химический каталог




ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ химической технологии, подразделяют на процессы, протекающие с образованием неоднородных систем (диспергирование, перемешивание, псевдоожижение, пенообразование), с разделением этих систем (классификация гидравлическая, осаждение, фильтрование, центрифугирование и др.), с перемещением потоков в трубопроводах или аппаратах (см. Компрессорные машины, Насосы).

По условиям движения потоков различают следующей задачи гидродинамики: 1) внутреннюю-движение жидкостей и газов в трубопроводах и аппаратах, в т. ч. в змеевиках, рубашках, трубном и межтрубном пространстве теплообменников, ректификационных, экстракционных и абсорбционных колоннах, выпарных и сушильных установках, печах; 2) внешнюю-движение частиц в газообразных и жидких средах, включая осаждение пыли под действием силы тяжести в пылеосадительных камерах или центробежной и инерц. сил в циклонах; разделение суспензий и эмульсий в отстойниках, гидроциклонах, осадительных центрифугах и сепараторах; пневмо- и гидротранспорт; барботирование и перемешивание твердых частиц с жидкостями; диспергирование жидкостей при распыливании в газовых и паровых средах (см. Газов очистка, Циклоны); 3) смешанную-движение жидкостей и газов через пористые слои кусковых или зернистых материалов (см. Фильтрование). В последнем случае в зависимости от высоты слоя материала Я различают процессы: а) при H = = const-движение газа в абсорберах, регенеративных теплообменниках, реакторах с неподвижным слоем катализатора (см. Реакторы химические), адсорберах, сушилках и печах; промывка осадков на фильтрах и др.; б) при H const - фильтрование на пром. фильтрах и центрифугах. Осн. законы, к-рым подчиняется движение жидкостей, газов и их смесей в трубах, каналах и аппаратах: сохранения массы, энергии, кол-ва движения (импульса). Движение жидкости (газа) описывается системой дифференц. уравений, включающей уравения движения Навье-Стокса и уравение неразрывности (сплошности) потока. Интегрирование этого уравения приводит к уравению постоянства расхода: V = f1w1= = f2w2 =f3w3 (f1, f2, f3 - плошдди поперечных сечений трубопровода, м2; w1, w2, w3-средние скорости потока, м/с). Распределение скоростей по сечению канала зависит от режима движения потока. При ламинарном режиме (наблюдается при умеренных скоростях или в трубах малого диаметра) устанавливается параболич. профиль скоростей (wcp = 0,5wмакс), при турбулентном режиме (наблюдается при больших скоростях и сопровождается хаотич. пульсационными движениями масс жидкости) wcp = = 0,817wмакс. Сопротивление движению описывается уравением Дарси-Вейсбаха: , где-потеря давления на преодоление трения при движении потока в круглой цилиндрич. трубе, L-длина трубы, d-ee диаметр,-плотность жидкости,-коэффициент сопротивления, определяемый режимом потока и шероховатостью стенок трубы. Для ламинарного режима= 64/Re, где Re = =-число Рейнольдса,-динамич. вязкость; для турбулентного режима, где А и n-постоянные (для гидравлически гладких труб А = 0,316, п = 0,25 в пределах Re от 4*103 до 105).

Профили скоростей обусловлены формой сечения потока. Уравнение движения интегрируют для различные случаев, имеющих практическое применение (движение жидкости в узких каналах, кольцевом зазоре, пленке и др.). Для описания реальных процессов используют обобщенные уравения гидродинамики, приведенные к безразмерному виду с помощью подобия теории, а также типовые гидродинамич. модели (в зависимости от структуры потоков в аппаратах, в которых осуществляется процесс). Модель полного вытеснения характеризуется поршневым движением потоков при отсутствии продольного перемешивания (например, в трубчатых аппаратах с L/d > 20 при больших скоростях). Модель полного перемешивания отличается равномерным распределением частиц потока во всем объеме (например, в реакторах с интенсивно работающей мешалкой). Промежут. модели (диффузионные, ячеечные) характеризуются частичным перемешиванием в продольном и радиальном направлениях.

Движение твердых частиц в жидкости или газе (внешний задача) описывается с помощью упрощенных уравений Навье-Стокса (ползущее течение при Re < 1, течение в пограничном слое при больших числах Re). Закон сопротивления выражается зависимостью , где-коэффициент сопротивления. Для шарообразных частиц при Re < 1 величина= = 24/Re; при развитой турбулентности. Скорость свободный осаждения под действием силы тяжести по закону Стокса для одиночной шарообразной частицы woc = =(прив области 10-4 < Reoc < 2). Для приближенного учета взаимного влияния частиц при стесненном осаждении суспензии в формулу Стокса вводится поправка, зависящая от объемной доли жидкости в суспензии. При расчете отстойников для сгущения суспензии различают режимы свободного и стесненного осаждения. При действии центробежной силы осаждение твердой фазы из жидкости или газа характеризуется центробежным числом Фруда-Fr (так называемой фактором разделения)-отношением центробежной силы Gц к силе тяжести GT: Fru = Gц/Gт =, где r-радиус аппарата,=9,81 м/с2. Для разделения суспензий в центробежном поле применяют гидроциклоны и осадительные центрифуги, а для разделения пылегазовых систем-циклоны. Эффективность работы последних характеризуется величиной= (c1 — c2)/c1, где с1и с2-концентрации пыли в газе на входе в аппарат и выходе из него.

Для описания процессов, составляющих смешанную задачу гидродинамики, используются упрощенные уравения Навье-Стокса с соответствующими граничными условиями. Закон сопротивления для неподвижного слоя зернистых материалов аналогичен уравению Дарси - Вейсбаха при замене d на dэ-эквивалентный диаметр межзерновых каналов. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ п. разделения суспензий и аэрозолей (запыленных газов) фильтрованием (пропусканием через пористые перегородки, задерживающие дисперсную фазу) рассматривают отдельно. Теория фильтрования основана на эмпирическая законе Дарси.

Перспективы развития ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ п. определяются современной достижениями теоретич. и прикладной гидроаэродинамики и широким использованием методов моделирования и вычислит. техники.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Наборы ножей Zwilling J.A. Henckels
светодиодные флэш модули
подушка ортопедическая raitex
урны парковые

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
(29.03.2017)