Структура потока в идеальном аппарате

Топологическая структура (2.69) представляет развернутый (детализированный) 8/-элемент в связных диаграммах моделей структуры потоков. Последний фрагмент связной диаграммы системы химических реакций непосредственно стыкуется с диаграммами гидродинамической структуры потоков в аппаратах при моделировании физико-химических систем. Пример полной сигнал-связной диаграммы процесса химического превращения в реакторе идеального вытеснения приведен на рис. 2.12. [c.142]

Реальные непрерывно действующие аппараты представляют собой аппараты промежуточного типа. В них время пребывания частиц распределяется несколько более равномерно, чем в аппаратах идеального смешения, но никогда не выравнивается, как в аппаратах идеального вытеснения. Более подробно вопросы структуры потоков в аппаратах и их влияния на протекание процессов рассмотрены в главах II и X. [c.15]

Пометим, например, порцию поступающей в какой-то момент в аппарат жидкости путем мгновенного ввода во входящий поток по всему его поперечному сечению какой-либо краски (импульсный ввод). Через некоторый промежуток времени, анализируя содержание краски в потоке на выходе, мы обнаружим, что вся краска так же мгновенно, выйдет из аппарата. Этот результат однозначно будет свидетельствовать о такой структуре потока внутри аппарата, при которой все частицы жидкости движутся параллельно друг другу с одинаковыми скоростями, не обгоняя основную массу потока и не отставая от нее. Поток движется как бы аналогично твердому поршню и поэтому называется поршневым. Аппараты с поршневым движением жидкости называют аппаратами идеального вытеснения. [c.119]

В большинстве случаев структура потоков в аппаратах более или менее значительно отличается от структуры, отвечающей идеальному вытеснению. Это может быть следствием различных причин, в том числе — перемешивания частиц жидкости вдоль оси аппарата, различия скоростей по поперечному сечению ламинарного потока, байпасирования части потока вследствие каналообразования, образования застойных зон и т. д. [c.120]

Для описания действительной картины изменения концентраций (или температур) в этих аппаратах необходимо иметь какую-то количественную меру степени перемешивания, т. е. степени отклонения реальной гидродинамической структуры потока от структуры, отвечающей идеальному вытеснению или идеальному смешению. Чтобы найти такую меру, выраженную численными значениями какого-либо одного или нескольких параметров, обычно прибегают к описанию структуры потока при помощи той или иной упрощенной модели, или физической схемы, более или менее точно отражающей действительную физическую картину движения потока. Этой идеализированной физической модели отвечает математическая модель — уравнение или система уравнений, посредством которых расчетом определяется вид функции распределения времени пребывания. Далее сопоставляют реально полученный опытным путем (из кривых отклика) вид функции распределения с результатом расчета на основании выбранной идеальной модели при различных значениях ее параметра (или параметров). В результате сравнения устанавливают, соответствует ли с достаточной степенью точности выбранная модель реальной гидродинамической структуре потока в аппарате данного типа, т. е. адекватна ли модель объекту. Затем находят те численные значения параметров модели, при [c.123]

Вид кривых отклика, соответствующих этой функции распределения при различных значениях п, показан на рис. П-38, б. С увеличением числа ячеек структура потока в аппарате все более отклоняется от идеального смешения и приближается к идеальному вытеснению. Идеальное вытеснение достигается при п оо. Таким образом, аппарат идеального вытеснения можно представить как бесконечную последовательность ячеек идеального смешения. [c.124]

Приведем простой пример определения весовой, передаточной и переходной функций для простого химико-технологического объекта, описываемого одним обыкновенным дифференциальным уравнением. Пусть имеется реактор идеального перемешивания (рис. 2.5), в который с объемной скоростью L поступает жидкость с растворенным в ней трассером — веществом, которое химически не взаимодействует с другими веществами и используется при исследовании структуры потоков в аппарате. Обозначим концентрации трассера на входе в аппарат и на выходе из него, соответственно, через Сах(<) и Свых(0, объем жидкости в аппарате — через V. Расход жидкости L будем считать постоянным. [c.73]

Математическая модель реактора будет иметь различный вид в зависимости от выбора модели структуры потоков. Используем две напболее употребительные модели структуры потоков в аппарате модель идеального перемешивания и модель идеального вытеснения. [c.244]

Комбинированные модели. Не все реальные процессы удается описать с помощью рассмотренных выше моделей-в частности, процессы, в которых наблюдаются байпасные и циркуляционные потоки, застойные зоны. В таких случаях используют комбинированные модели структуры потоков. При построении такой модели принимают, что аппарат состоит из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, с различными структурами потоков (идеального вытеснения, идеального смешения, зона с продольным перемешиванием, застойная зона и т.д.). [c.91]

Таким образом, получены аналитические, графические и машинное решения модели идеального перемешивания при этом установлен характерный вид функций отклика ( -кривой и С-кривой) при соответствующем возмущении на входе в аппарат идеального перемешивания. Вид этих функций отклика определяется структурой потока в аппарате. [c.99]

Из анализа графиков -кривой и С-кривой модели идеального вытеснения вытекает следующий практический вывод, которым пользуются при экспериментальном изучении неизвестной структуры потока в аппарате если при стандартных ступенчатом или импульсном входных сигналах на выходе потока получается их повторение со сдвигом по времени, то это свидетельствует, что поток соответствует модели идеального вытеснения. К аналогичному выводу можно также прийти, оценив передаточную функцию модели (р) = е , которая в точности отвечает передаточной функции звена чистого запаздывания. Следовательно, модель идеального вытеснения — это типовое звено чистого запаздывания. Поскольку модель идеального вытеснения записывается в виде дифференциальных уравнений в частных производных и является моделью с распределенными параметрами, то моделирование на АВМ процессов, описываемых [c.104]

Для реальных теплообменных аппаратов, в которых структура потоков теплоносителей приближается к структуре потоков идеального перемешивания или идеального вытеснения, можно выбирать одну из записанных моделей (VII.6) — (VII.8). В иных случаях реальный теплообмен характеризуется моделями, промежуточными между моделями идеального перемешивания и идеального вытеснения. [c.177]

Структура потоков в аппаратах данного класса при интенсивном перемешивании может быть описана моделью идеального перемешивания. Тогда система уравнений (6.626) - (6.634), (6.637), (6.639), (6.641) преобразуется к виду [c.355]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют одну из трех гидродинамических моделей (рис. 2-2) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания или идеального смешения 3) промежуточную модель. [c.41]

МОЖНО также назвать идеальными, кладут в основу исследования данного процесса или явления. Примерами могут служить модели структуры потоков в аппаратах, модели массопередачи и др., рассматриваемые в настоящем курсе. На основе принятой идеальной физической модели составляют соответствующую ей математическую модель, т. е. математическое описание процесса. [c.66]

Картина движения потоков в большинстве непрерывно действующих аппаратов не отвечает ни идеальному вытеснению, ни идеальному смешению. По структуре потоков эти аппараты можно считать аппаратами промежуточного типа. Примерный вид кривой отклика для таких аппаратов представлен на рис. П-36, в. Введенный мгновенно (импульсом) во входящий поток индикатор появляется на выходе позднее, чем при идеальном смешении — через некоторое время Tj, после момента ввода т = 0. Его концентрация на выходе сначала увеличивается во времени до момента и лишь затем начинает уменьшаться, стремясь к нулю при т — оо. Кривая отклика на рис. П-36, в тем ближе по форме к кривым на рис, П-36, а или П-36, 6, чем ближе движение потока в аппарате к условиям идеального вытеснения или идеального смешения соответственно. [c.121]

Типовые модели выбираются в зависимости от структуры потоков в аппарате, в котором осуществляется процесс. Наиболее часто используют следующие гидродинамические модели (табл. 2.1) 1) полного (или идеального) вытеснения 2) полного перемешивания, или идеального смешения 3) диффузионную модель 4) ячеечную модель. Третья и четвертая модели являются промежуточными между первой и второй. [c.40]

Модель идеального (полного) вытеснения. Можно наблюдать такое состояние потока в проточном аппарате, когда через каждое сечение потока он движется строго параллельно самому себе без какого-либо смешения частиц с соседним сечением потока. Такая структура потока внутри аппарата характеризуется тем, что частицы жидкости движутся параллельно одна другой с одинаковыми скоростями, не обгоняя основную массу потока и не отставая от нее. Поток движется как бы аналогично твердому поршню и называется поршневым. [c.44]

Для описания действительной картины изменения концентраций (или температур) в этих аппаратах необходимо иметь какую-то количественную меру степени перемешивания, т. е. степени отклонения реальной гидродинамической структуры потока от структуры, отвечающей идеальному вытеснению или идеальному смешению. Чтобы найти такую меру, выраженную численными значениями какого-либо одного или нескольких параметров, обычно прибегают к описанию структуры потока при помощи той или иной упрощенной модели или физической схемы, более или менее точно отражающей действительную физическую картину движения потока. Этой идеализированной физической модели отвечает математическая модель — уравнение или система уравнений, посредством которых расчетом определяется вид функции распределения времени пребывания. Далее сопоставляют реально полученный опытным путем (из кривых отклика) вид функции распределения с результатом расчета на основании выбранной идеальной модели при различных значениях ее параметра (или параметров). В результате сравнения устанавливают, соответствует ли с достаточной степенью точности выбранная модель реальной гидродинамической структуре потока в аппарате данного типа, т. е. адекватна ли модель объекту. Затем находят те численные значения параметров модели, при которых совпадение опытной и расчетной функций распределения наилучшее. Указанные значения в дальнейшем применяют при расчете процесса в конкретном аппарате. Обобщая эти данные, получают уравнения для расчета значений параметров модели при разных гидродинамических условиях работы и размерах аппаратов данного типа. [c.127]

Одна из особенностей большинства химико-технологических процессов состоит в том, что они осуществляются при движении или перемешивании жидких и газовых фаз в аппаратах, которые часто имеют большие размеры и сложную конфигурацию. Это приводит к сложной гидродинамической структуре потоков в аппаратах потоки движутся по сложным траекториям, а отдельные частицы потоков имеют различное время пребывания в аппарате. Вместе с тем решение задач тепло- и массообмена, химической кинетики требует знания пол скоростей. Однако в этих условиях становится практически невозможным использование основных уравнений гидродинамики для определения поля скоростей в потоке. Поэтому реальное распределение скоростей описывают моделями идеальной структуры потоков различной степени идеализации. Следствием сложной структуры потоков в аппарате обычно является уменьшение (часто весьма существенное) движущей силы [c.18]

Так как структура потоков в аппаратах с мешалкой близка к идеальному перемешиванию, эффективность ступени по Мэрфри можно рассчитать с помощью уравнения (111.45) [c.58]

Движущая сила массопередачи имеет максимальное значение при работе аппарата в режиме идеального вытеснения число единиц переноса и высота аппарата в этом случае минимальны. В реальных аппаратах движение фаз может в значительной степени отличаться от модели идеального вытеснения. Степень отклонения реальной структуры потоков от модели идеального вытеснения (степень продольного перемешивания) для колонных аппаратов чаще всего оценивается на основе диффузионной модели коэффициентами продольного перемешивания. [c.53]

Установлено, что при более точном измерении концентрации газа-трассера при помощи малоинерционного газоанализатора инфракрасного поглощения структура потока газовой фазы описывается шестью— десятью ячейками идеального смешения во всем диапазоне газовых нагрузок. В аппаратах с малой высотой газо-жидкостного слоя вследствие усиления влияния концевых эффектов продольное перемешивание газовой фазы значительно повышается. При увеличении диаметра аппарата продольное перемешивание газовой фазы практически не меняется. Это имеет важное практическое значение, так как позволяет распространять экспериментальные данные о продольном перемешивании, полученные на опытных установках, на промышленные аппараты. [c.273]

Циркуляционная модель с переменной структурой состоит из двух циркуляционных контуров с переменным числом ячеек идеального смешения в каждом С(п), которые соединяются в зоне мешалки, представляющей собой ячейку идеального смешения (рис. 228) [П5]. В качестве параметра модели используется траектория входного потока, которая совпадает с циркуляционными потоками в аппарате и определяется взаимным расположением входа и выхода. Объем зон в каждом контуре зависит от положения мешалки и может быть рассчитан по формулам [c.447]

Наименьшая продолжительность процесса достигается в аппаратах, следующих модели идеального вытеснения (для линейных систем) и наибольшая — в аппаратах, описываемых моделью идеального перемешивания. Следует иметь в виду, что при расчетах процессов химической технологии, излагаемых в курсе процессов и аппаратов обычно принимается структура потоков в проточных аппаратах, следующая модели идеального вытеснения, для которой среднее время пребывания [c.29]

На основании конкретного представления об условиях осуществления процесса различают следующие типовые математические модели по структуре потоков в аппаратах модель идеального смешения модель идеального вытеснения однопараметрическая ди№гзионная модель явухпараметьическая диф-й)узионная модель ячеечная модель комбинированные молели. Математические описания перечисленных моделей будут рассмотрены в последующих разделах учебного пособия. [c.11]

Допустим, что для изучения структуры потока в аппарате мы располагаем идеальным (т. е. не адсорбируюш имся на твердой поверхности) индикатором. Наиболее вероятные виды обмена в этом случае — конвективный и диффузионный. Результирующий обменный поток представим в виде д=к (сг—с ), где — [c.378]

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]

Приведенные связные диаграммы построены для закрытых систем, идеально перемешанных на атомарно-молекулярном уровне. Для закрытых и открытых систем с неоднородной структурой потоков локальные значения концентраций компонентов определяются не только скоростью химического превращения, но и характером гидродинамической обстановки в системе. При рассмотрении таких систем С-элементы в псевдоэнергетических диаграммах типа (2.68) должны отсутствовать, оставляя свободной связь для стыковки с псевдоэнергетической диаграммой гидродинамической структуры потоков в аппарате [c.142]

Рассмотрено топологическое описание основных гидродинамических структур потоков в аппаратах химической технологии идеального смешения с постоянным и переменным объемами, идеального вытеснения, поршневого потока с продольным переме шиванием и застойными зонами, комбинированных структур потоков различного типа. Подчеркнута роль узловых структур 01 и 02 и инфинитезимальных операторных элементов при построении диаграмм связи гидродинамических структур потоков в аппаратах химической технологии. При этом топологическое описание принимает форму модельных диаграмм связи псевдоэнергетического типа. Определены две формы топологического описания ФХС — в виде локальных и глобальных диаграмм связйТ Подчеркнута важность понятия глобальных диаграмм при числевном решении уравнений топологических моделей ФХС на ЭВМ. [c.181]

Пример 5 5 [13 . Оптимизация работы теплообменного аппарата ( рис, 5.9 ). Описывая структуру потоков-в аппарате гидродинамической моделью идеального вытеснения, получим систему уразненИй,отражающих изменение температуры теплоносителя и хлвдоагента по длине аппарата при стационариом режиме [c.53]

Большинство процессов химической технологии имеют двойственную дегерминированностохастическую природу. Исходя из этого в гл. III рассматриваются экспериментальные методы исследования структуры потоков, позволяющие учесть стохастическую составляющую процесса. Излагается метод моментов и его применение для обработки кривых отклика системы на импульсное и ступенчатое возмущения. Рассматриваются типовые модели структуры потоков в аппарате модель идеального перемешивания модель идеального вытеснения диффузионная модель рецирку- [c.4]

Сложные реальные процессы не всегда удается описать при помощи моделей полного вытеснения, полного перемешивания, моделей диффузионного или ячечного типа. В таких случаях используются более сложные, комбинированные модели, в рамках которых рабочий объем аппарата считается состоящим из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, в пределах которых постулируются различные виды структуры потоков идеальное вытеснение, полное перемешивание, застойная зона и т. п. Между отдельными зонами предполагаются возможными байпасные или циркуляционные потоки. [c.255]

Картина движения потоков в большинстве непрерывнодействующих аппаратов не отвечает ни идеальному вытеснению, ни идеальному смешению. По структуре потоков эти аппараты можно считать аппаратами промежуточного типа. [c.46]

Следует отметить, что в литературе под термином модель не всегда понимают материальную модель, на которой проводятся исследования. Часто моделью считают некоторую познавательную, или мысленную, физическую или математическую модель, т. е. схему, с той или иной степенью точности отражающую наиболее существенные стороны изучаемого процесса. Такие модели, которые в отличие от материальных можно также назвать идеальными, кладут в основу исследования данного процесса или явления. Примерами могут служить физическая модель атома Бора, а также модели структуры потоков в аппаратах, модели массоцередачи и др., рассматриваемые в настоящем курсе. На основе принятой идеальной физической модели составляют соответствующую ей математическую модель, т. е. математическое описание процесса. [c.68]

Уравнение кинетической кривой связывает составы потоков, пермеата и ретанта, выходящих из одной и той же ступени. Кинетическую кривую в процессах мембранного разделения чаще называют линией равновесия [12—15], оговариваясь при этом, что понятие равновесие ни в коем случае не является термодинамическим, а используется только по аналогии с дистилляцией [12, 16]. Вид уравнения кинетической кривой определяется соотношением скоростей массопереноса компонентов газовой смеси через мембранный аппарат данной ступени, структурой потоков в модуле. Например, при идеальном перемешивании в напорном и дренажном каналах уравнение кинетической кривой имеет вид [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология