химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга первая

Автор Н.И.Гельперин

2); 6 — ОБЩИЙ ВИД РЕАЛЬНОЙ ВЫХОДНОЙ КРИВОЙ; в — ЯЧЕЙКОВАЯ МОДЕЛЬ; Г — ДИФФУЗИОННАЯ МОДЕЛЬ

поток жидкости вводят единовременно (импульсный метод) или равномерно в течение некоторого времени (ступенчатый метод) индикатор (соли, красители, радиоактивные вещества): и фиксируют во времени т его концентрацию С в выходящем потоке. Получаемые при этом выходные кривые (или кривые отклика), характеризующие распределение частиц

жидкости по времени их пребывания в аппарате, оказываются часто достаточными для технологических расчетов. Анализ и сопоставление выходных кривых с некоторыми физическими моделями дают также приближенное представление о структуре потока. Рассмотрим некоторые из этих моделей, простейшими из которых являются модели идеального вытеснения и идеального перемешивания.

Модель идеального вытеснения предполагает, что частицы жидкости во всех точках каждого живого сечения и во всех сечениях потока движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью W, не перемешиваясь, подобно твердому поршню В этом случае время т пребывания всех частиц жидкости в аппарате одинаково и постоянно. Легко видеть при этом, что индикатор, введенный в начальное сечение потока, по истечении времени т целиком окажется в выходном сечении, сохранив свою начальную концентрацию СЯ; выходная кривая представится прямой, параллельной оси С (рис. 1-27, а). Если в аппарате с площадью поперечного сечения / и высотой (длиной) H жидкость перемещается с постоянной скоростью да, то т = HLW = HF/WF = = VJVX, т. е. время пребывания всех частиц жидкости в аппарате равно отношению его рабочего объема VA к объемному расходу жидкости VK.

К рассматриваемой модели приближается структура потока в аппаратах, выполненных из длинных труб небольшого диаметра, заполненных какой-либо зернистой насадкой (катализатором, сорбентом и т. п.).

Модель идеального перемешивания предполагает постоянство состава жидкости во всех точках рабочего объема аппарата; следовательно, такой же состав будет иметь жидкость на выходе из аппарата. Допустим, что в рабочем объеме аппарата VA путем импульсного ввода была создана концентрация индикатора С. В дальнейшем поток жидкости УЖ будет уносить (вымывать) за время DX количество индикатора VXC DX, равное уменьшению его количества в рабочем объеме аппарата — VADC, т. е.

1/жс DX -VADC;

—DX/XC

DELE = - (VKIVA) DX = где VAIVM — xCp — среднее время пребывания жидкости в аппарате.

Интегрируя последнее уравнение в пределах от с„ до концентрации с, = с„ ехр (—T/ttp) (а)

Уравнение (а) удобно записать в безразмерных координатах Ст/с„ = Ст и т/тСр = 6т:

Сх = ехр (-6,) (6)

Уравнения (а) и (б) позволяют найти концентрацию индикатора Ст по истечении любого отрезка времени т, а следовательно, относительное количество индикатора, вынесенное из аппарата потоком жидкости за время т. Эти уравнения показывают также, что полное вымывание индикатора из рабочего объема аппарата практически невозможно, поскольку Х = оо при Ст = 0. Таким образом, при идеальном перемешивании одна часть индикатора остается в аппарате больше, а вторая меньше среднего времени пребывания (тср, 8ср). Выходная кривая для рассматриваемой модели показана на рис. 1-27, А.

Структура потока в реальных аппаратах редко соответствует рассмотренным моделям, так как поступательное движение жидкости обычно сопровождается ее частичным перемешиванием в поперечном и продольном направлениях. Выходная кривая имеет в общем случае вид, показанный на рис. 1-27, Б. Индикатор, импульсно введенный при входе потока, появляется на выходе из аппарата лишь по истечении некоторого времени в. Заметим, что

4* 99

площадка под кривой С — f (в), ограниченная двумя какими-либо е,

ординатами | С <Й (см. рис. 1-27, б), выражает относительное

количество индикатора, вынесенное из аппарата потоком жидкости на протяжении времени б2 — б,, а вся площадь под кривой

J CdQ = 1. о

Для математического описания реальных выходных кривых прибегают к другим физическим моделям, проверяя экспериментальным путем их адекватность действительному распределению времени пребывания жидкости в аппарате. Одной из таких моделей, применимой к каскаду последовательно соединенных аппаратов с мешалками, а также к секционированным аппаратам, является ячеечная модель. Последняя рассматривает весь аппарат состоящим из ряда (п) последовательно соединенных ячеек одинакового объема, в каждой из которых жидкость идеально перемешана, но отсутствует перемешивание между ячейками. Так как среднее время пребывания жидкости в каждой ячейке одинаково и равно tcJn, то для произвольной /-й ячейки

1 аС, „ справедливо уравнение: ~^"'~"5§-=wДля аппарата с числом ячеек п можно написать систему из я аналогичных уравнений, имеющую следующее решение:

C = -f = ""е"~', ехр<

страница 39
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга первая" (4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда места для хранения вещей дешево
Стол журнальный Мебель Импэкс Чайный
билеты опера анна каренина
купить номер перевертыш на машину

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)