Модели структуры потоков с застойной зоной

Рис. 11-6. Схемы модели структуры потоков с застойными зонами

МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ ПОТОКА В АППАРАТАХ С ЗАСТОЙНЫМИ ЗОНАМИ [c.118]

В последние годы описан ряд теоретических моделей структуры потока, учитывающих наличие застойных зон [49—61]. [c.118]

Полученные выше зависимости, устанавливающие связь между моментами рециркуляционной модели с застойными зонами и без застойных зон и характеристиками взаимодействия проточных и застойных зон, справедливы и для других моделей структуры потока с застойными зонами. Приняв в этих зависимостях х = 0 (отсутствие обратных потоков между ячейками), можно получить соответствующие выражения для моментов кривых отклика ячеечной модели с застойными зонами. [c.126]

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]

При анализе реальной гидродинамической структуры потоков часто используются более сложные модели, построенные на основе приведенных в табл. 4.4. К таким моделям относятся комбинированные, образованные путем соединения ячеек полного перемешивания, вытеснения, застойных зон, байпасных и рециркуляционных потоков. Определение параметров моделей структуры потоков и решения в виде передаточных функций подробно изложено в монографии [41]. [c.121]

Комбинированная структура (диффузионная модель с распределенной застойной зоной). Широкое распространение при математическом описании потоков в проточных аппаратах получила схема (см. 7.1) [c.254]

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]

При построении комбинированных моделей аппарат разбивают на ряд отдельных зон с различным механизмом и степенью перемешивания. Эти зоны могут соединяться последовательно или параллельно, могут быть как изолированными от окружающего пространства, так и взаимодействовать с соседними зонами. Обычно используют зоны со следующими моделями структуры потоков в этих зонах модель идеального вытеснения, модель идеального смешения, диффузионная модель, застойные зоны. Общий поток разбивают на ряд последовательно-параллельных потоков. В модель могут включаться рециркулирующие и байпасирующие потоки. П8 [c.118]

Диффузионная однопараметрическая модель относится к числу простейших математических моделей и используется для описания гидродинамической структуры потоков и массопередачи при отсутствии каких-либо неравномерностей в поперечном сечении потоков— застойных зон, байпасных и циркуляционных токов и т. д. [c.127]

Для всех типов моделей структуры потоков, применяемых для описания процесса экстракции (ячеечной, диффузионной, ячеечной с обратными потоками, включая застойные зоны и без них), первый момент равен среднему времени пребывания фазы внутри аппарата. Среднее время пребывания для дисперсной и сплошной фаз может быть определено по уравнениям [c.379]

Комбинированные модели обычно составляют для аппаратов, имеющих байпасные и циркуляционные потоки, застойные зоны. При этом аппарат разбивают на отдельные зоны, соединенные потоком материала последовательно или параллельно, в которых наблюдаются различные структуры движения частиц зона с потоком идеального смешения, с потоком идеального вытеснения и зона с диффузионным перемешиванием частиц. Уравнение комбинированной модели является комбинацией из уравнений для моделей отдельных зон, составленной с учетом последовательности и способа соединения зон потоком материала. При большом числе зон практически любой сложный процесс может быть описан комбинированной моделью, однако из-за громоздкости получающихся при этом уравнений сам процесс моделирования значительно усложняется. [c.84]

Комбинированные модели. Для описания некоторых реальных процессов рассмотренные выше модели применить не удается. Это относится, в частности, к процессам, которые включают байпасные и циркуляционные потоки или имеют застойные зоны. В таких случаях используют так называемые комбинированные модели. При построении указанной модели условно разделяют аппарат на зоны, соединенные последовательно или параллельно, в которых структуры потоков различны зона идеального вытеснения, зона потока с идеальным смешением, зона с продольным перемешиванием, застойная зона. Помимо этого, могут наблюдаться следующие локальные потоки байпасный, циркуляционный, проскальзывание и т. д. На практике наличие потоков перечисленных видов устанавливается по опытным весовым функциям объекта управления. [c.27]

Так же, как и модель с застойными зонами, ячеечная модель с обратным перемешиванием между ячейками пшроко используется нри математическом описании структуры гидродинамических потоков в секционированных аппаратах в пульсационных тарельчатых [24] и роторно-дисковых [25] экстракторах, в аппаратах с нсевдоожиженным слоем [26], в реакторах барботажного типа [27]. Применение данного типа модели оправдано также и для насадочных аппаратов с непрерывно распределенными параметрами. В этом случае колонна рассматривается как последовательность участков с сосредоточенными параметрами, причем каждый из участков эквивалентен ступени идеального смешения. [c.392]

При изучении гидродинамики движения фаз в колонных шнековых экстракторах типа Гильдебрандта установлено [102], что процесс экстрагирования в таких аппаратах сопровождается существенным продольным перемешиванием, которое отражено в модели через величину обратного потока. Затянутость - хвостовой части функции распределения по времени пребывания в слое позволило обосновать наличие застойных зон и разработать ряд вариантов моделей ячеечной структуры с застойными зонами. [c.122]

Прямой метод определения параметров моделей многофазных потоков, в случае многофазных систем или систем с ярко выраженной структурной неоднородностью, когда распределение объема между фазами или неоднородностями неизвестно, анализ структуры потоков индикаторными методами в известной мере затруднен. Трудности анализа функций отклика системы на типовые возмущения по составу потока обусловлены сопутствующими помехами, вызванными такими явлениями, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная диффузия в застойных зонах системы, адсорбция и десорбция индикатора на поверхности частиц и стенок, ограничивающих поток и т. д. [c.29]

Из сравнения х-функций (рис. 4.10) можно сделать вывод о том, что математическая модель с застойной зоной в большей степени отвечает реальной структуре потока. Для количественной проверки этой гипотезы использовался критерий Вычисление критерия выполнялось по 16 точкам весовой функции, v=16. Результаты проверки для степеней свободы г=v—1—1 (условие несмещенности в оценке и идентификация модели по одному параметру В уменьшают число степеней свободы на две единицы), для которой Х =21.064, были в пользу модели с застойной зоной с процентной вероятностью достоверности =10% расчетное значение критерия 9- Расчетное значение критерия х Для модели № 4 равно х =19. [c.259]

Параметры этой модели Д и обычно определяются путем анализа функции отклика системы на возмущение по составу потока, для чего используются различного типа индикаторы. Однако для систем с ярко выраженной структурной неоднородностью или многофазных систем, где распределение долей объема между фазами заранее неизвестно, анализ структуры потоков на основе индикаторных методов иногда затруднителен. Трудности анализа функций отклика на возмущения по составу потока обусловлены тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить такие явления, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция [c.345]

При анализе реальной гидродинамической структуры потоков часто используют более сложные модели, построенные на основе приведенных в табл. 2.1. К таким моделям относятся комбинированные, образованные путем соединения ячеек полного перемещивания, вытеснения, застойных зон, байпасных и рециркуляционных потоков. [c.84]

В объемных моделях пористой среды наблюдалась аналогичная структура потока жидкости и газа, заключающаяся в существовании проточных и непроточных (застойных) зон [Иоффе И. И., Письмен Л. П., 1972 Гидродинамическая обстановка..., 1972]. В непроточных зонах при достаточно большой скорости течения существуют вращающиеся и пульсирующие вихри, которые как бы запираются в этих зонах и не могут из них выйти из-за малого диаметра соединительных каналов. Образование застойных зон, как отмечал еще Л. С. Лейбензон [1947], происходит в результате отрыва обтекающей жидкости от поверхности тела, причем за местом отрыва образуется область застойной жидкости, не участвующей в общем течении . Характер массообмена между проточными и застойными зонами при малых скоростях потока обычно предполагается диффузионным, а при больших — вихревым. [c.24]

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]

Поток с застойной зоной зернистого материала может возникнуть в ПС при скоростях ожижающего агента, близких к скорости начала псевдоожижения и о. Из-за неравномерного газораспределения в слое возникает зона (на рис. 8.22, а — заштрихована), плохо доступная газовому потоку. Скорость газа в ней ниже и о, так что частицы здесь неподвижны (или малоподвижны) обмен частицами между застойной зоной и остальным слоем затруднен. В аспекте структуры потока твердого материала (ТМ), непрерывно вводимого в аппарат и выводимого из него, в рассматриваемой ситуации на ИП псевдоожиженного ТМ в основной области слоя наложено существование застойной зоны со слабым перемешиванием твердых частиц. Такая модель будет характеризоваться двумя параметрами долей объема слоя, запетого застойной зоной, и скоростью обмена твердыми частицами между этой зоной и основньш потоком ТМ. [c.641]

Разумеется, рассмотренные модели могут отражать структуру потоков не только в аппаратах с псевдоожиженными системами. Потоки с застойными зонами (и не обязательно дискрет- [c.642]

Объект, сочетающий участки идеального перемешивания и застойной зоны. Аппараты с застойной зоной довольно часто встречаются на практике, так как участки относительно медленного обмена веществом возникают во многих случаях. Застойная зона не всегда очевидна, но влияние ее на структуру потока сказывается, и в расчетах его нужно учитывать. Это, например, можно сделать, если имеется возможность составить структурную схему сложного объекта и найти его передаточную функцию. Однако в случае сочетания участков идеального перемешивания и застойной зоны характер соединения звеньев объекта неочевиден. Поэтому для анализа комбинированной модели с застойной зоной применяется методика составления материальных балансов всего аппарата и отдельно застойной зоны. [c.136]

Для оценки параметров рассматриваемой комбинированной модели (время пребывания т , Тд и Т) можно использовать экспериментальную импульсную кривую (С-кривую). При этом исходят из того, что абсциссы центра тяжести площади под импульсными кривыми 3 или 4 (рис. 51, б) соответственно равны времени пребывания Тп на участке перемешивания или времени пребывания Т во всем аппарате с застойной зоной (7 > т,,). Для установления значений т и Г разработана специальная методика. Качественным показателем застойной зоны в аппарате и ее влияния на структуру потока в нем является вытянутый хвост в левой части импульсной кривой и смещение центра тяжести площади под кривой. [c.141]

Итак, нами рассмотрены лишь простые комбинированные модели. При этом получаемые передаточные функции (например, случай с застойной зоной) имеют достаточно сложный вид. Очевидно, что при описании структуры потока комбинированной моделью важно определить не только количество зон, время пребывания в них (или их объем), но и взаимосвязь между зонами, направленность отдельных потоков, наличие байпасирования, проскальзывания и т. п. Следовательно, в каждом конкретном случае при использовании комбинированной модели для описания структуры потока в аппарате требуется индивидуальный подход и тщательная оценка физической картины протекающего процесса. [c.141]

Описание структуры потоков фаз в аппарате и алгоритмы расчета стационарных режимов работы абсорберов. В большинстве случаев абсорбцию проводят в аппаратах колонного типа.Это насадочные, тарельчатые, пи-лочные и другие абсорберы. При моделировании абсорбции в таких аппаратах наибольшее распространение получили модель идеального вытеснения, ячеечная модель, диффузионная модель, диффузионная модель с застойными зонами. [c.286]

Для структур потоков с застойными зонами в насадочных колоннах предлагается следующая методика определения параметров математических моделей [21]. Экспериментальные С-кривые, построенные в координатах 1дС — 0, образуют две ярко выраженные прямые, первая из которых характеризует вымывание трассера из основного потока, а вторая определяет наличие застойных зон в насадке. По первой кривой предлагается рассчитывать параметр Ре основного потока на основе простой структуры потока, а по второй кривой определять величину застойной зоны в аппарате, используя специальное математическое описание функций распределения с застойными зонами. [c.145]

Исследования на моделях и опыт эксплуатации промышленных аппаратов свидетельствует о наличии пространственных неоднородностей в структуре таких насыпных слоев, что при движении паров в ряде случаев приводит к возникновению избирательных потоков и застойных зон. [c.92]

На выходных кривых модели отсутствует скачок концентрации, как это должно быть по уравнению (2.67) имеется лишь область быстрого начального ее роста. Такое расхождение теории с результатами эксперимента объясняется неизбежной идеализацией процесса при его модельном рассмотрении (допущением прямоугольного профиля скорости в проточной зоне, неучетом деформации профиля скорости в каналах, соединяющих камеры смешения и т. п.). Несмотря на этот и другие возможные недостатки модель фильтрации с учетом проточных и застойных зон более плодотворна, чем те модели, в которых не учитывается структура фильтрационного потока. Ибо с ее помощью находит, объяснение более широкий круг явлений, наблюдающихся при фильтрации однородных и неоднородных жидкостей. [c.46]

Для описания структур потоков в насадке, в зернистом материале используют диффузионную и ячеечную модели с застойными зонами. [c.42]

Отклонение структуры потока от модели идеального вытеснения может быть следствием перемешивания частиц жидкости вдоль оси аппарата или по поперечному сечению, образования застойных зон и т. д., и проявляется это в том, что времена пребывания т различных частиц уже не одинаковы и отличаются от среднего времени пребывания Тср (одни частицы обгоняют основную массу потока, другие задерживаются в аппарате). [c.45]

В связи с возможностью образования в аппаратах застойных зон (неперемешиваемых или малоподвижных) предложены теоретические модели структуры потоков, учитывающие наличие таких [c.29]

При расчете разделительной способности тарелки в целом необходимо учитывать структуру движения жидкости на тарелке, а также характер распределения пара по площади барботажа. Рассмотренные методики позволяют вычислять локальные характеристики массопереноса, которые могут быть распространены на весь массообменный объем путел принятия соответствующей модели структуры потоков. Такой подход позволяет рассчитывать разделительную способность тарелок со сложными гидродинамическими структурами, включая байпаспрование, каналообразование, застойные зоны и т. д. Локальные же характеристики определяются составами пара и жидкости в данной точке, физико-химическими свойствами разделяемой смеси и гидродинамической обстановкой в элементарном объеме. [c.352]

Формализованная процедура формирования связных диаграмм моделей структуры потоков на основе кодовых диаграмм (см. с. 20) предусматривает три этапа представление элементами диаграммной техники конкретных видов потоков субстанций конкретизация структур слияния, отражающих модель гидродинамической обстановки в системе (законы смешения, характер совмещенности процессов в локальной точке пространства, учет неоднородностей типа байпасов, рециклов, застойных зон и т. п.), расшифровка (декодирование) кодовой диаграммы и построение связной диаграммы на основе двух предыдущих этапов. [c.104]

Модель с развитой структурой потоков использована также для описания массообмена в карусельных экстракторах [104]. При формировании модели структуры потоков процесса экстрагирования в карусельных аппаратах учитывается наличие обратного потока по жидкой фазе, обусловленного противоточным движением взаимодействующих фаз и уносом части мисцеллы, удерживаемой в межпоровом пространстве существование дренажной зоны, вызванной фильтрацией мисцеллы через слой златериала проточная зона, которая соответствует переливу мисцеллы в мисцеллосборниках обменные потоки, которые отражают массообмен между проточной и застойной зонами, Ътносимыми соответственно к поровым объемам, содержащим масло, и пустым поровым объемам. [c.122]

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]

Для понимания и описания гидродинамической структуры газового и жидкостного потока в слое катализатора и реактора так-хе необходим иерархический подход. Исследование локальных процессов переноса потока импульса вещества и тепла на уровне 10 2см позволяют определить характер обтекания зёрен и структурных образований сдоя (пустот, застойных зон и др.) на уровне сантиметров. Оказалось, что существует две области течения проточная и непроточная. В непроточной зоне образуется вихревое течение, обеспечивающее полное смешение по концентрации и температуре. Это позволило на основе теории отрывных областей течений, развитой академиком ицкаилом Алексеевичем Лаврентьевым, построить гидродинамическую модель сводного объёма слоя и га-зовьсс объёмов реактора. [c.14]

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]

При построении модели потоков предполагается, что аппарат состоит из отдельных зон, соединеннЁ1х последовательно или параллельно, в которых наблюдаются различные структуры потоков зона потока с идеальным смешением, зона с идеальным вытеснением, застойная зона и т. д. Помимо этого могут наблюдаться [c.59]