Известно, что продолжительность пребывания отдельных частиц (или элементов потока) в аппаратах непрерывного действия может находиться в пределах от 0 до ∞, в результате чего в реакционном объеменаблюдаются явления «проскока» и «передержки» частиц взаимодействующих фаз, приводящие к снижению эффективности использования рабочего объема аппарата. Так, например, в результате проскока частиц потокачерез аппарат те из них, которые находились в аппарате время меньшее, чем tr, не успевают прореагировать до конца, причем увеличение доли объема аппарата, занятого такими частицами (α), приводит к уменьшению эффективности использования его рабочего объема. С другой стороны, передержка частиц в аппарате свыше времени tR также нежелательна, потому что с ними уже не происходит никаких превращений (или их пребывание в аппарате может приводить к протеканию побочных процессов), в связи с чем они бесполезно занимают объем аппарата, равный γ. Эффективно используемый объем, занятый частицами с продолжительностью пребывания от tr до tR, в таком случае определяется как доля объема β, занятого частицами, успевающими прореагировать с достаточной полнотой, но не задерживающимися в аппарате сверх необходимого для этой цели времени. Общая оценка эффективности использования рабочего объема химического аппарата непрерывного действия может быть произведена с помощью системы показателей
,
,
,
,
Для получения оптимальных значений показателей технологического процесса необходимо так подбирать параметры работы исследуемой установки, чтобы обеспечивались условия наиболее полного использования возможностей аппаратуры, приводящие к достижению возможно более высокой величины β.
В связи с особым значениием проблемы оценки эффективности использования рабочего объема химических аппаратов непрерывного действия, для решения целого ряда прикладных инженерных задач, возникающих при расчете реальных аппаратов, в настоящей работе с целью расширения области применения показателей в инженерной практике излагаются методы определения величин указанных выше показателей при использовании кривых функций распределения времени пребывания частиц в исследуемом аппарате, а также рассматривается взаимосвязь показателей α, β и γ с другими количественными характеристиками химическихаппаратов непрерывного действия.
Значения показателей α, β и γ зависят от различных параметров, характеризующих как химический процесс, так и отдельные стороны работы аппарата, в котором этот процесс осуществляется. Проведенные исследования показали, что показатели α, β и γ связаны с основными количественными характеристиками работы химических аппаратов непрерывного действия зависимостями, приведенными ниже.
- С дифференциальными и интегральными функциями распределения времени пребывания частиц в аппарате F´ (t) и F (t):
- С симплексами концентрационного подобия и показателем устойчивости процесса k.
- С удерживающей способностью аппарата H (t).
- Со степенью внутреннего перемешивания.
- С функцией интенсивности.
- С величиной коэффициента использования объема.
- С величиной степени превращения вещества на выходе на исследуемой установки
Для получения достаточно высоких значений х необходимо уменьшить влияние интеграла , что может быть достигнуто как за счет изменения вида кинетической функции х (τ), так и вида функции распределения времени пребывания частиц F´ (х), причем в большинстве случаев, встречающихся на практике, требуемого эффекта достигают в основном только путем снижения доли частиц потока, недодержанных в аппарате непрерывного действия [т. е. за счет изменения вида функции F (τ)]. С другой стороны, для повышения эффективности использования рабочего объема аппарата непрерывного действия необходимо осуществлять вывод обработанных частиц в течение минимального интервала времени Δtr с целью исключения явления передержки частиц и заполнения рабочего объема аппарата прореагировавшими частицами. Это условие может быть осуществлено за счет уменьшения величины интеграла Г. Таким образом, оптимальным условиям работы любого типа аппарата непрерывного действия будут отвечать условия, когда А = 0, Г = 0 и В = 1. В целом можно считать, что достижение высоких значений х лимитируется в основном не особенностями кинетики проводимого в аппарате процесса, а особенностями работы того аппарата, в котором этот процесс протекает, т. е. зависит от вида структуры потока и характера функции распределени
Библиографическая ссылка
Белоглазов И.И., Воронина Л.Н., Белоглазов И.Н. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ХИМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12-2. – С. 307-308;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4198 (дата обращения: 23.11.2024).