Модели структуры идеального вытеснения

Для сравнения данных, полученных по комбинированной модели, был сделан расчет числа ступеней разделения, когда структура потока паровой и жидкой фаз описывалась следующими моделями 1) идеальное вытеснение паровой фазы и идеальное вытеснение жидкой фазы 2) полное перемешивание паровой фазы и идеальное вытеснение жидкой фазы. [c.353]

На примере гидроформилирования пропилена оценено также влияние продольного перемешивания и циркуляции в реакторе (т. е. структуры потока в реакторе) на эффективность использования реакционного объема и выход целевых продуктов. Для оценки влияния продольного перемешивания была использована модель реактора идеального вытеснения с рециркуляцией [156]. За мер>1 эффективности использования реакционного объема брали отношение [c.92]

При X—>-1 и п— -с , как было показано ранее (с. 118), выражения для Mi,h трансформируются в уравнения моментов диффузионной модели с застойными зонами. При п—рециркуляционная модель с застойными зонами переходит в модель идеального вытеснения с застойными зонами. В табл. 4 приведены выражения для моментов С-кривой наиболее распространенных моделей структуры потока с застойными зонами [60]. [c.126]

Особенностью производства битумов в трубчатом реакторе является протекание стадии собственно окисления в режиме, близком к идеальному вытеснению (хотя в целом трубчатый реактор, работающий с рециркуляцией, соответствует более сложной модели и при значительных коэффициентах рециркуляции приближается по характеру структуры потоков жидкости к реактору идеального смешения). В этом случае для обеспечения приемлемой скорости реакции необходимо уже на вход в реактор подавать нагретые реагенты. В дальнейшем же во избежание перегрева реакционной смеси ее необходимо охлаждать. Таким образом, вначале требуются затраты энергии на нагрев сырья в трубчатой печи, а затем — на охлаждение реагирующих фаз потоком вентиляторного воздуха [72]. При использовании легкого сырья или при сравнительно глубоком окислении (до строительных битумов) нагрев сырья в трубчатой печи можно заменить нагревом в теплообменниках битум — сырье [54, 73]. Средняя температура в реакторе должна быть не ниже 265 °С, иначе реакция окисления резко замедляется [71]. [c.53]

Большой объем загружаемого катализатора и, как следствие, относительно медленное изменение его активности в крупнотоннажных агрегатах позволили представить используемые для управления процессом математические модели реактора в виде совокупности уравнений процессов при постоянной активности катализатора (на участках стационарности) и уравнений изменения активности во времени. Для описания газодинамической структуры потоков в реакторах использована модель идеального вытеснения. Система уравнений материально-теплового баланса реактора для момента времени т записывается в виде [c.334]

Модель идеального вытеснения соответствует структуре поршневого движения потоков, нри котором перемепшвание субстанций в направлении движения потока отсутствует, а в точках сечения, ортогонального направлению движения, свойства потока одинаковы. Уравнение, описывающее изменение концентрации в одномерной зоне идеального вытеснения, имеет вид [c.219]

В итоге связная диаграмма гидродинамической структуры потоков идеального вытеснения принимает вид, приведенный в табл. 2.1, откуда следует определяющее соотношение для модели идеального вытеснения [c.109]

Например, модель идеального вытеснения является предельным случаем ячеечной модели при п оо (п — число ячеек), к которой удобно переходить при численном интегрировании уравнения в частных производных для аппарата конечных размеров. Аналогом такого перехода с точки зрения топологического принципа описания ФХС является свертка по пространству (в пределах одной ячейки) локальных диаграмм и переход к глобальным диаграммам или диаграммным сетям (в пределах аппарата в целом). В пределах -й ячейки принимается идеальное смешение. Пусть I — длина канала, п — число ячеек, тогда Ах = 1/п — протяженность одной ячейки, причем объем каждой ячейки является постоянным Д V = 5Ах, где 3 — площадь поперечного сечения канала. Таким образом, для отражения процесса смешения в пределах каждой ячейки можно использовать диаграмму идеального смешения при постоянном объеме. Сетевая структура глобальной диа- [c.109]

Структура типа поршневой поток с продольным перемешиванием (диффузионная модель). Эта структура является обобщением рассмотренной выше модели идеального вытеснения, когда на механизм конвективного переноса накладывается механизм диффузионного переноса. При этом диффузионный механизм рассматривается как модельный механизм, который характеризуется некоторым эффективным коэффициентом диффузии В. В частном случае это может быть собственно молекулярная диффузия, однако чаще с помощью этого механизма моделируются эффекты неравномерности профиля скоростей по сечению аппарата, влияние турбулентной диффузии и т. п. [c.111]

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]

Теплообменник типа смешение—вытеснение . Примем, что структура потока хладоагента в змеевике соответствует идеальному вытеснению. Тогда процесс теплопереноса внутри змеевика можно представить диаграммной сетью модели идеального вытеснения (см. табл. 2.2). [c.156]

Таким образом, можно сделать вывод, что для двухфазных систем, модель по жидкости которых соответствует полному перемешиванию, идеальному вытеснению либо диффузии, а по пару - полному перемешиванию или идеальному вытеснению, зависимость между локальной эффективностью по пару (газу) и объемным коэффициентом массопередачи остается неизменной. То есть различие в структуре модели по жидкости, характеризующей конструкцию тарелки, не влияет на кинетику массопередачи, однозначно определяемую локальной эффективностью по пару (газу) через объемный коэффициент массопередачи, а влияет на эффективность (к.п.д.) тарелки. [c.160]

Эти модели можно выбирать для математического описания процесса в реальных теплообменных аппаратах, если структура потоков теплоносителей в них приближается к структуре идеального перемешивания либо идеального вытеснения . Например, для двухтрубных, элементных, кожухотрубчатых, спиральных и пластинчатых теплообменников применима модель вытеснение — вытеснение , для погружных теплообменников — модель перемешивание — вытеснение и т. п. [c.189]

Упомянутые выше десять моделей контактных устройств, конечно, не исчерпывают всего их разнообразия, а относятся к так называемым простым моделям, которые образуются простейшей топологией всего из трех случаев гидродинамической обстановки в фазах (идеальное перемешивание, идеальное вытеснение, однопараметрическая диффузионная модель). На прак тике часто возникает необходимость использовать более сложные, комбинированные, модели. Для Н1,ч характерны сложные структуры потоков (рециклы, параллельные потоки) и наличие [c.27]

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]

Критерий Рей является единственным параметром диффузионной модели. По его численному значению можно судить о структуре потока, определяя количественно ее отклонения от идеального вытеснения, при котором PeJ, = оо, или от идеального смешения, которому отвечает Ре = 0. Построив, пользуясь уравнением (11,160), дифференциальные функции распределения при различных значениях PeJ,, можно убедиться, что вид соответствуюш,их кривых меняется с изменением Ре приблизительно так же, как при изменении п в случае применения ячеечной модели (рис. П-38, б). [c.125]

Вид функции g[t) можно приближенно определить с помощью графического дифференцирования переходной функции h t). При t j>Q функция g t) сначала монотонно растет и достигает в некоторой точке tm максимального значения. Затем при t > tm она монотонно убывает, стремясь при t- oo к нулевому значению. На рис. 5.3 изображены графики функций g t) при различных значениях Ре. В том случае, когда Ре- оо, т. е. гидродинамическая структура потоков в абсорбере близка к структуре, описываемой моделью идеального вытеснения, g t) имеет вид колоколообразной функции. При этом чем больше Ре, тем меньше интервал переменной t, на котором g(t) сильно отличается от нуля. В пределе, когда в аппарате имеет место режим идеального вытеснения, получаем g(t)— 8(r — t), где С — некоторый коэффицент. При Ре- 0 максимум функции g t) становится все менее острым, а точка tm, в котором он достигается, приближается к началу координат. В пределе, когда в аппарате реализован режим идеального вытеснения (Ре = 0), функция g(t) имеет максимум, равный 1/т при = 0, а при t > О экспоненциально убывает к нулю. [c.221]

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]

Основой для рассмотрения гидродинамических закономерностей процесса в технологических аппаратах являются законы классической механики. Однако в целом ряде практически важных случаев сложность конструктивного оформления аппаратов, фи-зико-химические особенности используемых сред не позволяют непосредственно применять уравнения гидромеханики для анализа и моделирования гидродинамической составляющей процесса. В этих условиях наиболее эффективно использование формализованных представлений о движении частиц потока в аппарате в виде математических моделей структуры потоков [7]. Основу для выбора гидродинамической модели (идеального смешения, идеального вытеснения, диффузионной, ячеечной, комбинированной п т. д.) составляют числовые характеристики распределения элементов потока по времени пребывания или функции распределения. [c.66]

Движение потока хладоагента в змеевиковых и трубчатых элементах небольшого диаметра удовлетворительно соответствует гидродинамической модели идеального вытеснения. Поэтому математическое описание гидродинамической структуры потоков теплообменника типа смешение — вытеснение представляется системой уравнений, одно из которых служит описанием гидродинамической модели идеального смешения для теплоносителя (11,20), а другое — гидродинамической модели идеального вытеснения для хладоагента (11,21). [c.67]

При построении комбинированной модели принимают, что аппарат состоит из отдельных зон, соединенных последовательно или параллельно, в которых наблюдаются различные структуры потоков зона поршневого потока (идеального вытеснения), зона потока с идеальным перемешиванием зона с продольным перемешиванием застойная зона. Помимо этого, могут наблюдаться следующие локальные потоки байпасный, циркуляционный, проскальзывание и т. д. [c.115]

Для установления структуры гидродинамической модели изучаемого объекта ступенчатым, импульсным или частотным методом наносится возмущение (подается индикатор) и выявляется наличие идеального смешения либо идеального вытеснения принимается диффузионная, ячеечная или комбинированная модель. [c.411]

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]

Для оценочных расчетов принимают следующие допущения структура потоков в напорном пространстве приближается к модели идеального вытеснения, и концентрация селективнопроникающего компонента в полости высокого давления изменяется от Df до уг [c.189]

Основой для составления математического описания реакторного процесса являются уравнения, описывающие гидродинамику потоков перерабатываемых и получаемых продуктов. В зависимости от этого и классифицируются реакторы по типам. По двум основным моделям потоков различают два типа реакторовг реактор идеального перемешивания и реактор идеального вытеснения. При выборе модели потока учитываются следующие факторы [5] модель должна отражать физическую сущность реального потока при относительной простоте математической формулировки должен существовать метод либо экспериментального определения параметров модели, либо аналитического их расчета структура потоков должна быть удобна для расчета конкретного процесса. [c.21]

Комбинированная структура (параллельное соединение ячейки идеального перемешивания и идеального вытеснения). Если обозначим долю потока, поступающего в зону идеального вытеснения, через и среднее время пребывания частиц в зоне идеального перемепшвания через tl = Vll( —ln)Qy, то получим основное уравнение модели в виде [c.253]

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]

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]

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]

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]

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]

Большинство процессов химической технологии имеют двойственную дстерминированно - стохастическую природу. Исходя из этого, во втором разделе рассматриваются экспериментальные методы исследования структуры потоков, позволяющие учесть стохастическую составляюидую процесса. Рассматриваются элементы типовых моделей структуры потоков модели идеального смешения и вытеснения, диффузионной, рециркуляционной, ячеечной моделей и комбинированных моделей. [c.3]

Как следует из графика на рис. 3.10, модель идеального вытеснения дает завыщенные температуры (Г1вых= 112°С), а модель идеального смешения — заниженные (7 1вых= ЮО°С). Более реальный характер изменения температуры по длине теплообменника дают ячеечная или диффузионная модели (7 1вых=Ю1 °С). Однако, несмотря на совпадение конечных температур (потока на выходе из теплообменника), профили температур различны. Различие конечных температур по моделям идеальной структуры потоков перемешивания и вытеснения составляет около 5°С, что существенно для расчета теплообменников. [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология