ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ


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 след. 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 H1111-2.jpg 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. ур-ний, включающей ур-ния движения Навье-Стокса и ур-ние неразрывности (сплошности) потока. Интегрирование этого ур-ния приводит к ур-нию постоянства расхода: 1w1= = 2w2 =3w3 (1, f2, f3 - плошдди поперечных сечений трубопровода, м 2; 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 = 0,5w макс), при турбулентном режиме (наблюдается при больших скоростях и сопровождается хаотич. пульсационными движениями масс жидкости) wcp = = 0,817w макс. Сопротивление движению описывается ур-нием Дарси-Вейсбаха:1111-3.jpg , где 1111-4.jpg -потеря давления на преодоление трения при движении потока в круглой цилиндрич. трубе, L-длина трубы, d-ee диаметр,1111-5.jpg -плотность жидкости,1111-6.jpg -коэф. сопротивления, определяемый режимом потока и шероховатостью стенок трубы. Для ламинарного режима 1111-7.jpg= 64/Re, где Re = =1111-8.jpg -число Рейнольдса,1111-9.jpg -динамич. вязкость; для турбулентного режима 1111-10.jpg, где Аи 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. Ур-ние движения интегрируют для разл. случаев, имеющих практич. применение (движение жидкости в узких каналах, кольцевом зазоре, пленке и др.). Для описания реальных процессов используют обобщенные ур-ния гидродинамики, приведенные к безразмерному виду с помощью подобия теории, а также типовые гидродинамич. модели (в зависимости от структуры потоков в аппаратах, в к-рых осуществляется процесс). Модель полного вытеснения характеризуется поршневым движением потоков при отсутствии продольного перемешивания (напр., в трубчатых аппаратах с L/d>20 при больших скоростях). Модель полного перемешивания отличается равномерным распределением частиц потока во всем объеме (напр., 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 (внеш. задача) описывается с помощью упрощенных ур-ний Навье-Стокса (ползущее течение при Re < 1, течение в пограничном слое при больших числах Re). Закон сопротивления выражается зависимостью 1111-11.jpg , где 1111-12.jpg -коэф. сопротивления. Для шарообразных частиц при Re < 1 величина 1111-13.jpg= = 24/Re; при развитой турбулентности 1111-14.jpg. Скорость своб. осаждения под действием силы тяжести по закону Стокса для одиночной шарообразной частицы woc = =1111-15.jpg (при 1111-16.jpgв области 10-4 < Reoc < 2). Для приближенного учета взаимного влияния частиц при стесненном осаждении суспензии в ф-лу 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 (т. наз. фактором разделения)-отношением центробежной силы G ц к силе тяжести GT: Fru = G ц/G т =1111-17.jpg, где r-радиус аппарата,1111-18.jpg=9,81 м/с 2. Для разделения суспензий в центробежном поле применяют гидроциклоны и осадительные центрифуги, а для разделения пылегазовых систем-циклоны. Эффективность работы последних характеризуется величиной 1111-19.jpg= (1 Ч c2)/c1,> где с 1 и с 2-> концентрации пыли в газе на входе в аппарат и выходе из него.

Для описания процессов, составляющих смешанную задачу гидродинамики, используются упрощенные ур-ния Навье-Стокса с соответствующими граничными условиями. Закон сопротивления для неподвижного слоя зернистых материалов аналогичен ур-нию Дарси - Вейсбаха при замене dна d э -эквивалентный диаметр межзерновых каналов.

Г. п. разделения суспензий и аэрозолей (запыленных газов) фильтрованием (пропусканием через пористые перегородки, задерживающие дисперсную фазу) рассматривают отдельно. Теория фильтрования основана на эмпирич. законе Дарси.

Перспективы развития Г. п. определяются совр. достижениями теоретич. и прикладной гидроаэродинамики и широким использованием методов моделирования и вычислит. техники.

Лит.: Романков П. Г., Курочкина М. И., Гидромеханические процессы химической технологии, 3 изд., Л., 1982. П. Г. Романков, М. И. Курочкина.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ" в других словарях:

  • МЕМБРАННЫЕ ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ — основаны на преим. проницаемости одного или неск. компонентов жидкой либо газовой смеси, а также коллоидной системы через разделительную перегородку мембрану. Фаза, прошедшая через нее, наз. пермеатом (иногда фильтратом), задержанная концентратом …   Химическая энциклопедия

  • Романков, Пётр Григорьевич — Пётр Григорьевич Романков …   Википедия

  • Петр Григорьевич Романков — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Петр Романков — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Пётр Григорьевич Романков — Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Пётр Романков — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Романков, Петр — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Романков, Петр Григорьевич — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Романков, Пётр — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

  • Романков Петр — Пётр Григорьевич Романков Дата рождения: 4 (17) января 1904(19040117) Место рождения …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.