В аппарате с мешалкой
Содержание работы
Структура потока или, другими словами, – фактическое распределение параметра субстанции (температуры, концентрации и т. д.) в объёме аппарата, определяется фактическим полем скоростей и может быть описана какой-либо типовой математической моделью, например, ячеечной моделью.
Ячеечная модель рассматривает реальный объём аппарата как совокупность последовательно соединённых виртуальных ячеек равного объёма. В пределах каждой ячейки жидкость идеально перемешена; между ячейками перемешивание отсутствует.
Параметром этой модели является число ячеек п. Очевидно, что при п = 1 ячеечная модель тождественна модели идеального смешения, а при п = ∞ — модели идеального вытеснения.
О структуре потока можно судить по распределению частиц по времени пребывания в аппарате. При этом экспериментальный метод исследования структуры потока в аппарате обычно реализуется так: в аппарат подают трассёр, например, с постоянным расходом при постоянном значении регистрируемого параметра (так называемый «ступенчатый метом» ввода трассёра), и одновременно с этим замеряют его (параметра) величину на выходе из аппарата как функцию времени. Получаемая зависимость называется функцией (кривой) отклика системы на типовое возмущение.
|
|
Статистическая обработка кривой отклика позволяет определить параметр модели структуры потока.
Если для построения кривой отклика используется безразмерный параметр F, значение которого в эксперименте изменяется от 0 до 1, то среднее время пребывания частиц в аппарате при ступенчатом вводе трассёра определяется выражением:
, | (1.8.1) |
где I = (1 – F) — безразмерный параметр в момент времени t, а дисперсия времени пребывания (в единицах времени)
(1.8.2) |
Безразмерная дисперсия времени пребывания частиц жидкости в аппарате определяется соотношением:
. | (1.8.3) |
По величине безразмерной дисперсии времени пребывания частиц в аппарате можно судить о числе ячеек полного перемешивания, так как связь между ними определяется простым соотношением:
. | (1.8.4) |
Цель работы: получение кривой отклика на ступенчатый ввод трассёра в аппарат с мешалкой; определение среднего времени пребывания частиц в аппарате; расчёт числа ячеек идеального смешения в обследуемом аппарате.