ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кленов О. П., Матрос Ю. Ш. Структура слоя катализатора и ее влияние на аэродинамику контактного аппарата из "Аэродинамика химических реакторов с неподвижными слоями катализатора" Кроме того, существует пристенная неоднородность потока, обусловленная нарушением случайной хаотической структуры слоя под влиянием жесткой стенки реактора [7]. [c.47] Поэтому представляет интерес реальное распределение потока внутри слоя катализатора, упакованного имеющими практическое значение способами загрузки, применительно к полочным контактным аппаратам, для которых О/йа 20, где В — диаметр реактора, а — характерный размер частицы катализатора. [c.47] Непосредственные измерения скорости внутри слоя ЛДИСом известны для слоев с О/йа 20 и непригодны для рассматриваемого случая. Измерения внутри слоя датчиками полного давления, сенсорами термоанемометра, термопарами связаны с кана-лообразованием и другими нарушениями структуры слоя самими датчиками и соединительными проводниками. [c.47] Поэтому в большинстве экспериментальных работ измеряются на выходе из слоя распределения скорости [7—101, температуры [5, 6, И], либо одновременно обоих параметров [12—141. Насколько эти результаты соответствуют распределению потока внутри слоя, остается открытым вопросом. [c.47] Кривые I, II соответствуют упаковкам рис. 1, о, б. [c.48] Сравним с распределением температуры на выходе из слоев, упакованных аналогично [6], где различие в От в 4,5 раза. [c.48] Часто встречающийся в литературе способ представления результатов — усреднение профиля скорости но угловой координате, т. е. [c.49] Таким образом, по измерению распределения скорости на выходе из слоя затруднительно восстановить картину распределения потока внутри слоя. [c.49] Для одного и того же слоя, упакованного для наглядности результатов заведомо неоднородно, сопоставим распределение скорости и температуры потока, замеренное по одному и тому же диаметру на выходе из слоя [6]. При измерении скорости слой продувался воздухом при нормальных условиях, при измерении температуры — смесью паров изобутилового спирта и воздуха, предварительно разогретой до температуры начала реакции. [c.49] Это сравнительно невысокое значепие коэффициента корреляции отражает влияние флуктуирующей составляющей профиля скорости. [c.49] Представленные результаты показывают, что для оценки распределения потока внутри слоя наиболее подходит распределение температуры на выходе из слоя. Функцию распределения Р(0) можно использовать для оценки влияния реального распределения потока в слое на параметры каталитического процесса. [c.51] Анализируя развитие химической технологии на протяжении последних десятилетий, можно выделить два осповных направления исследований. Первое было связано с поисками законов масштабного перехода, которые позволили бы от небольших лабораторных аппаратов перейти сразу к крупномасштабным промышленным реакторам, мппуя длительные промежуточные стадии отладки процесса на пилотных и опытно-промышленных установках. Второе направление развития химической технологии, связанное с бурным прогрессом вычислительной техники, основывается на математическом моделировании технологических процессов. Располагая математической моделью, с помош,ью со-ьременпых ЭВМ можно рассчитать характеристики процесса, отвечающие реальным размерам реактора, и провести оптимизацию конечного результата по технологическим параметрам. [c.52] Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53] Основной причиной неоднородности течения в слое является неоднородность самого зернистого слоя. Хорошо известно, что даже малые изменения порозности слоя приводят к заметным изменениям скорости газа, движущегося через слой. Неоднородности структуры возникают в результате деформации слоя под действием приложенной к нему нагрузки. Деформация будет тем больше, чем больше размеры слоя. [c.54] Причиной неоднородности течения внутри слоя является не-равнолшрность давления в прилегающих к нему областях, т. е. неоднородные условия на границах слоя. Распределение давления здесь зависит от геометрии аппарата, в частности, от способа и места расположения ввода и вывода потока. Возмущения течения будут наибольшими в аппаратах с тонким слоем катализатора и в случае близкого расположения к слою сосредоточенных ввода и вывода потока. [c.54] Гидродинамические неоднородности внутри слоя могут возникать вследствие неоднородности температурного ноля и состава фильтрующегося через слой потока, т. е. вследствие неоднородности таких гидродинамических величин, как плотность, давле-нпе и вязкость. Такое обратное влияние со стороны физико-хи-мнческнх процессов на гидродинамику также необходимо учитывать, так как из-за него может оказаться неустойчивым процесс в целом. [c.54] Метод разбиения сложных задач на более простые отдельные части является особенно актуальным как при создании полной моделп химических реакторов в силу исключительной сложности этой задачи, так и при описании гидродинамических неоднородностей, поскольку требуется разработать целенаправленные меры по устранению причин, приводящих к пеоднородностям течения, в различных конкретных случаях. Указанные выше причины, приводящие к появлению гидродинамических неоднородностей, представляют три самостоятельных направления в исследовании гидродинамики аппаратов с НЗС. [c.54] Поэтому, чтобы правильно найти состояние зернистого слоя в действующем реакторе и, следовательно, правильно определить гидродинамику внутри слоя, необходимо проследить всю историю слоя. Основными событиями в истории слоя, определяющими его структуру, являются рождение слоя, т. е. загрузка катализатора в аппарат динамическое нагружение слоя перепадом давления, обеспечивающим фильтрацию газовой смеси термическое нагружение слоя в результате его разогрева до рабочей температуры. Указанные воздействия являются одновременно и основными причинами структурных неоднородностей и после выявления закономерностей деформирования слоя могут стать способами управления слоем с целью достижения его однородности. [c.55] Вернуться к основной статье