Концентрационное поле

Инвариантность математического описания химического процесса к масштабам реактора достигается через инвариантность описаний каждого из физических и химических явлений, другими словами, математическое моделирование химического процесса как единого целого идет через раздельное изучение его химических, массо- и теплообменных и гидродинамических явлений с составлением математического описания для каждого из них, инвариантного к масштабам реактора. При этом как в изучении отдельных классов явлений, связанных с тепловым и концентрационным полем химического процесса и его гидродинамическими условиями, так и в составлении математического описания [c.13]

Все промежуточные случаи соотношения скоростей обеспечат непрерывный спектр концентрационных полей между рассмотренными предельными случаями. [c.190]

Кишиневский М. X., ЖПХ, 39, 1085 (1966). Модель обновления как модель стационарного концентрационного поля. [c.271]

Точность реализации оптимального режима зависит от внутренних свойств контактного аппарата и характера внешних возмущений, неизбежных на производстве. Внутренние свойства реактора определяются параметрической чувствительностью температурных и концентрационных полей в слое катализатора к внешним воздействиям, устойчивостью стационарных режимов, запасом устойчивости, интенсивностью изменения активности катализатора во времени, наличием различного рода пространственных неоднородностей, динамическими характеристиками и т. п. [c.15]

После этого цикл повторяется. При такой организации процесса центральная часть слоя работает в режиме переменных направлений фильтрации реакционной смеси, а тепло, выделяющееся в этой части, служит для попеременного нагрева слоев Лз и Л3. Крайние части слоя работают периодически в режиме нагрева или формирования и вытеснения тепловой волны. Через несколько переключений во всех частях слоя устанавливаются периодически повторяющиеся температурные и концентрационные поля. [c.296]

Эффективность процесса массопередачи связана с движением потоков на тарелке. Характер концентрационных полей на ступе- и разделения может быть отражен одной из известных гидродинамических моделей полного вытеснения, полного перемешивания или промежуточного типа. [c.75]

Рассмотрим массообмен в системе периодически расположенных частиц при малых числах Пекле. Пусть смесь монодисперсна. Каждый кристалл окружим концентрической с ним ячейкой 0(г), куда не попадают центры других кристаллов. Диаметр ячейки определяется расстоянием между кристаллами 21. Используем предположения движение частиц относительно жидкости отсутствует концентрационное поле вокруг кристалла квазистационарно. [c.128]

Полноту смешения потоков можно проверить путем измерения температурного поля по сечению реактора при смешении горячего и холодного потоков или определения концентрационного поля при смешении потоков, имеющих различный состав. [c.520]

Выявление оптимальных пористых структур основано на моделировании температурных и концентрационных полей в условиях химического процесса. Знаковой моделью служат уравнения диффузии и теплопроводности с источниками. [c.472]

Модели. Классификация математических моделей реакторов основана на свойствах температурных и концентрационных полей каждой фазы в аппарате и характере массо- и теплообмена между фазами. [c.483]

При определении температурных и концентрационных полей в неподвижном слое катализатора полезной оказывается описанная выше методика перехода к нестационарным задачам. [c.495]

Во многих случаях величина параметрической чувствительности, максимальной температуры по оси каждой трубки ( горячая точка ) к начальным и граничным условиям, допустимая системой регулирования, определяет максимально возможный диаметр трубки. Параметрическую чувствительность рассчитывают с учетом температурного и концентрационного полей в трубках разных диаметров при вариации исходных и граничных условий. Метод нахождения указанных полей рассмотрен выше. [c.501]

Модель реактора. Легко подсчитать, что количество возможных моделей процессов в неподвижном слое катализатора равно нескольким сотням. Однако, используя приведенные выше неравенства, которые выделяют основные факторы, определяющие поведение температурных и концентрационных полей в реакторе, легко построить узкую существенную модель процесса в [c.12]

Знание статических и динамических характеристик адиабатического слоя позволяет разработать САУ, структура построения которой вытекает из исследования температурных и концентрационных полей в слое. Так, например, для каскадно-связанной САУ па ЭЦВМ легко определяется оптимальная координата датчика температуры в центральной части слоя, обеспечивающая наилучшее качество управления режимом для реактора окисления двуокиси серы в трехокись, синтеза аммиака [36, 41]. [c.15]

Повышение селективности и производительности процесса в целом при помощи искусственно создаваемых температурных и концентрационных полей в зоне контакта, близких к оптимальным условиям. [c.20]

Наличие неоднородности по линейной скорости и приведет к некоторому распределению времени контакта и конечной степени превращения в i-M слое катализатора Хк и). Допустим, температурные и концентрационные поля однородны, тогда среднее значение [c.127]

Неравенство (3.12) является также условием расщепления модели процессов на зерне при изучении концентрационных полей, а неравенство (3.13) —условием расщепления при изучении тепловых полей. [c.71]

Распределенность системы. Основным объектом изучения является процесс миграции высокотемпературной реакционной зо- ны по слою катализатора (при условии подачи холодной газовой смеси). Пространственная неоднородность температурных и концентрационных полей в слое может быть учтена только пространственно распределенной системой. [c.99]

Нестационарные процессы в гетерогенных каталитических реакторах можно создавать, изменяя входные условия — давление, состав, температуру, нагрузку исходной реакционной смеси. В этой главе предполагается, что процессы на поверхности катализатора квазистационарны. Тогда нестационарные температурные и концентрационные поля в зернистом слое катализатора будут определяться кинетическими характеристиками квазистационарного процесса, тепловыми эффектами происходящих в слое химических реакций, процессами переноса, закономерностями изменения входных условий и инерционными свойствами реактора в целом. [c.124]

Входящие в сушильную камеру струи теплоносителя возбуждают в ней интенсивное вращательное движение. При этом благодаря сужению камеры и наличию пережима, отделяющего основной участок камеры от хвостовой части, улучшаются условия перемешивания материальных потоков в аппарате, быстро стабилизируются температурные и концентрационные поля, увеличивается удерживающая способность сушильной камеры по дисперсной фазе. [c.154]

Анализ и оценка результатов эксплуатации действующих вихревых распылительных сушильных аппаратов, а также исследовательских работ по разработке оптимальных конструкций на базе трубы Вентури позволили выбрать в основном два варианта вихревой камеры, представляющей собой конфузорно-диффузорно-цилиндрическую форму. Если в первом варианте вихревая конфузорная камера имеет тангенциальные и осевые вводы со стороны наибольшего диаметра, то во втором — сохраняется только лишь осевой ввод, а ввод теплоносителя происходит через несколько тангенциальных щелей-прорезей по всей длине поверхности конфузора. Кроме того, с целью улучшения перемешивания потоков и стабилизации температурного режима, концентрационного поля, а также повышения удерживающей способности камеры по дисперсной фазе принят конструктивный вариант так называемого пережима-горловины . [c.309]

Совместное решение уравнений молекулярно-турбулентной диффузии и учет процессов вырождения температурных и концентрационных полей при наличии реакции, видимо, дадут возможность создать строгую статистическую теорию, на основании которой можно будет рассчитать и , Ь- и другие характеристики для заданной горючей смеси и при заданных условиях ее течения. [c.138]

Методы хроматографии не только дают возможность фиксировать полноту горения, но и облегчают снятие концентрационных полей в различных сечениях топочного объема для того, чтобы изучать смесеобразование, воспламенение и отдельные стадии горения. [c.76]

Особенности расположения горелок предопределили и размещение факела в объеме топки. Располагаясь в основном в центральной части топочной камеры, факел в то же время отдельными языками прижимался к фронтовой и задней стенам, что в свою очередь вызывало неравномерное заполнение видимым факелом выходного сечения топки и затягивание части его в фестон и пароперегреватель. Однако в сечении за верхней ступенью экономайзера газовые концентрационные поля выравнивались и характеризовались небольшим содержанием продуктов химической неполноты горения даже при весьма низких избытках воздуха порядка 3—4%. Практически полное сгорание мазута с малым избытком воздуха можно объяснить как достаточно совершенной конструкцией и компоновкой горелочных устройств (относительно глубокое диспергирование мазута двухпоточная подача и повышенные скорости воздуха равномерное распределение мазута и воздуха по горелкам индивидуальное, нестесненное развитие отдельных фа- [c.181]

Представляется целесообразным использовать резервы снижения к-збытка воздуха за счет устранения его циклических и периодических колебаний, вызванных работой РВП или составом топлива, а также обеспечить выравнивание концентрационных полей в топке. Эти решения требуют создания новых высокоточных газоанализаторов СО и существенных изменений в подготовке топлива и принципах автоматического управления, так [c.5]

Важным свойством таких струй является подобие различных сечений температурных и концентрационных полей, образующихся в результате подсоса в струю холодной окружающей среды (или среды с нулевой концентрацией данного вещества). [c.47]

Время достижения реагентами в реакторе заданных концентраций, рассчитанное по кинетическим уравнениям, и фактическое время пребывания реагентов в аппарате обычно не соответствуют друг другу из-за искажения поля концентрации, воздействия макрофакторов, таких, как гидродинамической структуры потоков, искажения концентрационного поля в результате диффузии, наложения температурного поля и др. [c.100]

Математические модели нестационарных процессов в реакторе. Легко подсчитать, что количество возможных моделей процессов в неподвижном слое катализатора равно нескольким сотням. Однако используя приведенные выше неравенства, выделяющие основные факторы и определяющие поведение темперйтурных и концентрационных полей в реакторе, легко построить узкую существенную модель процесса в целом. Так, для процесса окисления SO2 в SO3 в реакторе с адиабатическими слоями катализатора нестационарный процесс в первом слое должен описываться моделью, учитывающей градиенты температур и концентраций внутри зерна катализатора, в последующих слоях процесс в зерне достаточно представить моделью идеального перемешивания по теплу стационарные режимы во всех слоях удовлетворительно описываются моделью идеального вытеснения стационарный режим для процесса синтеза винилхлорида в трубчатом реакторе описывается квазиго-могенной моделью, учитывающей перепады температур по радиусу трубки, а для описания нестационарных процессов в реакторе не обходимо учитывать и перепады температур внутри зерна. [c.73]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств катализатора и реактора в целом температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как было показано, те параметры, влияние которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, дисперсию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравподоступность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет использовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих же факторов может быть иной и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Р1х влияние необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора. Это приводит, иапример, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, непродолжительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена, значительным перегревам слоя — динамическим забросам, на-Л1Н0Г0 превышающим стационарные перепады температур между входом и выходом из слоя могут быть в несколько раз больше адиабатического разогрева при полной степени превращения. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных пере- [c.13]

Постановка снециальных экснернментальных исследований и математическое моделирование иа основе совремеппых ЭВМ тепловых и концентрационных полей в реакторе с учетом описания гидродинамики в дисперсных системах позволяют определить влияние неоднородностей на качество работы аппарата, установить требования, ограничивающие допустимые отклонения от однородных условий. [c.3]

Гидродинамические неоднородности могут быть как внешними, так и внутренними. К внешним можно отнести возникающие в объемах реакторов отрывные течения и вихреобразования потоков из-за несовершенства конструкций внутренних устройств. Такпе неоднородности в слое могут быстро затухать [3—5], однако в ряде случаев генерируемые ими неравномерности химического превращения приводят к проникновению в глубь слоя неоднородностей температурных и концентрационных полей, что существенно снижает эффективность процесса [6—8]. Колебания газовой нагрузки в системе, рост гидравлического сопротивления слоя из-за отложений в нем пыли, механические вибрации реактора, приводящие к частичной ломке и истиранпю частиц катализатора, п другие воздействия способствуют неравномерной объемной усадке слоя с образованием каверн, пустот, свищей и т. п. [9, 10]. В последнее время опубликованы данные о неблагоприятном влиянии на протекание каталитических процессов частых пусков реакторов после их внеплановых остановок. Слой катализатора при этом испытывает периодические тедшератур-ные расширения—сжатия, которые приводят к неконтролируемому уплотнению слоя. [c.24]

И условие квазистационарпости процессов переноса тепла при изучении концентрационных полей [c.70]

Энергетический баланс установившегося динамического режима распространения фронта реакции (3.436), представляющий собой взаимно однозначное соответствие между 0 и ю, характеризует отличие процесса распространения в гетерогенных и гомогенных газовых или конденсированных средах, в которых б(со)= 1 и, зна--чит, 0 = 00 + А бадЖ. В гетерогенных системах это условие выполняется только в случае стоячей волны, когда со = 0. Если же м > О, то 0 > 00 + АОадЗ , а если о)<0, то 0 < 0о + АбадЗ . Объясняется этот эффект тем, что вследствие большого различия теплоемкостей твердых и газовых фаз инерционность теплового поля гораздо больше инерционности концентрационного поля, что обусловливает возможность быстрой подачи непрореагировавшего компонента — теплового источника — в медленно перемещающееся тепловое поле. При движении фронта в направлении фильтрации газа максимальная температура выше адиабатической, так как в этом случае тепло, выносимое волной, складывается из адиабатического разогрева и тепла, отдаваемого слоем катализатора при его охлаждении. При движении фронта навстречу потоку газа, наоборот, часть тепла реакции расходуется на прогрев слоя катализатора, вследствие чего максимальная температура в зоне реакции ниже адиабатической. [c.84]

В рассмотренных в работах [1—9] процессах температура слоя медленно меняется со временем при внесении внешних возмущений (например, при изменении скорости потока и 1)). Б то же время концентрационные поля газового реагента изменяются по сравнению с температурой практически безынерционно, т. е. концентрация реагента находится в квазистационарном режиме по отношению к температуре. Возникает естественное разделение переменных на быструю — концентрацию и медленную — температуру. В гл. 3 рассматривался вопрос разделения времен в подобных химико-технологических процессах. Там же приведены различные оценки, позволяющие с достаточным основанием считать одни процессы быстрыми, а другие медленными. Для изучаемого в настоящей работе нестационарного процесса предположение о квазистационарпости концентрационных полей по отношению к тепловым подразумевает, что в системе уравнений явно зависит от времени только медленная переменная, ответственная за изменение тепловых полей. Локальные флуктуации концентрационных полей предполагаю йся не наблюдаемыми концентрации не зависят от времени явно. Концентрационные поля следуют за тепловыми безынерционно. Распределение концентраций по длине реактора зависит только от мгновенного значения скорости потока газа (управляющего параметра) и мгновенного распределения температуры по длине реактора. [c.101]

Пуск реактора по данной схеме производится следующим образом. На предварительно разогретый слой катализатора исходная реакционная смесь с низкой входной температурой подается через заслонку 2 (заслонка 1 закрыта). В центральной части слоя (Л1) и в крайней части (А ) возникают тепловые волны а и 61 соответственно), которые движутся в направлении фильтрации реакционной смеси. Направления газовых потоков в частях слоя указаны непрерывными стрелками (см. рис. 6.5, о). Через некоторое время (время полуцикла) тепловая волна а, займет положение 02, а волна 61 — положенпе 62 (см. рис. 6.5, б). В это время заслонка 1 открывается, а заслонка 2 закрывается. Это приводит к разделению теплового пика а на две тепловые волны. Одна пз них будет распространяться по центральной части слоя ( 1), а вторая по крайней части (слой Аз). Направления распространения тепловых волн совпадают с направлениями фильтрации смеси в слоях и показаны стрелками (см. рис. 6.5, 6). Через время полуцикла тепловая волна 2 займет вновь положение й (см. рис, 6.5, а). После этого цикл повторяется. Прп такой организации процесса центральная часть слоя работает в режпме переменных направлений фильтрации реакционной смеси, а тенло, выделяющееся в этой части, служит для попеременного нагрева слоев А и Аз. Крайние части слоя работают периодически в режиме нагрева или формирования и вытеснения тепловой волны. Через несколько переключений во всех частях слоя устанавливаются периодически повторяющиеся температурные и концентрационные поля. [c.150]

Таким образом, результаты исследования позволяют правильно оценивать реальную аэродинамическую обстановку в вихревой сушилке, производить кинетические расчеты процессов тепло- и массообмена и выбирать оптимальные конструктивные параметры при проектировании сушилок подобного типа. В сушильной камере можно создать условия для интенсивного контактирования материальных потоков и тепло- и массообмена между ними. При этом увеличиваются удерживающая способность камеры по дисперсной фазе, влагонапряжен-ность ее объема, быстро стабилизируются температурные и концентрационные поля на выходе. Например, при сушке катализаторных суспензий в вихревой сушилке влагонапряженность единицы объема сушильной камеры достигала 3,0-5,0 т/(м ч). [c.175]

Твердая фаза (катализаторы), используемая в процессе каталитического крекинга, является полидисперсной, что усложняет гидродинамический режим газокатализаторного потока п влияет на изменение скоростей отдельных фракций сыпучего материала [60]. При увеличении концентрации влияние полидисперсности становится менее заметным. Для концентрации твердой фазы, превышающей определенную величину, частота соударений частиц и их ударов о стенки трубопровода снижается, так как вдоль стенок трубы начинает двигаться поток сыпучего материала, где радиальное перемещение отдельных твердых частиц ограничено. При этом наблюдается значительная неравномерность средних концентраций твердой фазы не только в различных точках матерналопрово-да, но и в определенном месте [55, 73]. В сплу особенностей транспорта материала полидисперсного состава в газокатализа-торном потоке образуются местные повышения илл, наоборот, понижения концентрации твердых частиц, изменяющие концентрационное поле. Образующиеся локальные неравномерности имеют случайный характер и зависят от скорости газа и полидисперсности твердой фазы [74]. При этом сохраняются условия образования концентрационных полей с определенной конфигурацией профиля твердой фазы. [c.184]

Взаимосвязь образования химического недожога и генерации 50з с полями локальных избытков воздуха наглядно видна из схемы, представленной на рис. 4.27. Во всех трех изображенных иа схеме вариантах средний избыток воздуха одинаков и равен стехиометрическому а=1. Отличие состоит только в степени неравномерности концентрационного поля Ииакс— мин, которая. максимальна для варианта, приведенного в левой части рисунка, и отсутствует в варианте на правой части. [c.136]