Неравномерность - профиль - скорость
Cтраница 3
В то же время режим полного вытеснения является упрощенным для реальных аппаратов, а степень приближения к нему зависит от гидродинамического режима, в котором работает насадочный абсорбер. В реальном аппарате происходит неравномерное распределение по времени пребывания элементов потоков, обусловленное неравномерностью профиля скоростей, молекулярной диффузией и турбулизацией потоков. [31]
Степень достижения равновесия на ступени разделения определяется гидродинамикой потоков жидкости и пара, их взаимодействием, а следовательно, временем пребывания в аппарате. В реальных условиях неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания обусловлена в первую очередь неравномерностью профиля скоростей, турбулизацией потоков, различием скоростей переноса отдельных компонентов, градиентами температуры и давления. Поэтому при заданных конструктивных характеристиках аппарата время контакта фаз, определяемое гидродинамической структурой потоков, может оказаться недостаточным для того, чтобы привести потоки в равновесие. В связи со сказанным время пребывания жидкости в массообменном пространстве является важнейшим параметром для характеристики завершенности процесса массопереноса и в общем случае находится в сложной функциональной зависимости от гидродинамики потоков, физико-химических свойств разделяемой смеси. Ясно, что при отклонении гидродинамических условий от идеальных обеспечение максимально возможного приближения к равновесному состоянию приводит к существенным дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам. [32]
Для теоретической тарелки принимается, что время пребывания, или, что то же самое, время контакта фаз, достаточно велико по сравнению со временем, требуемым для достижения равновесия, при этом фазы перемешиваются идеально. В реальных условиях неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания обусловлена в первую очередь неравномерностью профиля скоростей, тур-булизацией потоков, различием скоростей переноса отдельных компонентов, градиентами температуры и давления. Поэтому при заданных конструктивных характеристиках аппарата время контакта фаз, определяемое гидродинамической структурой потоков, может оказаться недостаточным для того, чтобы привести потоки в равновесие. Из сказанного явствует, что время пребывания жидкости на тарелке является важнейшим параметром, характеризующим завершенность процесса массопереноса, и в общем случае находится в сложной функциональной зависимости от гидродинамики потоков, физико-химических свойств разделяемой смеси. [33]
Для оценки продольного перемешивания в роторно-дисковых экстракторах используются две модели: диффузионная и ячеечная с обратным перемешиванием. В диффузионной модели коэффициент продольного перемешивания рассматривается как суммарный коэффициент, учитывающий наличие двух эффектов: неравномерности профиля скорости по сечению аппарата и турбулентную диффузию. [34]
Недетерминированность процесса перемешивания в аппаратах с мешалками, его стохастичность проявляется в том, что время пребывания в аппарате и время жизни частиц перемешиваемой жидкости различно. Это происходит за счет турбулизации потоков мешалкой; проскоков, байпасирования части потока и наличия застойных зон; молекулярной диффузии и неравномерности профилей скоростей их деформации. Поэтому процесс перемешивания представляет собой вероятностный процесс и для его количественного описания необходимо привлечение статистике-вероятностных методов. Для этого привлекаются внешние Е ( т) и внутренние / ( т) функции распределения. Функции распределения устанавливают однозначную зависимость между произвольной частицей потока и некоторым характерным для нее промежуточным временем. [35]
Согласно этой гипотезе смесеобразование в трубопроводе рассматривается как процесс одномерной турбулентной диффузии. Радиальный градиент концентрации смеси, возникающий вследствие неравномерности профиля скоростей, не учитывается благодаря преобладанию диффузии в радиальном направлении над диффузией в продольном направлении. Кроме того, предполагается, что коэффициент продольной диффузии в радиальном направлении постоянен по всему сечению потока. [36]
 |
Схема срывных зон и вторичных токов в криволинейном канале. [37] |
Таким образом, движение среды ( обладающей вязкостью) по искривленному каналу характеризуется следующими явлениями: а) неравномерностью полей скоростей и давлений в поперечных сечениях; б) появлением местных диффузорных течений и срывных зон; в) появлением вторичных токов в виде парных вихрей. Все эти явления вызывают увеличение потерь. Эти явления сказываются тем более резко, чем больше неравномерность профиля скоростей на входе в криволинейный участок канала. [38]
Для теоретической тарелки принимается, что время пребывания или, что то же самое, время контакта фаз достаточно велико по сравнению со временем, требуемым для достижения равновесия. При этом фазы перемешиваются идеально, а время пребывания элементов потока одинаковое. В реальных условиях неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания обусловлена в первую очередь неравномерностью профиля скоростей: турбулизацией потоков; различием скоростей переноса отдельных компонентов; градиентами температуры и давления. Поэтому при заданных конструктивных характеристиках аппарата время контакта фаз, определяемое гидродинамической структурой потоков, может оказаться недостаточным для того, чтобы привести потоки в равновесие. В связи с указанным время пребывания жидкости на тарелке является важнейшим параметром для характеристики завершенности процесса массопереноса и в общем случае в сложной функциональной зависимости от гидродинамики потоков, физико-химических свойств разделяемой смеси. Ясно, что при отклонении гидродинамических условий от идеальных обеспечение максимально возможного приближения к равновесному состоянию приводит к существенным дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам. [39]
Однако следует иметь в виду то обстоятельство, на которое было указано в гл. В случае, если выходные струйки обладают разной кинетической энергией ( вследствие большей скорости или массы), то струйки, у которых энергия больше, будут подсасывать к себе струйки с меньшей энергией, увеличивая свою массу. В результате за решетками любой формы ( как плоскими, так и пространственными) может установиться новая неравномерность профиля скорости. [40]
В реальной компрессорной машине на входе в колесо может возникнуть неравномерность поля скоростей в окружном и в радиальном направлениях. Первый тип неравномерности может быть вызван главным образом неравномерным сопротивлением во входном устройстве. Неравномерность профиля скоростей з радиальном направлении может быть вызвана искажением потока при повороте его из радиального направления в осевое на выходе из обратного аппарата предыдущей ступени. Радиальная неравномерность может также возникнуть под влиянием струи газа ( воздуха), проникающей через уплотняющий лабиринт на входном утолщении покрывающего диска. Эта струя, поступая во всасывающую воронку радиально, отжимает основной поток к центру и при неудовлетворительном качестве уплотнения может внести значительное искажение структуры потока. Кроме того, эта струя сообщает основному потоку некоторую закрутку в сторону вращения ротора. [41]
Форма траектории пылинки, помимо прочих факторов, зависит от скорости воздуха. Поэтому при неравномерном профиле скоростей воздуха пылинки одинакового размера, близкого к граничному, могут попадать в области больших скоростей в грубый, а в области меньших скоростей - в тонкий продукт. Поэтому чем больше неравномерность профиля скоростей воздуха, тем в большей степени снижается острота сепарации. [42]
После сглаживания концентрационного профиля пробы на входе в колонку с помощью конусов для колонок большого диаметра остается еще одна проблема, связанная с неравномерностью профиля скоростей газового потока, обусловленной разделением частиц насадки. Кроме того, эти способы не обеспечивают достаточной воспроизводимости характеристик колонки. Разделение частиц вызывает неравномерность профиля скоростей газового потока в колонке, а тем самым и расширение хроматографической полосы, и если бы найти способ периодического перемешивания потока, то можно было бы поднять производительность колонки без больших потерь в ее эффективности. Именно такой подход и обеспечил возможность создания препаративной хроматографии промышленного масштаба. Этот же подход используют и в лабораторной препаративной хроматографии. Ниже приведено краткое его описание. [43]
 |
Возможная траектория частицы в закрытом аппарате. [ IMAGE ] Возможные траектории частиц в открытом аппарате. [44] |
Частицы с координатами к е [ 0, / ] находятся внутри аппарата, с координатами к 0 - внутри трубопровода, по которому поток подается в аппарат, а частицы с координатами х1 - в трубопроводе, по которому поток отводится из аппарата. На рис. 6.4 изображена возможная траектория частицы в закрытом аппарате. Поскольку в трубопроводах на входе и выходе закрытых аппаратов перемешивание отсутствует, частицы в них движутся с постоянной скоростью, поэтому траектории частиц представляют собой прямые линии. В аппарате вследствие перемешивания, неравномерности профиля скоростей в поперечном сечении, захвата частиц одной фазы другой фазой скорость частицы в различные моменты времени может быть разной. Поэтому траектория частицы отличается от прямой линии. Это явление называется обратным перемешиванием. [45]
Страницы: 1 2 3 4