ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование и математическое описание структуры потоков в аппаратах из "Теоретические основы типовых процессов химической технологии" Вследствие сложности конструкции аппаратов, применяемых в процессах химической технологии, и особенностей ввода и вывода из них материальных потоков скорости их движения в объеме аппарата могут быть распределены весьма неравномерно. При этом отдельные частицы находятся в аппарате различное время, что влияет на эффективность проводимого в нем процесса. Описание поля скоростей в аппаратах даже относительно простой конструкции, исходя из уравнений гидродинамики, чрезвычайно затруднительно, а измерение скоростей в различных точках связано с дорогостоящими и трудоемкими экспериментами и не всегда возможно. Поэтому для получения сведений о структуре потоков в аппаратах используется косвенный метод, заключающийся во вводе в аппарат специального индикатора и фиксировании изменения во времени его содержания в выходящей жидкости. [c.178] В результате получаются так называемые выходные кривые, или кривые отклика, анализ которых и сопоставление с некоторыми моделями позволяет получить оценку структуры потока в аппарате. В качестве индикаторов можно использовать любые вещества (соли, красители, радиоактивные вещества и т. д.), содержание которых в жидкости может быть определено достаточно простыми методами. Индикатор вводится в жидкость единовременно (импульсный ввод) или подается в течение определенного времени с постоянным расходом (ступенчатое изменение состава потока). [c.178] Модели идеального вытеснения хорошо соответствует структура потоков, движущихся в длинных трубах. [c.179] Модели идеального перемешивания близко соответствует гидродинамическая обстановка в аппаратах с интенсивным перемешиванием. [c.179] Структура потоков в реальных аппаратах чаще всего не соответствует рассмотренным идеализированным моделям. Это обусловлено главным образом частичным перемешиванием жидкости, происходящим одновременно с ее поступательным движением. Для описания структуры таких потоков используются комбинированные модели. [c.179] В диффузионной модели для описания поступательного движения жидкости используется модель идеального вытеснения, а для учета перемешивания жидкости вводится понятие об обратном перемешивании, обусловленном перемещением жидкости в направлении, противоположном направлению движения. Принимается, что обратное перемешивание описывается уравнениями диффузии. Мерой его интенсивности является коэффициент продольного перемешивания Di, аналогичный коэффициенту диффузии. [c.179] В практике двухпараметрическая диффузионная модель используется значительно реже однопараметрической. [c.180] Безразмерный комплекс 0 1 (хаЬ) = 1/Рех, представляет собой величину, обратную критерию Пекле для продольного перемеши-вания. По физическому смыслу он подобен диффузионному критерию Пекле. [c.180] Помимо ячеечной используются другие комбинированные модели, рассматриваемые в специальной литературе — см., например, [12]. [c.182] Характер выходных кривых, получающихся для различных моделей при ступенчатом или импульсном вводе индикатора, иллюстрируется рис. II. 26. [c.182] Возможны два подхода к решению гидродинамических задач. Первый из них состоит в совместном решении дифференциальных уравнений движения и уравнения неразрывности (сплошности). Поскольку дифференциальные уравнения связывают локальные значения параметров, решения этих уравнений получаются в виде зависимостей, описывающих поле скоростей, и поэтому дают информацию о детальной структуре и локальных характеристиках потока. Такой подход лежит в основе гидро- и аэродинамики. [c.183] Второй подход заключается в использовании уравнения материального баланса и уравнения движения идеальной жидкости в интегральной форме (уравнения Бернулли) с добавочными членами или эмпирическими поправочными коэффициентами, учитывающими неидеальность жидкости. Такой подход лежит в основе прикладной гидравлики, которая развивалась путем накопления, систематизации и обобщения опытных данных. В этом случае получается информация об усредненных гидромеханических характеристиках. [c.183] В последнее время в связи с прогрессом вычислительной техники и накоплением опытных данных происходит сближение этих подходов. [c.183] Вернуться к основной статье