Аппарат с гидродинамическим перемешиванием

Гидродинамическая обстановка в системе характеризуется параметром б, который зависит от конструкции и размера аппарата, интенсивности перемешивания жидкости, ее физических свойств и от других факторов. [c.100]

Концентрационная поляризация связана с образованием пограничного слоя, отделяющего поверхность мембраны от раствора в объеме. Толщина этого пограничного слоя в общем случае определяется гидродинамическими условиями в аппарате — интенсивностью перемешивания и скоростью движения потока. Профиль концентрации внутри этого слоя также зависит от режима движения раствора. [c.170]

Существуют методы [6, 7], основанные на использовании датчиков различной природы, помещаемых в разных точках проточного аппарата или аппарата с перемешиванием. Их недостатками являются необходимость модификации или замены технического контактного материала, невозможность изучения всех точек поля внутри аппарата, нарушение гидродинамического режима за счет введения датчиков. [c.100]

Гидродинамическое перемешивание. Разброс значений истинных локальных скоростей потока приводит к тому, что время пребывания в реакторе с зернистым слоем является случайной величиной. Если на вход аппарата подать импульс трассирующего вещества, то на выходе получим более или менее размытую кривую изменения концентрации во времени, совпадающую с дифференциальной функцией распределения времени пребывания в слое. Аналогично, струя трассирующего вещества, введенная в какую-либо точку зернистого слоя, постепенно размывается по всему его сечению. Оба эти явления определяются гидродинамическим перемешиванием потока, или переносом вещества в продольном и поперечном направлениях. [c.218]

Рост температуры увеличивает С зо2. и соответственно снижает ДС. Однако кк повышается с ростом температуры согласно закону Аррениуса [см. ч. I, (11.92)]. Поэтому в начале процесса при низкой степени окисления ЗОд с ростом температуры скорость процесса увеличивается (см. ч. 1, рис. 16), а при приближении фактического выхода к равновесному сильнее сказывается влияние С зОз и скорость процесса с дальнейшим ростом температуры начинает снижаться. Уравнения (IV.9) — (IV.12) справедливы для аппаратов, гидродинамический режим которых близок к режиму идеального вытеснения. В частности, их с успехом применяют при технологических расчетах контактных аппаратов с фильтрующими слоями катализатора. Небольшое продольное перемешивание газа в аппарате, которое снижает ДС, учитывается в коэффициенте запаса уравнения [см. ч. I, (VII.29)] Ок = т, по кО торому рассчитывают количество катализатора. [c.130]

Биореактор. Аппараты для проведения процессов культивирования микроорганизмов — биореакторы — можно рассматривать как технические системы, предназначенные для преобразования необходимых материальных и энергетических потоков в процессе роста и размножения клеток. Биохимические реакторы представляют собой основное технологическое оборудование, элементы схемы производства в целом, а эффективность их функционирования определяет в основном технико-экономические показатели биотехнологической системы. Многообразие форм конструктивного оформления биореакторов определяется технологическими и микробиологическими требованиями осуществляемого процесса ферментации. Так, схема на рис. 1.4 иллюстрирует различные процессы микробиологического синтеза, осуществляемые в промышленных биореакторах, а также основные условия их проведения. В биореакторе необходимо поддержание заданной температуры культивирования 1, давления Р, pH среды, окислительно-восстановительного потенциала еН, уровня растворенного кислорода Со времени ферментации т и концентрации лимитирующего субстрата 5. Для обеспечения заданных физико-химических параметров протекания процесса в биореакторе должны быть выдержаны необходимые условия тепло- и массообмена, аэрации среды и режима гидродинамического перемешивания. Рассмотренные на схеме процессы осуществляются в результате глубинного культивирования микроорганизмов в условиях аэрации и перемешивания среды. Известны также биореакторы для осуществления процесса путем поверхностного культивирования клеток с использованием микробиологических пленок и флокул, а также биореакторы для процессов с иммобилизованными на носителях ферментами [22]. [c.12]

Методика выявления области внешнего массопереноса основана на сопоставлении экспериментальной кинетической кривой с теоретически рассчитанной [например, по уравнению (У-9)] при одинаковых значениях относительной величины адсорбции V [18]. График зависимости безмерного времени Т от, времени процесса / во внешнедиффузионной области должен укладываться на прямую, проходящую через начало координат. Отклонение значений Т (i) от прямой (рис. У-2) указывает на выход процесса из области внешнего массопереноса вследствие приближения его к равновесному. Другими словами, при фиксированной гидродинамической обстановке с ростом времени увеличивается внутридиффузионное сопротивление. Поскольку в некотором временном интервале величина р постоянна, для него характерен внешнедиффузионный массоперенос. При до-., статочно низкой турбулизации системы в аппарате с перемешиванием прямолинейная зависимость наблюдается вплоть до большой степени приближения к равновесию. Это позволяет утверждать, что при данном гидродинамическом режиме процесса находится во внешнедиффузионной области. [c.122]

Теплоотдача в аппаратах с механическими мешалками. В химической технологии этот вид теплоотдачи распространен достаточно широко. В аппаратах с мешалками (см. гл. 7), имеющими поверхность теплообмена в форме рубашек или змеевиков, процесс теплоотдачи из-за перемешивания жидкости протекает очень интенсивно. Это происходит вследствие значительной скорости обтекания циркуляционными токами жидкости поверхностей теплообмена. Интенсивное перемешивание обеспечивает равномерность температуры практически по всему объему среды, т.е. в этих аппаратах гидродинамическая структура потоков наиболее близка к модели идеального смешения. [c.298]

В реакторе с перемешивающим устройством изменение числа оборотов мешалки, а также конструкции самой мешалки приводит к изменению гидродинамического режима в аппарате. Противоточное перемешивание в проточных реакторах полимеризации приводит к изменению средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимера. Поэтому изучение гидродинамического режима в реакторах полимеризации необходимо не только для расчета их, но и для прогнозирования качества полимера. [c.155]

Для реакций, протекающих длительное время (например, полимеризации), наименьший реакционный объем будет при использовании каскада аппаратов с перемешиванием. Когда температура реакционной среды постоянна, а скорость превращения не зависит от состава реакционной смеси, величина необходимого реакционного объема аппарата не зависит от гидродинамического типа. [c.496]

Кроме аппаратов с механическими мешалками для процесса дегазации применяются аппараты, в которых перемешивание среды осуществляется барботирующим водяным паром. Однако перемешивание паром является малоинтенсивным и не обеспечивает полной гарантии от слипания частиц каучука, поэтому в аппаратах с гидродинамическим перемешиванием кроме подачи пара используются большие скорости движения среды. Перемешивание среды осуществляется циркуляционным насосом (рис. 3.2, а) или барботирующим паром и турбулизацией среды при изменении проходного сечения, создаваемом пустотелой вставкой (рис. 3.2, б). При значительной кратности циркуляции в аппарате с циркуляционным насосом процесс проводится практически в условиях идеального смешения. Аппарат с турбулизирующей вставкой в режиме с циркуляцией также обеспечивает идеальное смешение в режиме без циркуляции продолжительность пребывания частиц каучука в аппарате мала, и режим без циркуляции, являющийся режимом идеального вытеснения, находит применение только для отгонки легколетучих растворителей. [c.69]

Рис. 3.2. Аппараты с гидродинамическим перемешиванием

Найденное значение т будет соответствовать продолжительности процесса только в периодическом или непре рывном аппарате идеального вытеснения. На практике же используют аппараты промежуточного типа, в которых поля концентраций и температур определяются конструкцией аппарата, гидродинамическим режимом, поперечным перемешиванием и структурой потоков. Поэтому при расчете продолжительности процесса и размеров аппарата требуется анализ движущей силы процесса. Метод расчета, основанный на уравнении массопроводности, я вляется в настоящее время наиболее предпочтительным для полимерных материалов с большим внутридиффузионным сопротивлением, тем более, что он может быть положен в основу физического моделирования процессов в системах с твердой фазой. [c.115]

В зависимости от размеров аппарата, гидродинамических режимов его работы и степени продольного перемешивания расчет процесса хемосорбции в насадочной колонне проводится по одной из следующих идеализированных моделей [c.63]

Константа скорости процесса представляет собой сложную величину. Она зависит не только от химических свойств реагирующих веществ, но и от их физических характеристик, конструкции аппарата, гидродинамических условий проведения процесса (скоростей потоков, степени перемешивания), диффузии реагирующих веществ и продуктов реакции. Если в гомогенных процессах диффузия протекает очень быстро и практически не влияет на суммарную скорость, то в гетерогенных системах диффузия, как правило,— самая медленная стадия, определяющая общую скорость всего процесса. Поэтому технологи в гетерогенных системах стремятся по возможности перевести процессы из диффузионной области в кинетическую, применяя высокие температуры. [c.56]

Проведение реакций между двумя или более реагентами, находящимися в жидком или газообразном состоянии, представляет собой один из наиболее распространенных процессов химической технологии. На полноту химического превращения в реальном реакционном аппарате (реакторе) влияют многие факторы характер основной химической реакции, т. е. зависимость скорости реакции от концентрации реагентов тепловой эффект реакции установившаяся в зоне реагирования температура наличие побочных реакций подвод (отвод) теплоты от реакционной массы количество подаваемых в зону реакции реагирующих веществ и время их пребывания в зоне реакции характер гидродинамического перемешивания реакционной массы и т. Д. В общем случае степень превращения — основная характеристика работы химического реактора— зависит от всех перечисленных факторов. Для полного анализа химических, физико-химических и физических процессов в гомогенном жидкофазном реакторе, когда химическая реакция не сопровождается образованием паровой или твердой фаз, необходимо иметь I) стехиометрическое уравнение реакции и константу ее равновесия 2) уравнения неразрывности всех компонентов с учетом источника (стока) массы за счет химической реакции [c.106]

Реактор с промежуточным гидродинамическим режимом появился в связи со стремлением объединить преимущества реакторов полного вытеснения и перемешивания по средней движущей силе и температурной обстановке. Средняя движущая сила процесса в этих реакторах больше, чем в аппаратах полного перемешивания, но меньше, чем в аппаратах полного вытеснения. Характер изменения концентрации С целевого компонента аналогичен показанному на рис. 6.1.3. [c.617]

Если коагуляция протекает по второму типу, то продукт следует выводить из зоны акустического воздействия без гидродинамического перемешивания. Наиболее подходящи для ведения этого процесса аппараты типа УПХА. [c.73]

При рассмотрении гидродинамических режимов в проточных реакторах полного вытеснения и смешения полагают, что в них отсутствует продольное перемешивание, в результате чего концентрация в сечениях, перпендикулярных направлению потока реакционной массы, постоянна. Однако создание условий в реакторах, при которых бы продольное перемешивание было сведено на нет, практически недостижимо. Например, для аппарата полного вытеснения отсутствие перемешивания может наблюдаться лишь в случае определенного соотношения между длиной и сечением реакционной зоны, при котором скорость диффузии частиц в направлении потока и навстречу ему исчезающе мала по сравнению со скоростью перемещения реакционной массы и, кроме того, турбулентные токи не дают заметного перемешивания частиц и перемещения их в направлении, обратном потоку реакционной массы. Действительно, если выделить в реакторе полного вытеснения [c.37]

В границах применимости диффузионной модели предполагается, что коэффициент продольного перемешивания постоянен по всему объему аппарата и концентрация постоянна по сечению вплоть до места ввода трассера. Эти допущения не совсем корректны, поскольку в месте ввода трассера поперечная неравномерность может быть значительной и гидродинамические условия на входе и выходе из колонны иные, чем в ее объеме. Однако при высоте колонны, значительно большей ее диаметра, концевыми эффектами можно пренебречь. При соизмеримых значениях высоты и диаметра колонны диффузионная модель неприменима. 148 [c.148]

Для количественной оценки эффекта продольного перемешивания в колонных аппаратах предложен ряд методов, базирующихся на различных физических моделях гидродинамической структуры потоков. К большинству колонных аппаратов, используемых в химической технологии, применимо несколько взаимосвязанных типовых моделей, представляющих с рой частные случаи единой обобщенной модели. Анализ работы колонных аппаратов с учетом гидродинамической структуры потоков позволяет путем сочетания наиболее благоприятных тепло- или массообменных характеристик одного из них и гидродинамической обстановки в другом подойти к созданию новой оптимальной конструкции. [c.9]

Для высокослойных барботажных колонн установлена [194] сильная зависимость обратного перемешивания жидкости от диаметра. Показано, что в этих колоннах число Пекле обычно меньше единицы, и по гидродинамическому режиму они приближаются к аппаратам полного перемешивания. [c.198]

В работах, связанных с созданием пульсационной аппаратуры для процессов экстракции, сорбции, растворения, выщелачивания, смешения фаз, показана высокая эффективность искусственно создаваемых нестационарных гидродинамических процессов, протекающих с участием жидкой фазы [10]. Наиболее наглядно это видно на примерах аппаратов идеального перемешивания, в которых протекает реакция второго порядка (см., например, [И, 12]). Производительность реактора в нестационарных режимах возрастает по сравнению со стационарным на величину, пропорциональную квадрату амплитуды пульсаций входных концентраций, достигая максимальных значений при очень низких частотах. Производительность реактора становится еще больше, если периодически изменяется не только состав, но и расход, особенно, если амплитуды этих пульсаций велики и находятся в противофазе. Нестационарные режимы оказались наиболее эффективными в тех случаях, когда выражения для скоростей химических превращений имели экстремальные свойства или реакции были обратимыми. Особенно действенным каналом возбуждения для многих нестационарных процессов является температура теплоносителя. Для последовательных реакций в реакторе идеального перемешивания при неизменной температуре можно добиться увеличения избирательности, если порядки основной и побочной реакций отличаются друг от друга. [c.5]

В первом случае используется энергия всплывающих пузырьков газа, вовлекающих в свое движение жидкость, во втором — энергия струи (или струй) исходной газожидкостной смеси, поступающей в реактор снизу через сопло (или систему сопел). Схема реактора, в котором использованы оба эффекта, приведена на рис. 3.13. Смесь в аппаратах с гидродинамическим перемешиванием циркулирует по контуру, образуемому с помощью йибо наружной опускной трубы (или системы труб), либо цилиндра (диффузора), расположенного внутри реактора вдоль его оси (рис. 3.13). Кратность циркуляции (отношение массовых расходов циркулирующего и входного потоков) составляет 5—10, что обычно достаточно для того, чтобы принимать в практических расчетах наличие полного перемешивания (по жидкой фазе). [c.136]

К аппаратам с гидродинамическим перемешиванием среды относятся аппараты с принудительным циркуляционным перемешиванием за счет энергии жидкостного потока, создаваемого насосом или винтовым перемешивающим устройством. Интересна конструкция секционированного струйного ферментера (рис. 4.11) В основном корпусе колонны одна над другой расположены секции, соединенные между собой одной или несколькими сливными трубами. Жидкость высокоироизводительнымн насосами подается в верхнюю секцию колонны, из которой по системе труб стекает вниз, прн этом струя жидкости захватывает воздух, поступающий через газовводную трубу. Засасываемый извне воздух вместе со стекающей жидкостью поступает в нижнюю секцию. Корпус колонны 1 может быть изготовлен из железобетона. Секции (резер- [c.204]

При воздействии электрического поля и гидродинамическом перемешивании, обеспечивающем псевдоожижение слоя дисперсной насадки, в камере смешения происходит интенсивный процесс контактирования твердой фазы суспензии с химическими реагентами, вводимыми для агломерации тонкодисперсных частиц. В аппарате такой конструкции достигается быстрое контактирование реагентов с суспензией, при этом образуются агломераты частиц суспензии, и в то же время не разрушаются образовавшиеся флокулы. [c.13]

Уравнения (IX,9) — (IX,13) справедливы для аппаратов, гидродинамический режим которых близок к режиму идеального вытеснения. В частности, их с успехом применяют при технологических расчетах контактных аппаратов с фильтрующими слоями катализатора. Наличие небольшого продольного перемешивания газа в аппарате, которое снижает АС, учитывается в коэффициенте запаса уравнения (VIII, 11) [c.309]

В эмульсии, полученной из эмульсола механическим перемешиванием, размеры частиц масла (дисперсной фазы) в воде (дисперсной среде) колеблются в пределах 1—5 мкм. Эмульсии с частицами размером 1 мкм и менее более устойчивы и обладают лучшими смазочно-охлаждающими свойствами. Такие эмульсии получают в ультразвуковых аппаратах гидродинамического или магнитнострикционного типов. [c.13]

Некоторые типы сушилок по гидродинамическим характеристикам значительно отклоняются как от аппаратов идеального вытеснения, так и от аппаратов идеального перемешивания, К ним, в частности, относятся распылительные сушилки и некоторые типы. сушилок с кипящим слоем. Так, по данным авторов [117], использовавших. псевдосекционную модель, распылительные сушилки относятся к аппаратам промежуточного типа с числом псевдосекций. идеального смешения от 2 до 5. [c.98]

Одним из наиболее эффективных типов растирателей является установленный на Клинском комбинате химических волокон и Черкасском заводе вискозного волокна растиратель ГАРТ (гидродинамический аппарат роторного типа). Основной узел этого аппарата — гидродинамический роторный измельчитель, состоящий из ротора и статора. Это кольца с двумя или более концентрически расположенными рядами зубьев. При вращении ротора вискоза с большой скоростью проходит между зубьями ротора и статора, в результате чего происходит непрерывное перемешивание и измельчение частиц ксантогената [Э]. [c.270]

Насадочные колонны, наполненные кольцами Рашига и Паля седлами Берля и подобными элементами, благодаря простоте устройства, большой удельной поверхности и порозности рабочего объема применяются в химической технологии для осушест-вления разнообразных тепло-, массообменных и химических (процессов. Эффективность этих аппаратов существенно зависит от равномерности распределения по сечению взаимодействующих потоков и их гидродинамической структуры. Этим обусловлено значительное число исследований, посвященных изучению продольного перемешивания потоков в рассматриваемых колоннах. [c.181]

Частицы жидкости в области центра вторичной циркуляции вращаются с окружной скоростью У[,, которая зависит от гидродинамической обстановки, создаваемой перемешивающим устройством. Таким образом, окружная скорость центра вторичной циркуляции и ее координата обусловливают циркуляционный режим течения жидкости в аппарате с мешалкой. Включение указанных параметров в.выражение для критерия Ке позволяет найтн критерий, характе-ризуюищй гидродинамическую обстановку процесса перемешивания жидких сред механическими перемешивающими устройствами, [c.279]

Насадочные колонны могут работать в различных гидродинамических режимах [1] пленочном, подвисания и эмульгирования. В колоннах большой производительностц с крупной насадкой осуществление процесса в режиме эмульгирования приводит к резкому уменьшению эффективности разделения, что объясняется существенным возрастанием обратного перемешивания жидкости и значительной неравномерностью скорости паров по сечению аппарата. Ведение процесса в режиме подвисания затруднено вследствие узкого интервала изменения скоростей пара, в котором этот режим существует. Поэтому выберем пленочный режим работы колонны. [c.126]