Тепловой поток продольный

Расчеты проводились на основе двухфазной модели, учитывающей внешний тепло- и массообмен между наружной поверхностью зерна катализатора и потоком реакционной смесп, а также продольный перенос тепла по скелету катализатора. Константы скорости реакций синтеза метанола А , и конверсии СО Ага выбирались близкими для медьсодержащего катализатора фирмы ТС1 к у (240°С) = = 1,2 моль/(м с атм), А 2(240°С) = 9 моль/(м с атм). Энергии активации для обеих реакций выбирались одинаковыми Еу = Е = = 71,5 кДж/моль. Константы скоростей реакций в расчетах варь-провались. [c.218]

Существующие теория и методы расчета процессов тепло- и массообмена в колонных аппаратах базируются, как известно, на схеме идеального противотока. Степень отклонения реального профиля концентраций от гипотетического может быть весьма существенной и зависит от ряда факторов, к числу которых отно- сятся конструктивные особенности аппарата, физико-химические свойства взаимодействующих потоков, их рабочие скорости и др. Таким образом, метод масштабирования колонных аппаратов является заведомо некорректным, если при его использовании не учитывается явление продольного перемешивания. [c.9]

Расчеты температурных и концентрированных полей в адиабатическом слое катализатора выполнялись по двум. моделям а) двухфазная модель адиабатического слоя, учитывающая процессы конвективного переноса тепла и массы газовым потоком, массо- и теплообмен между наружной поверхностью зерен катализатора и газовым потокам, продольный перенос тепла по скелету слоя [5] б) модель, учитывающая процессы переноса тепла и вещества внутри пористого зерна катализатора (3.22). [c.212]

В аппаратах диаметром 51, 75, 146 мм перенос тепла в продольном направлении изучали по приведенной выше методике, а в радиальном — с помощью погруженных в слой электронагревательных элементов. Последние устанавливали вдоль оси слоя таким образом, что радиальный тепловой поток проходил между ними и охлаждаемой стенкой цилиндрического аппарата. Эффективная теплопроводность в вертикальном направлении составляла 175—433 Вт/(м-К) [150—37 200 ккал/(м-ч-°С)] и превышала радиальную примерно в 50 раз. [c.261]

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]

В гл. 1 было показано, что подвод тепла к продольному ребру прямоугольного профиля изменяется от торца к основанию. Эта неравномерность обусловлена прежде всего изменением местных температурных напоров 6=4—t и тепловых потоков от окружающей среды к ребру. В гл. 3 и 4 анализ проводился с учетом изменения местных коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением и определялось их влияние на суммарный тепловой поток. В данном параграфе мы не касаемся ни одного из этих вопросов. [c.201]

Другие проблемы возникают при исследовании реакторов с неподвижным слоем мелких частиц катализатора. Профиль скоростей становится при этом более однородным, однако вследствие нерегулярности упаковки слоя возможно образование каналов со сравнительно высокой скоростью потока. В то же время обтекание потоком твердых частиц приводит к довольно интенсивному поперечному и некоторому продольному перемешиванию потока. Дополнительно к проблемам теплопередачи через стенку трубы в этом случае возникают проблемы, связанные с переносом тепла от потока к поверхности твердых частиц и внутри зерен катализатора (см. главу VI). Здесь мы будем предполагать, что имеется квазигомогенное кинетическое выражение для скорости реакции, отнесенной к единице объема реактора, которым можно пользоваться при расчетах. [c.255]

Встречное движение взаимодействующих потоков в аппарате, однако, неравноценно идеальной схеме противотока. В реальных аппаратах встречное движение потоков характеризуется неравномерными профилями скоростей по сечению, сопровождается механическим уносом легкой фазы более тяжелой фазой и, наоборот, продольным переносом тепла и массы и, следовательно, неодинаковым временем пребывания частиц обоих потоков в рабочем объеме. Отклонение от режима идеального противотока ведет к. уменьшению движущей силы процесса обмена или химического превращения и соответствующему понижению эффективности колонных аппаратов. [c.8]

В реальных условиях из-за неравномерности профиля скоростей в сечении потока и неполной сепарации встречных взаимодействующих фаз в отдельных сечениях аппаратов всегда происходит перемешивание фаз в продольном направлении. Это приводит к уменьшению движущей силы процессов тепло- или массообмена и к соответствующему уменьшению эффективности аппаратов (по сравнению с режимом полного вытеснения). В реальных аппаратах никогда не достигается полное и мгновенное смешение предыдущих и последующих объемов вещества. Заметим, что с увеличением отношения длины аппарата к его диаметру / >к движение потоков в аппарате приближается к режиму полного вытеснения, а при уменьшении этого отношения — к режиму полного перемешивания. [c.23]

Учитывая только продольное перемешивание, нельзя оценить различие концентраций но сечению аппарата, которое возможно в реальных условиях. Используем представление о двух перемешивающих (диффузионных) потоках — по оси и радиусу аппарата. Последний будем характеризовать радиальным коэффициентом перемешивания и законом Фика. В этом случае в уравнения баланса включают члены, учитывающие также радиальный перенос вещества и тепла. Перемешивание характеризуется двумя параметрами Оц и гя- [c.58]

Для оценки стационарных режимов зернистого слоя в целом необходимо, таким образом, хотя бы качественно исследовать характер решений уравнений (VI.144) и (VI.145). Заметим, что первые два члена этих уравнений описывают перенос вещества и тепла, соответственно в поперечном и продольном направлениях. Возможны два предельных режима теплопереноса [36]. Первый — почти адиабатический, когда отвод тепла на стенку незначителен и практически все тепло реакции уходит на нагревание реагирующего потока. В этом режиме первый член уравнения (VI.145) пренебрежимо мал повсюду, кроме ближайшей окрестности стенки реактора. Переход трубчатого реактора в почти адиабатический режим является крайне нежелательным, поскольку при этом не решается главная задача аппарата этого типа — обеспечение отвода тепла реакции на стенку — и температура в центре реактора быстро возрастает, вызывая угрозу перехода процесса в диффузионный режим. Желательным обычно является другой предельный режим работы реактора, который можно назвать почти изотермическим. В этом режиме тепло реакции отводится в основном на стенку, а изменение температуры по длине реактора мало. Соответственно второй член уравнения (VI. 145) мал по сравнению с первым и в первом приближении может быть отброшен. Из сравнительной оценки обоих членов ясно, что условие работы реактора в почти изотермическом режиме имеет вид [c.254]

В численных расчетах исследовалась математическая модель нестационарных процессов в неподвижном слое катализатора, учитывающая продольный перенос тепла по скелету катализатора, тепло- и массообмен между наружной поверхностью зерен и газовым потоком, конвективный перенос тепла и массы и, если необходимо, внутренний перенос вещества и тепла в зерне катализатора. [c.175]

Следует убедиться, правильны ли предположения об изотермичности работы и отсутствии продольного перемешивания в обеих фазах. Выделяемое тепло реакции составляет около 90-10 дж кмоль превращенного СОз. Это тепло поглощается главным образом жидким потоком, температура которого, как показывает расчет, повышается на 8 С. При этом наблюдается незначительное увеличение скорости абсорбции хотя к быстро возрастает с увеличением температуры, этот эффект частично компенсируется снижением растворимости СОд. [c.171]

Изменение толщин пограничных слоев вызывается обменом импульсом и энергией между частицами, движущимися в пограничном слое вдоль поверхности раздела фаз, и частицами, движущимися через пограничный слой в направлении нормали к этой поверхности. В результате обмена импульсами частицы поперечного потока пара уменьшают свою продольную скорость, а частицы продольного потока парогазовой смеси ее увеличивают. Обмен теплом между частицами поперечного и продольного потоков происходит вследствие неравномерности температурного поля в пограничном слое. [c.151]

Более точное теоретическое решение задачи дано Берманом [20] на основе предложенной им физической модели взаимодействия в пограничном слое поперечного потока массы с продольным потоком парогазовой смеси. В работах [20, 23] приведена следующая система уравнений, описывающих перенос импульса, тепла и массы в пограничном слое при стационарном режиме в процессе конденсации пара из парогазовой смеси с учетом влияния поперечного потока активного компонента смеси на интенсивность тепло- и массоотдачи уравнение движения [c.157]

Обозначения Т, Гщ, Го — температуры слоя, на входе в слой и начальная с, Сщ, Со — соответствующие значения концентрации реагента в газовой смеси в слое на входе и начальное ц — линейная скорость потока газовой смеси, отнесенная к полному сечению слоя W T, с) —скорость химической реакции АГа — адиабатический разогрев смеси при полной степени превращения I, L —текущая и общая длина слоя катализатора Я — эффективный коэффициент продольной теплопроводности слоя Сел — средняя объемная теплоемкость слоя катализатора Ср — средняя объемная теплоемкость реакционной смеси е — пористость слоя катализатора у = = Ср + Ссл D — эффективный коэффициент диффузии реагента в газовой смеси. Эта модель удовлетворительно описывает процессы в адиабатическом слое катализатора при таких предположениях градиенты температур внутри зерен катализатора незначительны химические процессы па внутренней поверхности зерен и диффузионные процессы внутри пористых зерен квазистационарны по отношению к процессам переноса в газовой фазе процессы межфазного тепло- и массообмена настолько интенсивны, что температура и. концентрация реагента в твердой и газовой фазе неразличимы. [c.100]

Такое устройство представляет собой тонкостенный металлический цилиндр, внутренние стенки которого выложены пористым материалом, пропитанным летучей в заданных температурных условиях жидкостью. Цилиндр вакуумирован и герметически закрыт с обоих концов. При нагреве одного из них жидкость в нем испаряется, а в другом конце конденсируется, после чего по капиллярам пористой обкладки (или тонким продольным прорезям на внутренней стенке) возвращается к месту нагрева. Таким путем тепло непрерывно передается по трубке, и тем эффективнее, чем выше теплота испарения рабочей жидкости. Меняя соотношение площадей обоих концов, можно ослаблять или усиливать тепловой поток, приходящийся на единицу поверхности, т. е. использовать трубку и как тепловой трансформатор . [c.269]

Рассмотрим решение задачи по экстраполяции тепловых потоков, которые поглощаются расплавом стекла под шихтой и варочной пеной, для продольного сечения ванной печи. Будем считать, что в стекломассе отсутствуют физико-химические эффекты, обусловливающие выделение и поглощение тепла внутри расплава, и перенос тепла в поперечном направлении печи. При принятых допущениях тепловой баланс для продольного сечения бассейна печи, занятого стекломассой, можно записать в виде [c.131]

Е — энергия активации химической реакции. Ех — коэффициент продольного смешения вещества в потоке. V — коэффициент продольного переноса тепла в потоке, [c.10]

Рис. 3. Продольный профиль температур и степеней превращения в слое катализатора без учета радиальных потоков вещества и тепла (пунктирные линии) и с учетом радиальных потоков (сплошные линии) по оси трубки и у стенки П = 14,1 Е = 1,3 у = 10,8 Д0, = 5,64 Де, = 57,5 Ь, = 0,0566 0о = 2,О4

Рис. 4. Продольный профиль температур, рассчитанный без учета продольного переноса вещества и тепла (сплошная линия) и с учетом продольных потоков (пунктир)

Холодная стекломасса имеет большую плотность по сравнению с нагретой до более высоких температур. Для того чтобы эти объемы находились в равновесии, более горячий столб (Я ) должен быть выше холодного (Я ) (рис. 11.52). В результате на поверхности ванны возникнет переток расплава от более нагретого участка к менее на-фетому, а внизу наоборот. В поперечном направлении, вследствие соответствующего распределения температур в факеле и охлаждающего действия стен, температура падает от центра к стенам. Такие температурные условия в слое стекломассы создают два основных конвективных потока продольный с двумя ветвями, направленными к загрузочному и выработочному концам печи, и поперечный, направленный к стенам. Одна ветвь продольного потока у зафузочного кармана, охлаждаемая шихтой, опускается вниз и течет в глубинных слоях по направлению к выработочному концу печи, а в зоне температурного максимума поднимается к поверхности, замыкая цикл движения стекломассы к зафузочному карману. Вторая ветвь продольного потока, направляющаяся к зоне вьфаботки, опускается в конце рабочей части, а затем двигается вдоль дна варочного бассейна в направлении зафузочного кармана, и также поднимается к поверхности в зоне температурного максимума, образуя выработочный цикл потоков. Продольные конвективные потоки стекломассы способствуют ее гомогенизации и усреднению, а также переносят тепло, необходимое для подофева шихты снизу у загрузочного кармана и для покрытия потерь в окружающую среду кладкой бассейна. [c.556]

Практически не сказываясь на выходе продукта, продольное распределение тепла выравнивает температурный профиль. Чтобы искажение было малым, необходимо, чтобы тепловой поток [c.66]

ПО времени контакта). Аппаратурное оформление проточного метода довольно просто, но при его использовании массе- и теплоперенос могут исказить экспериментальные данные или затруднить их обработку. Это связано с появлением градиентов температур по сечению слоя катализатора, возрастающего с уменьшением размера гранул и увеличением диаметра слоя (из-за ухудшения условий теплопередачи) температуры вдоль слоя катализатора вследствие выделения или поглощения тепла при протекании реакции скоростей потока по сечению слоя катализатора (при этом измеряемая средняя скорость потока может сильно отличаться от фактической скорости прохождения газа вблизи стенок трубки реактора) концентраций вдоль слоя катализатора, что приводит к продольному смешению реагентов. [c.18]

I — реакция 2 — поток реагентов процессы переноса Л — внутри зерна 4 — между наружной поверхностью зерна и потоком 5 — в радиальном направлении (5а — тепла по твердым частицам 56 — тепла и вещества по газовой фазе) б — в продольном направлении 7 — тепла от слоя к стенке (7а — от твердых частиц 76 — от потока) [c.88]

Чтобы считать задачу описания процесса в слое полностью определенной (замкнутой), необходимо добавить начальные и граничные условия. В случае модели идеального вытеснения задают температуру и концентрацию на входе в слой. При учете продольного и поперечного переноса по слою тепла и вещества теплопроводностью и диффузией должны быть еще добавлены граничные условия. По оси трубки, в которой находится слой, из условий симметрии поля температур и концентраций, потоки тепла и вещества через эту границу должны отсутствовать, т.е. [c.103]

В, С, О, I. Видно, что слабое увеличение Т за линию L приводит к резкому скачку температуры от О V. Н. Аналогично, при постепенном уменьшении Т, процесс проходит последовательность стационарных режимов, соответствующих точкам I, Н, С, Р, с дальнейшим резким падением до точкп В и далее к точке А. Это приводит к гисте-резпсным кривым, изображенным на рис. IX.20. Неопубликованные вычисления для противоточного реактора с независимым теплоносителем показывают еще более резкие эффекты. Можно сказать, что в реакторах с противоточным теплообменником тепло реакции, выделившееся в некоторой точке, вместо того, чтобы вымываться потоком, как это было бы в отсутствие обмена теплом с теплоносителем, может возвращаться вверх но течению реагирующей смеси, способствуя образованию высоких температурных пик. К аналогичным эффектам может приводить продольное перемешивание потока, как это было показано в работе Ван Хирдена и в более поздней статье Амундсона (см. библиографию на стр. 303). [c.285]

Количественные характеристики структуры потока, определяемые интенсивностью продольного перемешивания (параметрами модели), используются для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. При таких расчетах различные модели могут привести к практически одинаковым результатам, если эти модели формально адекватны друг другу и потоку в аппарате, т. е. совпадают функции распределения времени пребывания. При формальной адекватности можно, установив эквивалентные соотношения между параметрами сложной и более простой модели, вести расчет аппарата по уравнениям более простых моделей. В связи с этим рассмотрим возможность аппроксимации двухпараметрической комбинированной модели структуры потока более простой — однопараметрической диффузионной модедью. Для этой цели необходимо установить эквивалентную связь между параметрами обеих моделей. [c.95]

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]

Проблему устойчивости реакторов детально исследовал Баркелью в уравнениях материального и теплового баланса им были приняты следующие упрощения. Тепло- и массоперенос посредством диффузии в продольном направлении считались пренебрежимо малыми по сравнению с конвекцией. Термическое сопротивление слоя в радиальном направлении считалось малым по сравнению с термическим сопротивлением в пространстве между слоем и стенкой реактора. Было принято, что зависимость скорости реакции от концентрации есть функция концентрации только одного компонента. Не учитывалось также сопротивление тепло- и массо-обмену в пространстве между потоком и частицами катализатора. [c.293]

Аналогичным образом может быть описан процесс продольной теплопроводности в зернистом слое. В потоках газов перенос тепла идет в основном по движущейся фазе при Ке > 10 в жидкостях тепло переносится исключительно движущейся фазой збке при весьма малых числах Рейнольдса. Твердые частицы в этих условиях выступают в роли застойных зон, и при оценке характеристик функции распределения можно воспользоваться формулами ( 1.42) (см. раздел 1.5). [c.229]

При нахождении характеристик основных промышленных реакторов — трубчатых, с неподвижным и с псевдоожиженным слоем зернистого материала только для аппаратов первых двух типов нужно принимать во внимание неизотермичность протекающих в них процессов. Наилучшей моделью, позволяющей описать движение потоков в указанных реакторах, является модель вытеснения с продольной и радиальной диффузией вещества и тепла. Различные частные диффузионные модели, которые могут быть применены в данном случае, разработаны и проанализированы Бишофом и Левеншпилем Они вывели также общее выражение для связи продольной и осевой диффузии вещества в трубчатых аппаратах и в реакторах с неподвижным слоем зернистого материала. Вопросы соотношения радиальной и продольной диффузии тепла в зернистом слое изучали Яги Куни и Смит . Некоторые общие вопросы указанной проблемы рассмотрены Фроментом [c.276]

Уравнения (1,12) составлены на основании тех же соображений, что и уравнения (1,10), но так как внутри частиц невозможен конвективный поток, члены с первыми производными опущены. Псевдодиф-фузионные коэффициенты в этой модели называются эффективными коэффициентами диффузии массы и тепла [Петерсен (1965 г.)]. При необходимости можно использовать индексы, чтобы отличить указанные коэффициенты от продольных или поперечных дисперсных параметров предыдущих моделей, но обычно этого не требуется, поскольку чаще всего рассматривается только одна модель и значение символа ясно из контекста. [c.19]

Круглые трубы с кольцевыми ребрами, расположенные параллельно потоку, обычно редко употребляются. Однако в особых условиях такая конфигурация может оказаться весьма эффективной. Например, она была выбрана для топливных элементов реакторов с газовым охлаждением в Колдер-Холле (Великобритания). Перед конструкторами реактора стояла задача — отвести как можно больше тепла от топливного стержня данного диаметра в канале длиной 6,1 м. При близком расположении продольных ребер, как уже отмечалось выше, наблюдается ухудшение характеристик теплообмена. Эту проблему удалось обойти, используя топливные стержни с кольцевыми ребрами, которые- [c.62]

Запишем теперь уравнения тепло- и массообмена для Ьп-й зоны (рис. Х-33). Так же, как и в случае теплообмена, массообмен происходит в двух направлениях — радиальном и осевом. Радиальный перенос вещества осуществляется в основном диффузией, а осевой (продольный) — конвекцией. Уравнения материального баланса записываются для каждого из четырех компонентов и решаются совместно. В эти уравнения входят потоки данного компонента, поступающие и уносимые в радиальном и осевом направлении, а также возникающие или исчезающие в ходе химического превращения. Уравнения материальных балансов компонентов считаются последовательно для каждой из продольных зон. В них учитываются, кроме изменения потоков вещества от зоны Ьп — 1 через зону Ьп в зону + 1, потоки вещества от зоны спчерез зону Ъп в зону ап. [c.236]

На рис. 4.1 представлен продольный разрез синхронного компенсатора с воздушным охлаждением (возбудитель и подвозбуднтель не показаны). Остов ротора откован заодно с валом, полюсы массивные. Схема воздушного охлаждения (вентиляции) замкнутая, двусторонняя симметричная, радиальная. Циркуляция воздуха осуществляется за счет напора, создаваемого вентиляторами пропеллерного типа и выступающими полюсами ротора. Охлажденный воздух входит в машину с двух сторон по торцам снизу. Подход воздуха к вентиляторам организуют диффузоры воронкообразной формы. Пропеллерными вентиляторами одна часть потока воздуха направляется к центру машины с двух сторон вдоль оси вала между полюсами и в воздушный зазор. Этот поток охлаждает полюсы и затем направляется в радиальные каналы сердечника статора, где отводит тепло, выделяющееся в сердечнике и обмотке статора. Другая часть потока воздуха проходит через лобовые части обмоткн и охлаждает их. [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология