Модель идеального полного вытеснения

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]

Степень перемещивания реагирующих масс в реакторах непосредственно влияет ва режим их работы. Полное смешение обеспечивает постоянство параметров, в частности температуры во всем реакционном объеме, а при идеальном вытеснении температура, как правило, изменяется по высоте реакционного объема. В результате в реакторах вытеснения меняется константа скорости реакции и соответственно скорости процесса. При сравнении моделей идеальных реакторов вытеснения и смешения условно принято постоянство температуры и соответственно константы скорости реакции для всех типов реакторов. Влияние температуры, рассмотрено отдельно. [c.81]

О ячеистая модель переходит в идеальную модель полного смешения, а при оо — модель полного вытеснения. В этом смысле число N является мерой перемешивания в реакторе, и, следовательно, его роль в ячеистой модели аналогична критерию Пекле в диффузионной модели. Очевидно, что адекватность ячеистой модели процессу в реальном реакторе в значительной степени будет определяться выбором величины числа N. [c.82]

Реактор полного вытеснения (идеальный трубчатый реактор). В длинных трубчатых реакторах локальное перемешивание жидкости имеет большее значение для распределения концентраций и температур в направлении, перпендикулярном оси, ч м в осевом направлении, ввиду того, что поперечный размер аппарата, как правило, в несколько раз (или даже в несколько десятков раз) меньше длины. В результате появляется довольно значительная однородность состава и температуры смеси реагентов в поперечном сечении аппарата при относительно малом влиянии перемешивания на осевое распределение этих величин. Таким образом, для упрощения математического описания трубчатого реактора можно принять модель движения потока, называемую поршневым течением (полным вытеснением). Такое течение характеризуется плоским профилем скорости, отсутствием перемешивания, массо- и теплообмена в направлении оси реактора, а также полным перемешиванием в направлении, перпендикулярном оси. При этих предположениях в реакторе с поршневым течением мы имеем дело также [c.295]

Рециркуляционную модель продольного перемешивания, являющуюся частным случаем комбинированной модели, можно в свою очередь рассматривать как обобщение более простых моделей. Так, при п—>-оо (/ — конечная величина) рециркуляционная модель переходит в модель идеального вытеснения, при п— или /—>-оо х—>-1) —в модель полного перемешивания, при /— -О х— 0) — в ячеечную, а при п—>-оо, [—>-оо и пфО — в диффузионную модель. [c.102]

Сложность описания и расчета теплообмена с учетом реальных условий его протекания во многом объясняет тот факт, что в настоящее время теплообменную аппаратуру рассчитывают по моделям, предполагающим режим полного вытеснения теплоносителя либо его полное смешение. Эти крайние случаи режимов течения теплоносителя обоснованы для определенных конструкций теплообменных аппаратов и видов теплоотдачи, однако в большинстве случаев использование модели идеального смешения и вытеснения теплоносителя дает погрешность в расчете. В связи с этим возникает необходимость использования более реальных моделей движения теплоносителей, обладающих одновременно достаточной простотой. [c.69]

Для системы, имеющей распределение времени пребывания аналогичное распределению в модели идеального смешения, величина / может лежать между нулем (смешение на молекулярном уровне) и единицей (случай полного разделения). Для системы, соответствующей модели идеального вытеснения, где частицы потока не смешиваются, степень разделения достигает максимального значения /=1. [c.107]

В ячеечной модели поток условно разбивается на ряд последовательно соединенных ячеек. При этом в каждой из этих ячеек имеет место полное перемепшвание потока, а перемешивание между ячейками отсутствует. Количество таких идеальных ячеек п является параметром, характеризующим модель реального потока когда П- со, имеет место модель идеального вытеснения, когда ге=1, — модель идеального перемешивания. [c.226]

Необоснованная идеализация структ фы потока жидкой фазы (описание их моделями идеального вытеснения или полного перемещивания) может привести к неверному расчету высоты массообменных аппаратов, что обусловит занижение числа контактных устройств и, в свою очередь, не позволит достичь на них заданной степени разделения. Причем, в зависимости от значения Ло>> и вида модели ошибка может составлять от 40% (при ЛОу = 0,6) до 14- 70% (при лод- = 0,2). [c.136]

В настоящее время для расчета массообменных аппаратов широко используются представления об идеализированных моделях. Чаще всего принимают, что поток жидкости или газа в аппарате можно представить моделью идеального вытеснения или полного смешения. В реальных реакторах режим движения потоков никогда не удовлетворяет полностью этим идеализированным моделям и носит промежуточный характер. Поэтому желательно оценить отклонение реального потока от идеального. [c.157]

Первые две модели являются в некотором смысле идеальными для промышленных объектов. Однако можно указать области, в которых эта идеализация вполне приемлема. Так, при исследовании потоков жидкости или пара, движущихся с большой скоростью по трубе с значительным отношением длины к диаметру, допустимо применение модели полного вытеснения. Для реактора с мешалкой часто справедлива гидродинамическая модель полного перемешивания. Для изучения явления перемешивания и обобщения экспериментальных данных предложен ряд моделей гидродинамического потока диффузионная, ячеечная, с байпасированием потока [16]. Достаточно убедительных соотношений, точно определяющих характер режима перемешивания, в технической литературе нет. Рекомендуемые расчетные соотношения приведены в работах [16, 17]. Трудности решения задач гидродинамики потоков резко возрастают при переходе от однофазной системы к двухфазной. Вопросы гидродинамики двухфазных систем рассмотрены в работах [ 8, 19]. [c.27]

В колоннах с провальными тарелками с достаточной достоверностью можно принять движение газа соответствующим модели идеального вытеснения и полное перемешивание жидкости на каждой ступени. В этом случае, пренебрегая влиянием уноса жидкости, при большо.м числе тарелок в колонне (больше 8—10 шт.) движущую силу можно рассчитывать как для противоточного аппарата с непрерывным контактом фаз. Оценочный расчет показывает, что в нашем примере число тарелок велико, поэтому можно воспользоваться указанным приближением и определить движущую силу как среднелогарифмическую разность концентраций (см. разд. 5.1.2). [c.204]

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]

Параметром ячеечной модели служит число ячеек полного перемешивания N одинакового объема К. С увеличением N структура потока приближается к модели полного вытеснения, а с уменьшением N — к модели идеального смешения. [c.633]

Физическая сущность ячеечной модели заключается в том, что движущийся материальный поток рассматривается состоящим из ряда последовательно соединенных ячеек. При этом принимается, что в каждой из таких ячеек поток имеет структуру полного перемешивания, а между ячейками перемешивание отсутствует. Количество предполагаемых ячеек идеального перемешивания п является параметром, характеризующим ячеечную модель реального потока. Если п = 1 ячеечная модель переходит в модель идеального перемешивания, а если л. -> оо — в модель идеального вытеснения. Чем больше принять ячеек, тем каждая из них точнее воспроизводит режим идеального перемешивания, а весь аппарат при -> оо соответствует модели идеального вытеснения. Но практические расчеты показывают, что принимать слишком большое п не имеет смысла, так как ячеечная модель с числом ячеек м > 10 с достаточной точностью воспроизводит свойства потока идеального вытеснения. [c.121]

При существенной обратимости химической реакции коэффициент извлечения контактного устройства, как правило, невелик, и расчет по упрощенным моделям полного вытеснения или полного перемешивания потоков не должен приводить к заметной погрешности. Напротив, для необратимой хемосорбции отклонение реальной структуры потоков от гидродинамического режима, описываемого упрощенной (идеальной) моделью, может в ряде случаев сказаться на эффективности массообмена. [c.145]

Модель массопередачи в аппарате строится следующим образом. При >0,5 абсорбер с непрерывным контактом фаз рассчитывают по уравнению (6.17), причем на основании литературных данных для аппаратов с нерегулярной насадкой [1, 3, 6, 27, 182] рекомендуется использовать модель идеального вытеснения потоков газа и жидкости. Насадочный слой разбивают на ряд изотермических ячеек полного перемешивания по жидкости (А 0,03). В результате суммирования расчетных высот каждой из ячеек определяется общая высота насадочного слоя, необходимая для обеспечения изменения от 0,5 до ь Для процессов, проводимых при давлении, близком к атмосферному, необходимость в расчете зоны абсорбера 1>а>0,5 отпадает. [c.184]

Рассмотренная модель проточного реактора полного вытеснения является идеальным случаем. В реальных аппаратах наблюдаются диффузионные потоки — продольная и радиальная диффузия. Различают два типа моделей (д и е). [c.202]

На рис. 37 приведена зависимость величины с от безразмерной константы скорости к в соответствии с уравнение.м (6.19) для заданны.х значений X и 1 . Сопоставление с графиком, построенным по уравнению (6.9), показывает, что модель идеального вытеснения , -как и следовало ожидать, характеризуется более высоким превращением, чем. модель полного перемещивания . Высоким значением к для обеих моделей соответствует одинаковая доля непрореагировавшего компонента с = 3е - . Этот результат также можно было предвидеть, поскольку при больших значениях к весь реагирующий компонент, поступающий в непрерывную фазу, превращается полностью независимо от того, движется ли ожижающий агент с идеальным вытеснением или с полны.м перемешиванием. [c.125]

Вышеприведенные интегральные соотношения для расчета ректификационных колонн выведены на основе идеализированной модели движения потоков пара и жидкости. Предполагалось, что концентрации фаз постоянны по поперечному сечению колонны и меняются только по высоте. Такая картина отвечает модели идеального вытеснения, когда потоки равномерно распределены по всему поперечному слою аппарата и все частицы каждой фазы движутся параллельно друг другу с одинаковыми скоростями без перемешивания. Теоретическая ступень разделения предполагает полное перемешивание жидкости, что отвечает модели идеального смешения. [c.59]

Подробный вывод уравнения (П-94) для расчета ф читатель может найти в работах [9, 10]. При расчете необходимого числа единиц переноса с учетом продольного перемешивания М уп вначале вычисляют величину для модели идеального вытеснения по уравнениям (П-63)—(11-66) и, задавшись определенным значением Л о I/п, вычисляют ф и далее по (П-93) находят Л"д Подобный расчет повторяют до полного совпадения величин Ы у и коу - [c.61]

Движение частиц может быть описано на основе модели идеального перемешивания. Однако в качестве модели движения газа не может быть принята ни одна из идеальных моделей. Тем не менее соответствующими конструктивными мерами, например секционированием, можно достичь режима контактирования в псевдоожиженных слоях, приближающегося к полному вытеснению. [c.23]

Наконец, следует отметить, что при рассмотрении массообмена все исследователи принимали, что в неподвижных слоях газ находится в режиме полного вытеснения. Для псевдоожиженных слоев принимали то же допущение, относительно же твердых частиц считали, что они подчиняются модели идеального перемешивания. Именно при этих допущениях получены все приведенные здесь коэффициенты массообмена. [c.189]

Реальный эксперимент не следует в точности ни одному из этих допущений. Однако тот факт, что результаты, основанные на модели идеального перемешивания имеют большой разброс (см. рис. 11-4), в то время как результаты, основанные на модели идеального вытеснения, следуют единой закономерности, говорит о том, что последняя модель наиболее приемлема для исследований теплообмена. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться коэффициентами, полученными, исходя из модели полного вытеснения для потока газа. На рис. 11-6 представлены все доступные данные, базирующиеся на этом предположении, их описывает зависимость [c.197]

Существующие различные комбинации моделей идеальных реакторов (идеального вытеснения, полного перемешивания) также далеки от отображения реальной картины, имеющей место- в реакторах с кипящим слоем, а потому более распространены модели, учитывающие неоднородность кипящего слоя-. [c.8]

Ниже предлагается и анализируется упрощенная модель химического реактора, применимая в случаях, когда диффузионным переносом вещества в реакторе можно пренебречь по сравнению с конвективным переносом, в то время как теплопроводность настолько велика, что температуру во всех внутренних точках реактора можно считать одинаковой [24, 25]. Таким образом, предлагаемую модель можно рассматривать как комбинацию модели идеального вытеснения для переноса вещества с моделью полного перемешивания для переноса тепловой энергии. Так же, как в работах [20, 21], в предлагаемой модели принимается во внимание зависимость вязкости смеси реагентов и продуктов реакции от температуры. [c.145]

В случае реактора выгеснения простейший метод расчета основан на предположении о поршневом течении, тогда как упрощающим допущением для реакторов смешения является модель об идеальном перемешивании. При хорошем перемешивании и достаточно малой вязкости жидкости отклонения от данной модели обычно много меньше, чем от модели идеального вытеснения. Ван де Васс [1] исследовал влияние перемешивания на степень приближения к идеальной модели. Согласно его данным, время перемешивания определяется мощностью мешалки. По утверждению Данквертса [2] для полного перемешивания необходимо, чтобы за время, много меньшее, чем среднее время пребывания, жидкость, находящаяся вблизи выхода из аппарата, отбрасывалась под воздействием мешалки к его входу. I [c.81]

Расчетные значения г-критерия для моделей структуры потока сидкости а) модель идеального вытеснения - 5,284 б) модель полного перемешивания - 4,7422 в) диффузионная модель - [c.133]

Модель идеального вытеснения (4.18) является достаточно грубым упрощением реальной картины-выжига кокса в слое катализатора. Однако с ее помощью получаются качественно верные оценки. Например, подтверждается тот факт, что с увеличением начальной закоксованности катализатора, концентрация кислорода по длине слоя убывает быстрее, а требуемое для полной регенерации катализатора время возрастает [147]. Повышение температуры при регенерации может сказаться на активности катализатора [149]. Температура резко возрастает вначале, когда выгорела лишь незначительная часть кокса. При этом концен-тращ1я кислорода и содержание кокса на катализаторе достаточно велики, и скорость реакции наибольшая. Возрастая, температура в реакторе стремится к некоторому асимптотическому пределу, который зависит от дЬ, Со и То- [c.84]

Более надежными с точки зрения общности являются теоретические модели реактора. Они, как правило, сложны, но при использовании вычислительной техники исследование таких моделей возможно, поэтому в последнее время они часто применяются. Здесь иногда удается нрименить стандартные модели идеальных реакторов (идеального вытеснения, полного неремешивания, диффузионную), а также различные их комбинации параллельные зоны идеального, вытеснения, последовательно соединенные зоны полного смешения и идеального вытеснения, параллельное соединение зон полного смешения и идеального вытеснения, байпас с различной комбинацией зон, последовательное соединение зон полного смешения (ячеечная модель). Такие модели подробно описаны [121, 129]. Но они далеки от отображения истинного протекания процессов и поэтому формальны, а рекомендации, сделанные на их основе, относятся только к конкретным условиям. [c.117]

Изменекия гидродинамической обстановки в реакторе, происходящие при изменении скорости газового потока (Шг) и высоты пенного слоя (Н), позволяют исследовать работу реактора по моделям идеального вытеснения, полного смешения, ддффузионной илв ячеечной. В ходе исследований производится определение, корректировка коэффициентов, проверяется адекватность моделей и исследуется влияние указанных переменных параметров на коэффициент массопередачи к. п. д. и интенсивность работы абсорбера,. [c.229]

Внимание, привлеченное результатами теоретического анализа преимущества прямотока перед противотоком жидкости на смежных тарелках, проведенное Киршбаумом и Льюисом в 1935 г., не получило широкого использования в промышленности из-за необоснованной идеализации ими структуры потока жидкой и паровой фаз моделью идеального вытеснения. Нами была составлена структура комбинированной математической модели потока жидкости для трех смежных тарелок и получена оригинальная усредненная структура М-й тарелки при прямотоке и противотоке жидкости [1], [2]. Аналитическое решение систем уравнений массопередачи для двух вариантов движения жидкости, при условии полного перемешивания пара, позволило получить зависимости КПД аппарата для них. Из проведенного анализа параметрической чувствительности эффективности прямотока и противотока следует, что усилия ученых и конструкторов, работающих в области интенсификации массообменных тарельчатых агшаратов не дадут желаемого результата при противоточном движении жидкости на тарелках. Поэтому при конструировании барботажных аппаратов с переливом необходимо сочетание идеальной структуры пенного слоя на тарелках (идеальное вытеснение) о однонаправленным движением жидкости на них. Проектный расчет числа тарелок по разделению смеси аце-гон-вода этанол-вода на Уфимском заводе синтетического спирта показал, что при однонаправленном движении жидкости число тарелок снижается на 30,,.50%. [c.171]

Таким образом, р реакторе периодического действия в каждый данный момент концентрация реакционной массы отличается от предыдущей, и в этом смысле модель данного реа ктора является моделью идеального вытеснения вещества по времени. Идеализация указанной модели заключается в том, что допускается полная однородность концентрации в любом сечении объема реактора. [c.287]

Для анализа хим.-технол. процессов используют модели С.п. разной степени идеализации простейшие из них-идеальное вытеснение и идеальное смешение (см. Непрерывные и периодические процессы). В первом случае предполагается отсутствие продольного перемешивания при полном поперечном, время пребывания всех частиц одинаково. Эта модель удовлетворительно описывает, напр., мн. процессы в длинных 1рубах, особенно заполненных зернистыми слоями. В модели идеального смешения Полагают, что элементы потока при поступлении в аппарат мгновенно и равномерно смешиваются со всем его содержимым, концентрации и т-ра одинаковы во всех точках объема. К этой модели близки, напр., потоки в аппаратах с интенсивньпи мех. перемешиванием. [c.445]

Для моделирования работы трубчатого змеевика печи пиролиза в зоне реакции необходимо перейти от системы уравнений (11.2) к системе уравнений полной модели реакционного змеевика ( в которой кинетика процесса пиролиза дополнена слагаемым, учитывающим гидродинамику трубчатого змеевика, описываемую моделью идеального вытеснения dN(i)/dT= - V (dN(i)/dX) ), имеющей при изотермических условиях ведения процесса (Т= onst) вид следующей системы алгебраических и дифференциальных уравнений [c.128]

Сделаем следующие допущения 1) в каждой ячейке осуществляется идеальное перемешивание 2) между ячейками отсутствует обратное перемешивание. Параметром ячеечной модели, количественно характеризующим продольное перемешивание, служит число ячеек полного перемешивания N. С увеличением структура потока приближается к модели полного вытеснения, а с уменьшением Л — к модели идеального смешетя. [c.101]

Они свидетельствуют о значительном разбросе температур, получаемом для различных моделей. Так, модель идеального вытеснения дает завышенные температуры (Гг = И2 °С), а модель полного смешения — заниженные Т2к = 100 °С). Более реальный характер изменения температуры по теплообменнику отражается ячеечной и диффузионной моделями (Гзк = 107 °С). При этом конечные температуры для данных моделей практически совпадают, но тем не менее профили температур различаются существенно. Различие конечных температур для модели идеального вытеснения и диффузионной модели составляет 5° (около 5 %), что существенно при расчетах теплообменников. Еще большее различие дают модели вьггеснения и полного смешения хладоагента. [c.199]

Можно было бы рассчитать величину X, используя модель идеального вытеснения и уравнение (6.19) применительно к экспериментальным точкам на рис. 37. Однако вполне очевидно, что выбранное таким образом [на основе уравнения (6.19)] значение X не позволило бы описать экспериментальные данные столь успешно, как это удалось сделать с помощью выражения (6.9). Заметим, что для выбора одной из двух приведенных моделей нет четких оснований. На основе представленных экспериментальных данных невозможно сказать, какая из моделей является предпочтительной — движеЕ1ие с полным перемешиванием или с идеальным вытеснением. Такое же замечание было сделано Льюисом с сотрудниками [62]. [c.128]

При опытном онределении коэффициентов продольного перемешивания полученные данные обобш ают в виде безразмерного комплекса, называемого критерием Боденштейна Во = Wl/D , где I — определяющий линейный размер системы, W — скорость потока, — коэффициент перемешивания. Данный параметр позволяет судить о степени приближения реальных условий в аппарате к той или иной модели. При больших Во (принципиально при Во = = оо) диффузионная модель переходит в модель идеального вытеснения. При Во = О в аппарате имеет место полное перемешивание. Некоторые авторы тот же параметр называют параметром Пекле(Ре) для продольного перемешивания. [c.60]

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]

Простейшие структурные модели идеального смешения и идеального вытеснения соответствуют двум предельным идеализированным условиям цроведения процесса. Первая модель является аналогом схемы одноступенчатой экстракции при допущении полной изотропности фаз в зоне смешения экстрактора. На основании этого допущения параметры модели рассматриваются как сосредоточенные. Вторая модель является аналогом схемы непрерывного и распределенного по длине контакта фаз в аппарате колонного типа при допущении поршневого режима движения потоков. [c.373]

Значения Кжй, полученные из модели неисчерпаемости (максимальная движущая сила, минимальное КжО), модели полного смещения (минимальная движущая сила, максимальное Кжо), модели идеального вытеснения и путем измерения с помощью двух датчиков при одних и тех же исходных данных, могут различаться более чем в три раза [408]. Допущение о хорощем перемешивании в жидкой фазе неизменно делается для реакторов с циркуляцией [386]. Часто это допущение необоснованно как для реакторов с циркуляцией, так и для крупномасштабных реакторов с мешалкой. Ошибки, происходящие из этого допущения как в том, так и в другом случае, были изучены Андре с сотр. [409]. Часто балансовые методы оказываются более предпочтительными [388, 401]. Однако их применение требует знания истинной растворимости, если необходим точный результат, а также дополнительных приборов, если скорость массопереноса определяется по изменению концентрации в газовой фазе [391]. Обзор различных способов измерения скорости оксигенации в аэротенках был выполнен Буном и Чемберсом [410]. [c.205]