Градиент температуры в продольном и радиальном направлениях

При изучении процессов в слое катализатора необходимо учитывать диффузию и теплопередачу. В неподвижном слое катализатора возможно раздельное изучение радиального и продольного переноса вещества и тепла В адиабатическом слое катализатора отсутствует радиальная диффузия и теплопередача, т.к. в нем нет градиентов температур и концентраций в поперечном направлении. Продольный перенос в адиабатическом слое следует учитывать лишь при [c.138]

Исследование гетерогенных течений в каналах (в частности в трубах) не является тривиальной задачей. Изучение движения частиц в поле течения несущего их газа, когда имеют место градиенты осредненных и пульсационных скоростей и температур (в случае неизотермического потока) в радиальном направлении, не простая проблема сама по себе. Градиент-ность профилей осредненных и пульсационных параметров несущего газа ведет к неоднородности действующих на частицу силовых факторов в продольном и радиальном направлениях. Это является причиной формирования существенно неоднородных профилей осредненных и пульсационных скоростей, температур и концентраций частиц. Наличие сдвиговых профилей характеристик частиц существенно затрудняет изучение их обратного влияния на характеристики несущей среды. Таким образом сложность гетерогенных течений в трубах привела к тому, что они остаются малоизученными, несмотря на значительное количество имеющихся исследований. [c.96]

Для интегрирования дифференциальных уравнений при проектировании реактора пригодна одномерная квазигомогенная модель, поскольку благодаря небольшому (менее 3) отношению диаметров трубки и частицы катализатора имеется интенсивное поперечное перемешивание, исключающее радиальные градиенты концентрации и уменьшающее перегревы. Достигается ре-жим, близкий к режиму идеального вытеснения, так как основной градиент температуры сосредоточен на внутренней стенке трубки реактора. В особо важных случаях можно провести проверку, используя двумерную гомогенную модель и интегрируя уравнения в частных производных в радиальном и продольном направлениях методом ортогонального расположения или другими методами. Максимальная температура внутри трубки при устойчивом термическом режиме не должна более чем на 30— 40 °С превышать температуру теплоносителя 78]. Эта максимальная разница температур примерно удовлетворяет условию наклона критерия термической устойчивости 79, 80], выражающегося уравнением [c.245]

Отклонения от модели поршневого режима могут вызываться поперечными температурными градиентами. Если в трубчатом реакторе происходит экзотермическая реакция и тепло от него отводится с помощью некоторого внешнего охлаждающего устройства, тогда в реакторе будет наблюдаться поперечный температурный градиент. И поскольку газ в центре трубки имеет более высокую температуру, чем у стенок, температурный профиль будет иметь параболическую форму, а профиль скорости трубчатого реактора будет неплоским. Если реактор работает в адиабатических условиях, то в этом случае не будет происходить отвода тепла в радиальном направлении. Однако из-за того, что газ вблизи стенки имеет меньшую скорость, чем в центре трубки (вследствие более продолжительного пребывания газа в этой зоне наблюдается большая степень превращения), для экзотермической реакции температура в центре слоя катализатора ниже, чем у стенки реактора и в этом случае наблюдается обратный параболический температурный профиль. Для экзотермической реакции, происходящей в неадиабатических условиях, в которых наблюдается отвод тепла у стенки трубы, влияние поперечного температурного градиента и влияние профиля скорости накладываются друг на друга, в результате чего в профиле температуры наблюдается впадина, соответствующая примерно центру трубы, и небольшой максимум, соответствующий примерно стенке трубы. Когда же имеет место радиальный температурный градиент, то, по-видимому, имеется значительное изменение скорости реакции по диаметру трубы (для большинства простых реакций фактор такого изменения составляет величину 4000 и более), поскольку скорость реакции изменяется в зависимости от обратной абсолютной температуры экспоненциально. Однако существуют приближенные методы обработки расчетных данных при проектировании и для тех случаев, когда в реакторе имеются поперечные температурные градиенты. Их мы рассмотрим в разд. 9.3.2. Частицы катализатора с высокой теплопроводностью и низкой пористостью, как правило, снижают эти нежелательные влияния. Только в тех случаях, когда определенно известно, что условия в реакторе приближаются к изотермическим условиям, можно игнорировать присутствие температурных градиентов в радиальном и продольном направлениях и с достаточным основанием применять модель поршневого режима течения газового потока. [c.394]

Ограничимся рассмотрением случая, когда состав и температура однородны по радиусу. Это означает, что продольная составляющая скорости одинакова в любом поперечном сечении, радиальный градиент температуры, возникающий вследствие теплопередачи через стенку, незначителен и любой процесс продольной дисперсии не зависит от радиуса. При этих условиях не происходит изменения величин вдоль радиуса. Другими словами, радиальная однородность означает, что перенос в поперечном направлении происходит настолько быстро, что сглаживаются любые изменения в радиальном направлении, которые в противном случае могли бы возникнуть. Таким образом, поперечная дисперсия в дальнейшем рассматриваться не будет. [c.200]

Ответ. Установившийся режим—это такой режим, при котором интенсивность тепловыделений в вязкой жидкости равна интенсивности отвода тепла через ограничивающую систему поверхности. Длина системы достаточна для того, чтобы распределение температур и профиль скоростей не зависели от продольной координаты. Поэтому тепловыми процессами в области выхода молено пренебречь. В таком идеализированном режиме теплопередача в осевом направлении отсутствует, поскольку продольный градиент температур равен нулю. Теплообмен между корпусом и движущейся жидкостью имеет место. При этом тепло передается только за счет теплопроводности. В области неустановившегося температурного режима (область входа) распределение температур и скоростей зависит не только от радиальной, но и от продольной координаты. До настоящего времени не получено решения дифференциальных уравнений, описывающих поведение материала в этой области. [c.101]

До сих пор предполагалось, что в ГХПТ температура по всей колонке постоянна в любой момент. Фактически температура может меняться не только вдоль колонки, но также и в радиальном направлении колонки. Продольное изменение в температуре можно обычно устранить путем улучшения конструкции обогрева часто оно не имеет большого значения, так как вводит лишь элемент нелинейности в программу нагрева. Радиальные температурные градиенты неизбежны в ГХПТ для наполненных колонок. Температура в центре насадки отстает от температуры стенок колонки, и разница температур, естественно, будет больше при использовании колонок большого диаметра и при увеличении скорости нагрева. Значение этого эффекта будет исследовано на основе данных Гиддингса [4, 13]. [c.144]