ними. Можно было бы привести множество примеров того, как заниженные при проектировании размеры клапанов и трубопроводов не позволяли достигнуть высокой производительности всего предприятия, но мы не станем углубляться в эту тематику. [c.199]

С увеличением размеров аппарата уменьшаются соотношения поверхности и объема процессы, скорость протекания которых опре-, деляется проходом через поверхности или реакцией на поверхностях, начинают сильно зависеть от масштабов. Перенос энергии, с которым чаще всего приходится иметь дело при масштабировании, сводится к передаче или отводу тепла этот процесс зависит главным образом от геометрии и все больше затрудняется по мере увеличения диаметра аппарата. Возмоншо, проблема будет сводиться не просто к общему переносу тепла — она может оказаться связанной с градиентом температуры в реакторах этот последний фактор существенно влияет на протекание реакций и их интенсивность. [c.200]

Вся процедура разработки процесса направлена на создание наиболее рентабельного способа изготовления продукта и поэтому, казалось бы, нет никакой необходимости делать особый упор на факторе стоимости при масштабировании. Есть, однако, два момента, которые могут ускользнуть от внимания исследователя, не имеющего опыта работы в промышленности. Прежде всего, надлежит учитывать все — и капитальные затраты, и эксплуатационные расходы. Капитальные затраты на строительство завода часто могут быть снижены за счет увеличения эксплуатационных расходов или увеличения риска получить производственные показатели, не достигающие запланированных. И наоборот, эксплуатационные расходы могут быть сокращены за счет увеличения капитальных затрат. Необходимо найти какое-то компромиссное решение. При этом в первую очередь надо руководствоваться следующим соображением производство, которое не дает продукции, не приносит прибыли с вложенного капитала. [c.211]

Простое измерение скорости получения акролеина и ее зависимости от концентраций пропилена и кислорода может привести к ошибочной оценке величины к для данной химической реакции. Ведь превращение идет через целый ряд стадий, таких, как диффузия реагентов в порах носителя катализатора, адсорбция на поверхности катализатора,, химическая реакция (и, быть может, другие параллельные химические процессы), десорбция продуктов с поверхности и их диффузия из пор. Для того чтобы выделить и изучить эти отдельные стадии, понадобится провести значительную экспериментальную работу на реакторах различных типов. Пока это не будет сделано, найденные величины к будут в лучшем случае отражать суммарное взаимодействие нескольких факторов. И хотя кинетик, разрабатывающий процесс, в конечном итоге нуждается в общих скоростях превращения, он подвергнет себя серьезной опасности ошибиться в расчетах со всеми вытекающими последствиями, если станет пользоваться такой константой при масштабировании, не выяснив вклада отдельных ее составляющих и характера их взаимодействия. [c.227]

Принцип подобия позволяет увеличивать или уменьшать масштабы на основе безразмерных критериев. Наибольшей известностью пользуется критерий Рейнольдса. Прямое масштабирование таких факторов, как объем аппарата, скорость мешалки или расходы потоков, может привести к серьезным ошибкам. Недопонимание принципа подобия способно породить большую путаницу при разработке лабораторного оборудования и экспериментов, предназначаемых для получения проектных данных. Чтобы наглядно убедиться в невозможности применения прямого масштабирования ко всем соответствующим факторам, рассмотрим экзотермическую реакцию в растворе, проходящую в цилиндрическом реакторе тепло отводится частично через стенки реактора, а частично — за счет испарения жидкого растворителя, который затем конденсируется и возвращается в реактор (орошение). Если увеличивать объем реактора путем удлинения при неизменном диаметре, то нам, видимо, удастся сохранить прежнее соотношение поверхности стенок к объему, но при этом останется неизменной и площадь поверхности раздела фаз растворителя. Отвод тепла за счет испарения невозможен без того, чтобы пузырьки пара покидали жидкость, проходя через эту поверхность раздела. При этом может получиться, что нагрузка по пару на единицу площади поверхности возрастет до такой степени, что на выходе из реактора появится пена если же раствор в какой- [c.270]

Другой, более сложный, пример, иллюстрирующий невозможность отыскания подобия, которое охватывало бы все физические факторы одновременно, приводит Бекманн [115], рассматривающий проблему масштабирования процесса полимеризации на основе экспериментов, проведенных на модели аппарата. Для получения значимой информации о важнейших физических факторах эксперименты на модели аппарата необходимо проводить в условиях, отличных от тех, которые будут существовать в масштабе промышленного производства только таким путем можно получить соответствующие проектные данные для промышленного аппарата. При использовании геометрического подобия для достижения соответствия распределений времен пребывания смеси в модели реактора и в производственном аппарате фактически пришлось работать со смесью, обладающей меньшей вязкостью, а для изучения влияния тешературы и концентрации на степень полимеризации — прибегнуть к более высоким скоростям полимеризации. [c.271]

Количественное описание процесса экстракции в различных аппаратах, предсказание их основных характеристик, необходимое для масштабирования промышленных экстракторов, наталкиваются на значительные трудности, обусловленные сложностью и противоречивостью воздействия различных факторов на эффективность процесса. [c.97]

Вопрос о монтаже двух ниток оборудования вместо одной иногда решается без учета экономических факторов и допустимого коэффициента масштабирования. При этом считается, что надежнее работать на двух нитках , чем на одной (защитники двух ниток забывают знаменитый афоризм В. П. Чкалова, летевшего из Москвы в США на одномоторном самолете Один матор — это 100% риска, а два мотора — 200% ). [c.79]

Решение задачи масштабирования экстракционной аппаратуры может быть осуществлено лишь при условии, что физический эксперимент проводится в сочетании с математическим моделированием, при котором степень влияния каждого фактора на процесс изучается дифференцированно (поэлементно) с помощью математической модели. При удовлетворительном совпадении данных моделирования и физического эксперимента создаются предпосылки для расчета оптимальных вариантов использования экстракционной аппаратуры. [c.30]

Приложение теоретических моделей к анализу экспериментальных данных, полученных в промышленных реакторах, связано с преодолением значительных трудностей, обусловленных неидеальным характером течения реакционных потоков и другими факторами. Характер смешения реагентов в большинстве случаев оказывает существенное влияние на МВР продукта, и его необходимо учитывать при масштабировании процесса на основе эксперимента на пилотной установке. [c.131]

Одним из этапов масштабирования является разработка математических моделей химических процессов. Математическая модель химического процесса представляет собой систему дифференциальных уравнений, выражающих физические и химические закономерности изменения отдельных параметров, определяющих ход процесса в целом. Совместное решение этой системы уравнений позволяет изучить влияние различных факторов на процесс расчетным путем до зкспериментальной проверки. [c.404]

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]

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]

Этот временной фактор важен на стадии проектирования псев-доожижепных систем, при их масштабировании. Если, папример, предположить, что рабочая температура равна 700 °С, то после остановки в лабораторном аппарате диаметром 76,2 мм он охлаждается приблизительно за 1 ч, в пилотной установке диаметром 910 мм — за 8 ч, а в промышленном аппарате диаметром 6000 мм — за 48 ч. [c.712]

Каждая микро-ЭВМ в таких системах выполняет одну или несколько функций из набора, который ранее целиком реализовала одна большая центральная машина. Так, например, микро-ЭВМ может служить только для ввода, аналого-цифрового преобразования, линеаризации и масштабирования входных сигналов датчиков или только для целей регулирования. Создание микро-ЭВМ означает расширение сферы действия цифровых вычислительных устройств вплоть до периферийных приборов, т. е. позволяет физически приблизить вычислительные устройства к периферии, источникам и потребителям информации. Благодаря сочетанию вычислительных возможностей, не уступающих большой ЭВМ, с дешевизной и компактностью микро-ЭВМ, стало возможным территориальное рассредоточение вычислительной мощности внутри системы, т. е. переход к децентрализованной АСУ ТП. Надежность децентрализованных систем является решающим фактором при их практическом использованип. В централизованной системе вся ее вычислительная мощность целиком определяется единственной ЭВМ и даже временный выход ее из строя нарушает работу всей АСУ ТП. [c.308]

Изменение масштаба процесса (заметим, что это относится как к его увеличению, так и к уменьшению) подвергает самому суровому испытанию все компоненты модели, полученные экспериментальным путем. Даже такие факторы, как константы скорости химических реакций, которые, как можно было бы ожидать, не должны меняться в зависимости от размеров реактора, не остаются неизменными. Например, селективное каталитическое окисление пропилена с получением акролеина и акриловой кислоты может перейти в цепную реакцию горения с выделением СО2 и СО [118]. В процессах, проте-каюпщх с участием радикалов и характеризующихся влиянием стенок сосудов, форма и размер аппарата становятся существенно важными факторами общей кинетической картины. Только в самых простых случаях, таких, как некоторые гомогенные жидкофазные реакции, можно рассчитывать на то, что кинетических данных, полученных лабораторным путем, будет достаточно для значительного масштабирования. Впрочем, и после того как будет подучена твердая гарантия, что эффект стенок отсутствует и что реакции будут идти с теми же скоростями, а константы скорости останутся прежними, введение в процесс даже такого, казалось бы, безо дного компонента, как перемешивание исходных компонентов, порождает проблему масштабирования. Ведь даже в условиях так называемой гомогенной реакции одно дело перемешивать жидкости в лабораторном сосуде и совсем другое — в реакторе емкостью 20 м . Форма и размер реактора, расположение штуцеров, через которые подаются жидкости, подлежащие перемешиванию, и гидродинамический режим, обусловленный геометрией пространства около ввода сырья, — все эти факторы будут оказывать существенное воздействие на характер перемешивания. [c.258]

При масштабировании реактора на селективность процесса могут оказать влияние два фактора изменение гидродинамич кой обстановки по слою в целом и непосредственно в зоне газораспрв-деле. я. [c.24]

Приближенное масштабирование реакторов возможно по геометрическими режимным параметрам . В качестве основных параметров используем диаметр аппарата а и линейную скорость движения потока йУ. Эти параметры можно применять в виде отношений соответствующих величин в модели и прототипе. В качестве дополнительйых параметров, соотношение которых в модели и прототипе выражается через соотношение основных пара- метров, используется объемная скорость потока Усеи-, геометрический симплекс а//, критерий Ке, критерий Оаг, перепад давления АР и тепловой поток через теплообменную поверхность п(Л а или 11<1ц, где а — коэффициент теплоотдачи и / — фактор теплоотдачи. При этом предполагается, что высота аппарата изменяется пропорционально линейной скорости потока, т. е. что среднее время пребывания в аппарате сохраняется постоянным. [c.332]