44. Протекание хтп в неидеальных потоках.

Н аиболее существенные отклонения реальных потоков заключаются в следующем:

1) Неравномерность полей линейных скоростей по сечению потока при наличии несущественного продольного перемешивания (отклонения от модели вытеснения).

2) Наличие застойных зон, проскок части реагентов без химического взаимодействия (байпасная часть потока), малая интенсивность перемешивания, не обеспечивается постоянство концентраций (отклонения от модели ПС).

В потоках большого диаметра при движении жидкости или газа через слой зернистого твердого катализатора даже при небольшой высоте процесс описывается по модели вытеснения. Если поток протекает в длинной трубе небольшого диаметра, то несмотря на неравномерность полей скоростей процесс также описывается моделью полного идеального вытеснения. Аппараты с кипящим слоем, пенные режимы больше подходят к потокам смешения, но описывать их идеально нельзя. Как можно оценить отклонения реального потока от идеального? Для идентификации реального потока (с сенсибилизирующей моделью) проводят гидродинамические испытания с индикаторным в-вом ( хим. реагент, легко анализируемый; оптимальные методы и др.)

--- датчик.

Смысл эксперимента: корреляция между возмущением потока на входе и изменением технических параметров на выходе (С,Х,Ф и т.д.). Датчик – замеряет концентрацию какого-то химически активного вещества. Виды возмущений: Импульсный (1) и ступенчатый (2).

Если поток идеального вытеснения, то

Импульсный ввод индикатора

В реальном потоке имеем следующее:

1- поток смешения, 2 – поток вытеснения

При ступенчатом вводе

Идеальное вытеснение Полное смешение.

Количественная оценка степени отклонения.

П араметром, количественно характеризующим продолжение перемешивания и степень отклонения от идеальных потоков, является безразмерный комплекс . Теоретически комплекс изменяется от 0 (для потока полного ИВ) до  (для потоков ПС).

Д – коэффициент продолжения перемешивания (конвективная диффузия)

W – линейная скорость потока,

Н – длина реакц зоны

Он входи в различные модели описания реальных потоков

Способы описания ХТП в неидеальных потоках ( модели неидеальных потоков).

Существует много моделей ( десятки и сотни). В настоящее время используются ячеечные и диффузионные модели.

Ячеечная модель: можно представить, что реакц зона условно разбивается на ряд секций (ячеек), в каждой из которых поток описывается моделью ПС. Суммарный объем всех ячеек равен объему реакц зоны. Степень отклонения реального потока от идеального ПС находится экспериментально найденным числом «n» ячеек. N теоретически изменяется от 1 до . Фактически ячеечная модель – это аналог каскада реакц зонпотока смешения.

П ример

А→В

1 – процесс протекает в потоке ИВ (n=)

2 – для потока ПС (n=1)

3 – экспериментальная кривая для n=2

3а – для n=7.

Диффузионная модель.

П редполагает аналогию между перемешиванием и диффузией. Различные степени отклонения распределения времени пребывания частиц в реальном потоке по сравнению с потоком ИВ учитываются величиной продольного и радиального перемешивания. Дифф модели используются для описания ХТП в потоках, близких к потокам ИВ.

Другие способы описания.

Метод комбинирования идеальных режимов. Сущность заключается в том, что реакц зона условно делится продольного сечения на ряд секций, в каждой из которых поток движется либо в режиме вытеснения (зона 1), либо в режиме смешения (зона 2), либо без взаимодействия (зона 3). Эти зоны различаются размерами и анализируются для каждой фазы. Корреляция между идеальными моделями и реальными потоками нах-ся путем соотв подбора объемов условных идеальных потоков ( метод суперпозиции).