Модель потока неидеального

Модель потока, незначительно отличающегося от потока идеального вытеснения, можно представить себе также в виде ряда проточных реакторов идеального смешения, соединенных последовательно. Эта модель исходит из того, что реактор с неидеальным потоком жидкости может включать / указанных аппаратов, имеющих одинаковые объемы. С-кривая для такой системы аналогична реакции на возмущение аппарата, в котором поток представлен диффузионной моделью (см. рис. IX-12). [c.277]

Наиболее общим методом определения отклонения реального потока от идеального режима является исследование с применением трассирующего вещества. Степень превращения исходного вещества в реакторе с неидеальным потоком может быть рассчитана непосредственно по результатам опытов с использованием трассёра и на основе некоторой модели потока. При этом нужно помнить, что каждая модель отражает действительную картину потока в реакторе с той степенью точности, с которой совпадают функции распределения времени пребывания частиц, полученные для модели и для реального аппарата. Области применения обоих указанных направлений расчета степени превращения веществ в реакторе с неидеальными условиями протекания жидкости указаны в табл. 36. [c.294]

Модель потока с предварительным смешением представляет интерес только для гомогенных систем. Поскольку эта модель изучается с учетом некоторых условных положений л модели, описанные в главе IX, достаточно полно отражают характеристики неидеальных гомогенных систем, мы не будем в деталях касаться указанной модели потока. Однако уравнение (Х,3), примененное для жидкости, находящейся в макросостоянии, определяет гетерогенные системы и в данном случае наиболее полезно. [c.311]

Каскад неидеальных смесителей. Стохастическая модель. Используя стохастическую модель одного неидеального смесителя, каскад смесителей можно представить в виде одной сложной топологической структуры, состоящей из ячеек всех смесителей, соединенных как потоками, циркулирующими внутри каждого смесителя, так и потоками, соединяющими смесители друг с другом (рис. 111-17). При таком представлении каскада неидеальных смесителей легко учесть влияние внешних циркулирующих и байпасных потоков, которые войдут в модель в виде дополнительных элементов матрицы Р. [c.274]

В разделе 11 мы обсудили вопрос о построении моделей, описывающих неидеальные потоки. Здесь будут рассмотрены две простейшие, однопараметрические модели и кратко рассказано о путях построения более сложных моделей. [c.163]

Задаются исходные данные количество и состав питания, число тарелок, свойства компонентов для расчета энтальпии, параметры уравнений для расчета фазового равновесия (в зависимости от применяемой модели для учета неидеальности фаз), КПД тарелок, параметр для оценки точности вычислений, ограничения на качество продуктов разделения и начальные значения температуры и парового потока с первой тарелки. [c.334]

Модель 2. В математическом описании модели 2 учитывается тепловое взаимодействие потоков пара и жидкости по высоте колонны, а также неидеальность смешения жидкости на тарелках. При составлении математического описания приняты следующие допущения [c.310]

Рнс. 231. Зависимость критерия неидеальности смешения для аппаратов с мешалкой, описываемых циркуляционными моделями, от отношения циркуляционного потока к входному [Р) и положений входа и выхода [c.452]

Указанные обстоятельства обусловливают третий подход к синтезу операторов ФХС, основанный на модельных представлениях о внутренней структуре процессов, происходящих в технологических аппаратах. Основу этого подхода составляет набор идеальных типовых операторов, отражающих простейшие физико-хими-ческие явления (модель идеального смешения, модель идеального вытеснения, диффузионная модель, ячеечная модель, комбинированные модели и т. п.). Математическое описание технологического процесса сводится к подбору такой комбинации простейших операторов, чтобы результирующая модель достаточно точно отражала структуру реального процесса [1 ]. Такой подход позволяет сравнительно просто учесть влияние важнейших гидродинамических факторов в системе на макроуровне (зон неидеальности смешения, циркуляционных токов, байпасных потоков и других гидродинамических неоднородностей в аппарате), а также стохастических свойств ФХС (распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате, коалесценции и дробления частиц дисперсной фазы, распределения частиц по размерам, вязкости, плотности, поверхностному натяжению и т. д.). [c.14]

По другим представлениям, неидеальный поток можно считать состоящим из последовательно и параллельно соединенных участков с разными режимами движения жидкости смешанные модели). Ряд моделей оказывается полезнее для объяснения отклонений характеристик потока в трубчатых реакторах или в стационарных слоях зернистого материала от режима идеального вытеснения, в то время как другие модели позволяют удовлетворительно описать отклонения характеристик аппаратов с мешалками от режима идеального смешения. [c.257]

Дэн и Лапидус изучали неизотермический неидеальный поток в реакторах с неподвижным слоем зернистого материала при помощи модели, состоящей из последовательных проточных реакторов идеального смешения. Их модель представляла собой двухмерную сеть реакторов различного объема и служила для описания характеристик реального трехмерного аппарата. Так как концентрация веществ при переходе из одного элемента модели в другой изменялась дискретно, разработанная модель оказалась особенно удобной для исследования процесса на цифровых вычислительных машинах. [c.278]

Для сравнения предложенного критерия и критерия Пекле возьмем ячеечную модель с прямым и обратным потоками, имеюш уго наиболее широкий спектр функций распределения времени пребывания. На рис. П-12 представлены изменения критерия Пекле и критерия неидеальности смешения К в зависимости от числа ячеек т и доли обратного потока а. Для примера найдем оба критерия для аппарата, описываемого моделью, содержащей десять ячеек, и долю обратного потока а, равную 1,6. Критерий Пекле для этой модели составляет 4,8, а предлагаемый критерий неидеальности смешения равен 0,97. Как тот, так и другой критерий показывают, что данная модель близка к модели идеального смешения. [c.133]

Рис. П-12. Зависимость критерия неидеальности смешения К — f (т) я критерия Пекле Ре = <р (т) для аппаратов колонного типа, описываемых ячеечной моделью с прямым я обратным потоками, от числа ячеек т и доли обратного

Далее подробно рассмотрим все три режима, описываемые уравнениями (4.83)-(4.85), (4.87), (4.88) и (4.89)-(4.91), изучение которых должно дать представление об общих свойствах процесса в реакторе. Такие модели иногда называют идеальным реактором . Тем не менее, практика показывает, что они позволяют предсказывать показатели многих реальных промышленных реакторов. Процессы с неидеальным движением потоков в реакторе будут также проанализированы, но качественно, только для понимания влияния неидеальности на показатели процесса. [c.158]

Движение потока внутри реакционной зоны должно определять показатели процесса, ведь даже математические модели идеального смешения и вытеснения существенно различаются. В реальных условиях возможны отклонения от них - неидеальное движение потока. [c.159]

Учет неидеальности потока в реакторе начинается с изучения поля скоростей потока в объеме реактора, которое проводят с привлечением методов механики сплошных сред. Зная структуру потока, можно построить математическую модель процесса в таком потоке. Конечно, она будет сложнее рассмотренных выше моделей. Можно ожидать, что в большинстве случаев результаты расчета реактора с неидеальным потоком будут находиться в области, между двумя крайними режимами -идеального смешения и вытеснения. Наверно, более рациональным будет не столько учет неидеальности потока, а разработка конструктивных решений реакторов, обеспечивающих режимы, близкие к идеальным. [c.183]

Учет неидеальности потока в реакторе включает такие этапы предварительных исследований. Первый этап - установление поля скоростей потока в объеме реактора и других явлений переноса (например, диффузионного). Чаще это эксперименты с прямым измерением векторов скоростей и другие методы аэро-или гидродинамических испытаний. Второй этап - построение модели, наиболее полно отражающей полученную структуру потока и явлений переноса. Конечно, эти модели сложнее рассмотренных. Третий этап - анализ полученной модели с целью выявить роль отклонений от идеальности потока в показателях процесса. Например, такой анализ показал, что диффузионный перенос вдоль основного потока можно не учитывать в практических расчетах, если н//)э > 50, где L - длина реактора. В специальной литературе по химическим реакторам такого рода оценки сделаны. Можно ожидать, что в большинстве случаев результаты расчета реактора с неидеальным потоком будут находиться в области между двумя крайними режимами - идеального смешения и вытеснения. [c.131]

Несмотря на простоту и эффективность рассмотренного выше математического описания структуры потоков для проточных аппаратов и возможных при этом методов моделирования протекающих в нем процессов, существует еще ряд не решенных до конца проблем. Речь идет о поиске математических методов формализованного построения топологических моделей аппаратов конкретной конструкции с учетом особенностей протекающего в нем процесса. Достигнутые в настоящее время успехи позволяют говорить о наличии в нашем распоряжении достаточно универсального метода, позволяющего осуществлять моделирование работы химических агрегатов неидеального перемешивания. [c.660]

При составлении диффузионной модели принимают, что перемешивание фаз описывается теми же уравнениями, что и диффузия вдоль потока. Основными параметрами модели являются коэффициенты продольного Е и радиального Ог перемешивания. Неидеальность структуры потоков может быть приблизительно описана и через эффективный коэффициент диффузии [33, 60, 61] [c.43]

Существует довольно много задач, в которых описание реального потока моделью того или другого идеального оказывается достаточно точным. Если же точность такого приближения недостаточна, то переходят к более сложным моделям неидеальных потоков. Эти модели уже содержат параметры, описывающие характер потока, начиная от однопараметрических моделей и кончая сложными комбинированными моделями, где число параметров может быть велико. Описанию этих моделей посвящен раздел 14. [c.128]

Часто такое пренебрежение неидеальностью потока действительно допустимо, и тогда, разумеется, применять более сложные модели нецелесообразно. Но есть и случаи, когда недопустимо грубо пользоваться приближением идеальных потоков. Поэтому очень важно в каждом конкретном случае оценить возможную ошибку идеализации, обусловливающую неадекватность модели. [c.134]

Модели неидеальных потоков [c.163]

При О < Ре, < сх) имеем промежуточные случаи, приближенно соответствующие тому или иному неидеальному аппарату. Каждый такой случай можно охарактеризовать своей функцией распределения времени пребывания (см. раздел 12). Однако картина здесь сложнее, чем в ячеечной модели в частности, вид функции С (т) зависит от особенностей ввода потока в аппарат и его вывода. При достаточно больших Ре/ (практически при Ре, > 10) дисперсию функции распределения можно приближенно рассчитывать по уравнению [c.73]

Математический аппарат диффузионной модели сложнее, чем ячеечной, но ясность физической картины и близость ее ко многим реальным случаям являются причиной того, что на сегодня диффузионная модель, видимо, наиболее широко применяется для описания неидеальных потоков. [c.74]

Авторы приобрели большой опыт в моделировании ректификационных колонн для разгонки неидеальных многокомпонентных смесей [143, 144] с помощью модификаций метода блочной релаксации [8, 19] и тета-метода, предложенного Холландом [73]. В каждой модели должны быть заданы число тарелок, питающий поток, соотношение потоков продукта и исходной смеси и флегмовое число. Сравнение этих моделей стандартной ректификационной колонны с фактическими производственными данными, полученными на установке для алкилирования, показало, что математическая модель должна быть видоизменена с учетом реального режима и условий эксплуатации. [c.302]

Кроме того, предложен еще ряд моделей для учета рассеяния вещества в потоке ячеечная модель с идеальным смешением в каждой ячейке и обратным потоком вещества между ячейками ячеечная модель с неидеальным смешением в каждой ступени модель каналообра-зования и т. д. [c.104]

Рециркуляционная модель [28—44], иногда называемая ячеечной моделью с обратными потоками, предполагает, что аппарат состоит из ряда последовательных одинаковых ячеек полного перемешивания, через которые наряду с основными проходят рециркуляционные (обратные) потоки (рис. И-4). По этой модели параметрами степени неидеальности потока являются число ячеек полного перемешивания п и коэффициент межъячеечной рециркуляции f=W u, где — средняя линейная скорость обратных потоков (удельная рециркуляция). Заметим, что W = <л q (где ш — объемная скорость межъячеечных рециркуляционных потоков, мУч q — площадь поперечного сечения аппарата). [c.28]

С точки зрения химической технологии важно знать, на что расходуется энергия, подводимая к аппарату. Все виды энергозатрат на протекание необратимых процессов в системе характеризует диссипативная функция ФХС (локальное производство энтропии). Диссипативная функция многокомпонентной неидеальной двухфазной дисперсной смеси, в которой протекают химические реакции совместно с процессами тепло- и массопереноса, получена в работах [6, 71 и подробно анализируется в 1.4 книги. Разложение диссипативной функции на движущие силы и потоки приведено в табл. 1. Таблица движущих сил и потоков, дополненная энергетическими переменными систем гидравлической, электромеханической и псевдоэнергетической природы, служит основой при построении комплекса процедур автоматизированного формирования математических моделей, исходя из топологического принципа формализации ФХС. [c.10]

Остается определить коэффициент массопередачи ку, входяпщй в уравнения модели (7.140). Трудности в определении коэффициента ку состоят в том, что в литературе подавляющее большинство корреляций для к дано без учета продольного перемепшвания в аппарате, т. е. исходя из модели идеального вытеснения. Непосредственно использовать эти данные в модели (7.140), учитывающей неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате, нельзя, так как эти значения ку не соответствуют принятой структуре модели (7.140). Таким образом, для расчета процесса по модели (7.140) необходима либо постановка соответствующих экспериментов по определению коэффициента к с учетом продольного перемешивания в колонне, либо разработка специальной методики пересчета существующих экспериментальных данных, которая позволила бы ввести поправку в известные значения ку на неидеальность модели структуры потоков в аппарате. [c.420]

Применение диффузионной модели для расчета реакторов с неидеальным движением жидкости. С-кривые. В случае импульсной или ступенчатой формы возмущения по подаче трассёра в поток вытеснения с продольной диффузией решение уравнения (IX,22), в которое в качестве параметра входит интенсивность диффузий, дает семейство С- или Р-кривых. Параметром, однозначно характеризующим осевое смешение, является комплекс 01и1 — безразмерный параметр реактора или сосуда. Этот параметр изменяется от нуля для реактора идеального вытеснения до бесконечно большого значения для проточного реактора идеального смешения его обратная величина аналогична эффективному продольному критерию Пекле, для массопередачи. Графически соответствующие кривые представлены на рис. 1Х-12 и 1Х-13. [c.259]

Совместно с Л.С.Гордеевым и А.Ю.Винаровым сформулированы научные принципы анализа, оптимизации, масштабирования и проектирования биотехнологических процессов. С позиций системного подхода последовательно проведен анализ эффектов и явлений, происходящих в биохимическом реакторе на микро- и макроуровне. Разработаны математические модели, учитывающие кинетику роста микробных популяций, транспорт питательного субстрата к клеткам и гидродинамическую обстановку в реакторе, характеризуемую эффектами се1регации ферментациогшой среды и неидеальностью структуры потоков в реакторе большого объема. Предложена методика решения задачи масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным биореакторам на основе вычислительных экспериментов. Показаны направления оптимизащш конструктивных и режимных параметров биотехнологических процессов. [c.13]

Тип химического процесса, необходимость контакта потоков в разных фазовых состояниях подразделяют реакторы на одно- и многофазные. По-разному будет сказываться на характере процесса движение потоков через реактор и внутри реакционной зоны - ведь даже полученные выше математические модели процессов в проточных реакторах (движение через реактор) в режимах идеального смешения и вытеснения (движение в реакционной зоне) суш,ественно различны. Выше были выделены только два способа движения реактантов через реактор - проточная и непроточная схемы. Возможен и полупроточный режим часть компонентов загружается в реактор в начале процесса, а часть подается в реактор во время ведения процесса. Также два режима движения потока в реакционной зоне - смешения и вытеснения - были рассмотрены выше. Они названы идеальными. В реальных условиях возможны отклонения от них - неидеальное движение потока. [c.109]

Таким образом, для расчета процесса по указанной модели необходима либо постановка соответствующих экспериментов по определению коэффициента К у с учетом продольного перемеишвания в колонне, либо применение специальной методики пересчета существующих экспериментальных данных, которая позволила бы ввести поправку в известные значения К у на неидеальность модели структуры потоков в аппарате. [c.296]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

При описании реактора вытеснения приходится считаться с осевой и радиальной диффузией, а также с неидеальным характером течения жидкости в ламинарном и турбулентном потоке Эти вопросы достаточно хорошо изучены , и для расчета полимеризационного процесса в трубчатом реакторе могут быть использованы готовые модели, в частности модель Шухмана и др. [c.347]

Существует принципиальная возможность описать некоторые неидеальные модели, например циркуляционные потоки, слабо взаимодействующие друг с другом, где каждый поток можно представить как РИВНД. Следовательно, для реактора типа РСНД не-ндеального типа в ряде случаев можно получить динамическую модель. [c.297]

Модель с параллельными потоками дает распределение времени пребывания, соответствующее времени пребывания в аппарате неидеального перемешивания. Модель позволяет описывать область от идеального перемешивания (/=т) до байпасса Ц= I, т = 0). Отличие от идеального перемешивания тем больше, чем больше различаются параметры у и т для двух зон. Тот факт, что различные комбинации параметров модели дают подобные кривые распределения, позволяет объединить эти параметры и свести модель к однопараметрической с параллельными потоками при т = 1—/. Значению т = 1 соответствует модель с байпассом. [c.392]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология