ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перемешивание и разделение фаз из "Жидкостные экстракторы" Любой процесс, проводимый в аппарате непрерывного действия сопровождается перемещением отдельных элементов потока в объеме аппарата. Структура потоков фаз, движущихся через аппарат, оказывает непосредственное влияние на поле концентраций и градиент температур. В соответствии с различными режимами перемешивания, имеющими место в реальных аппаратах, в технической литературе разработан ряд типовых моделей движущихся потоков. К таким моделям относят модели идеального вытеснения и идеального перемешивания, диффузионную модель и др. [c.57] Наиболее существенно на неравномерность распределения времени пребывания элементов потока в экстракционном аппарате сказывается неравномерность профиля скоростей системы, турбулентный характер движения среды, молекулярная диффузия, наличие застойных зон, каналообразование, байпасные и перекрестные токи в системе, тепло- и массообмен между фазами, температурные градиенты движущихся фаз. Неравномерность распределения элементов потока приводит к тому, что их время пребывания в аппарате при непрерывном процессе нельзя безоговорочно отождествить с тем же временем для периодического процесса. Вследствие проскока элементов потока их время пребывания может колебаться в широких пределах (от О до оо), тогда как для периодического процесса оно всегда постоянно (to). Таким образом, при равном среднем времени пребывания в аппарате непрерывного и периодического действия эффективность последнего будет выше. [c.58] Для экспериментального определения вида кривых функций распределения F %), /(т) или F (х) в систему вводится сигнал (или возмущение) в результате чего образуется сигнал отклика системы на оказанное воздействие. Обычно, в качестве возмущения на входе используется индикатор, обладающий следующими свойствами 1) он не поглощается в ходе эксперимента (т. е. его частицы нейтральны по отношению ко всей остальной массе частиц, находящихся в аппарате), 2) точное измерение концентраций индикатора просто, надежно и не связано с усложнением конструкции установки или с усложнением организации эксперимента. [c.58] В качестве индикаторов используются различные вещества красители, кислоты, основания, радиоактивные изотопы и т. д. Контроль концентрации индикатора осуществляется различными способами световой абсорбцией — калориметрическим методом, концентрация ионов Н — потенциометрическим способом, интенсивностью радиации — через число импульсов счетчиком Гейгера. [c.58] На практике наиболее широко применяются следующие типы входных сигналов (рис. III. 1) [1—3]. [c.59] Сигналы типа J, R а S воспроизводятся на практике тем лучше, чем больше время пребывания частиц в исследуемом аппарате (что достигается на практике при большом объеме V экстрактора или при малой производительности установки Q) и когда время ввода индикатора в аппарат минимально (Ат 0). [c.60] После снятия экспериментальной кривой распределения опытные данные обычно изображаются в прямоугольной системе координат в виде графика зависимости С = ф(т). [c.60] Математические модели структур потоков. Скорос гь прохождения потока через аппарат и интенсивность перемешивания реагирующих фаз в каждом отдельном случае определяется конкретными особенностями процесса, проводимого в данном аппарате. Структура потоков в аппарате зависит от скорости прохождения частиц через аппарат и от степени их задержки в аппарате. [c.60] В аппарате непрерывного действия могут наблюдаться как простые (элементарные), так и сложные (комбинированные) типы структур потоков. К числу элементарных структур потока относят 1) поршневой поток 2) поток с полным перемешиванием 3) поршневой поток с перемешиванием 4) байпасный поток 5) поток с застойной зоной 6) поток с циркуляцией. [c.60] Потоки со сложной структурой можно подразделить на две основные группы 1) потоки с однородной структурой, составленные из различных комбинаций одного вида элементарного потока 2) потоки со смешанной структурой, составленные из различных комбинаций разного вида элементарных потоков,— параллельно соединенные потоки, последовательно соединенные потоки, комбинированное соединение потоков. [c.60] В уравнении (П1. 13) могут быть использованы симплексы концентрационного 5я = tii+i/tii и временного подобия St = = x i+ hi и т. д. Здесь п — число частиц меченого вещества (индикатора). [c.60] В качестве примера ниже приводятся модели двух наиболее часто встречающихся структур потоков экстракционных аппаратов. [c.61] Диффузионная модель. Согласно этой модели, частицы вещества, вводимые в реактор, рассеиваются среди частиц, которые уже находятся в нем полного перемешивания частиц не происходит. Вследствие этого вре.мя пребывания различных частиц ваппарате неодинаково. [c.62] Различают однопараметрическую и двухпараметрическую диффузионные модели. [c.62] Величина Ре зависит от особенностей конструкции, размеров аппарата и р ежима движения потока. [c.62] Значение критерия Ре и среднего времени пребывания для диффузионной модели может быть определено и в результате расчета величины дисперсии кривой распределения [1, 2]. [c.62] Математическое вырал ение для двухпараметрическон модели имеет сложный вид, поэтому се решение возмол ио только с помощью ЭВМ. [c.63] Диффузионная модель может быть использована в случае расчета двухфазного потока раздельно для каждой фазы. [c.63] По физическому смыслу Х(т)—мера вероятности выхода частицы из аппарата, находившейся в нем в течение времени т. [c.64] Кривые v t), обращенные на рис. П1.3 выпуклостью вверх, свидетельсгвуют о затухании процесса разгрузки аппарата, выпуклостью вниз — об ускорении этого процесса. При больших значениях t (и малых значениях п) применение функции v(/) позволяет более объективно, чем при использовании функции Я (О, контролировать результаты опыта и сравнивать режимы работы различных аппаратов. [c.64] Вернуться к основной статье