Изучение структуры потоков в аппарате с мешалкой методом импульсного возмущения и получение с-кривых в зависимости от частоты вращения мешалки. Методические указания

Лабораторная работа №5

Изучение структуры потоков в аппарате с мешалкой методом импульсного возмущения и получение С-кривых в зависимости от частоты вращения мешалки

Цель работы: изучение методов исследования структуры потоков в аппаратах с мешалками и определение параметров модели структуры потоков.

Методические указания

Математическое описание структуры потоков в аппарате является основой построения моделей. Поведение потоков в реальных аппаратах настолько сложно, что в настоящее время дать строгое математическое описание их в большинстве случаев не представляется возможным. В тоже время известно, что структура потоков оказывает существенное влияние на эффективность технологических процессов, поэтому ее необходимо учитывать при моделировании процессов. При этом математические модели структуры потоков являются основой, на которой строится математическое описание химико-технологического процесса.

Разработанные к настоящему времени модели структуры потоков в аппаратах являются достаточно простыми и носят полуэмпирический характер. Тем не менее они позволяют получать модели, достаточно точно отражающие реальный физический процесс (модели, адекватные объекту).

При проведении технологических процессов часто важно знать распределение по времени пребывания частиц потока в аппарате, поскольку некоторые доли потока могут задерживаться в аппарате, а другие, наоборот, проскакивать. Наиболее существенными источниками неравномерности распределения элементов потока по времени пребывания в промышленных аппаратах являются: неравномерность профиля скоростей системы; турбулизация потоков; наличие застойных областей в потоке; каналообразование, байпасные и перекрестные токи в системе; температурные градиенты движущихся сред; 6) тепло- и массообмен между фазами и т.п.

Сущность указанных методов заключается в том, что в поток на входе его в аппарат каким-либо способом вводят индикатор, а на выходе потока из аппарата замеряют концентрацию индикатора как функцию времени. Эта выходная кривая называется функцией отклика системы на типовое возмущение по составу потока. В качестве индикаторов используют красители, растворы солей и кислот, изотопы и другие вещества.

Основным требованием, предъявляемым к индикатору, является условие поведения частиц индикатора в аппарате подобно поведению частиц потока.

В зависимости от вида возмущающего сигнала различают методы исследования структуры потоков: импульсный и ступенчатый. Импульсный метод. В соответствии с этим методом в поток на входе его в аппарат практически мгновенно, в виде дельта-функции, вводят определенное количество индикатора. Допустим, что в поток на входе его в аппарат произвольной сложности ввели практически мгновенно индикатор и определили функцию отклика на это возмущение, изображенную на рис. 1.