Коэффициент турбулентной диффузии Д в достаточно широких пределах можно варьировать за счет предварительной турбулизации, изменяя способ смешения, направление и скорость движения потоков реагентов и пр. [13-17]. На рис. 3.15 представлена зависимость коэффициента турбулентной диффузии Д от скорости движения потока в рамках «q-б» модели Навье - Стокса с учетом реальных значений вязкости раствора, его температуры, скорости тепловыделения и пр. В зависимости от скорости движения реакционных потоков (мономер, катализатор) коэффициент турбулентной диффузии увеличивается практически линейно [13]. Подставляя полученные по уравнению Навье - Стокса (рис. 3.15) численные значения Д в систему уравнений (3.1), описывающих изменение концентраций М и активных центров А*, а также температуру в зоне реакции для трубчатого турбулентного реактора со спутным вводом реагентов, легко оценить влияние Д и V на основные параметры весьма быстрых процессов полимеризации [13-17].[2, С.152]
Рис.3.35. Распределение коэффициента турбулентной диффузии (DT) по объему трубчатого[1, С.185]
Для полимеризации, протекающей в реакторах с радиусом R>RKp, конверсия мономера в ходе реакции обычно не достигает 100%, Увеличение коэффициента турбулентной диффузии в несколько раз, в том числе и за счет увеличения скорости движения потоков, приводит к заметному росту глубины превращения мономера, несмотря на то, что при этом сокращается время пребывания сырья в зоне реакции (длина зоны реакции L постоянна) (рис. 3.16, кривая 2).[2, С.153]
Если ограничить область реакции для всех значений скорости потока одним временем пребывания, например 1=0,2 с (рис. 3.16, кривая У), то при прочих равных условиях конверсия мономера в быстрых процессах полимеризации может возрастать более, чем в 3 раза, при увеличении скорости потока от 2,5 до 10 м/с. Одновременно, и это важно, с увеличением глубины превращения мономера (с ростом V, а следовательно, и Д) изменяются и молекулярно-мас-совые характеристики образующего продукта. Увеличение скорости движения потока приводит к росту среднечисленной ММ (Рп), при этом одновременно сужается ММР продукта (рис. 3.17). На рис. 3.18 приведены изменения температуры по R для различных значений линейных скоростей движения потока реагентов (V) (коэффициента турбулентной диффузии Д). При увеличении V и соответственно росте Д, имеет место сглаживание температурных максимумов в реакционном объеме, несмотря на то, что общий выход полимера растет. Размывание температуры приводит к увеличению средних ММ и сужению ММР образующегося полимерного продукта.[2, С.153]
Быстрые химические процессы полимеризации изобутилена эффективно протекают в потоках в трубчатых турбулентных аппаратах струйного типа. Использование трубчатых аппаратов диффузор-конфузорной конструкции [22] решает чрезвычайно важную проблему, связанную с созданием и обеспечением по всей длине аппарата развитого турбулентного смешения, в том числе и при работе с высоковязкими жидкостями. При применении трубчатого цилиндрического аппарата постоянного диаметра, как уже отмечалось (см. раздел 3.2.), уровень турбулетности потока зависит от способа и геометрии ввода реагентов и на начальных участках быстро снижается по мере удаления от входа в аппарат (рис. 3.35, а). Диффузор-конфузор-ный канал позволяет поддерживать высокие значения параметров турбулентности, в частности кинетической энергии К, ее диссипации е, коэффициента турбулентной диффузии DT и т.п., по всей длине трубчатого аппарата, изготовленного из нескольких диффузор-конфузорных секций (диаметр конфузора к диффузору 1 : 2) строго лимитированной протяженности (рис.3.35, б). Таким образом, в аппаратах этой конструкции параметры турбулентности определяются турбулизацией, возникающей за счет геометрии каналов, при этом они на порядок и более выше уровня турбулентности, создаваемой в объемных реакторах смешения при использовании даже самых эффективных механических устройств. Кроме того, и это важно, высокая турбулентность в зоне реакции при применении трубчатых аппаратов струйного типа диффузор-конфузорной конструкции решает важную проблему, связанную с отрицательным влиянияем высоковязких потоков на технологические показатели промышленных процессов. В этих условиях движение жидкостей, в том числе и высоковязких, отличается чрезвычайной нерегулярностью и беспорядочным изменением скорости в каждой точке потока, непрерывной пульсацией, обусловленных каскадным процессом взаимодействия движений разного масштаба - от самых больших до очень малых; при этом в турбулентном потоке при гомогенизации среды основную роль играют крупномасштабные пульсации с масштабом порядка величин характеристических длин, определяющих размеры области, в которой имеется турбулентное движение [23].[2, С.184]
Рис.3.35. Распределение коэффициента турбулентной диффузии (DT) по объему трубчатого аппарата цилиндрического (а) и диффузор-конфузорного (б) типов (Re=2-105, d=0,05 м, У=4м/с,[2, С.185]
Следует особо отметить, что, независимо от величины коэффициента турбулентной диффузии Д, в области радиусов выше RKp внешний теплосъем практически не оказывает влияния на ММ и ММР образующихся полимерных продуктов. Это связано с тем, что диффузия реагентов недостаточна для достижения термостатируемой стенки. Активные центры гибнут, не достигнув ее, т.е.,[2, С.153]
q- Е-Модель позволила вычислить и сравнить с экспериментом абсолютные значения среднего коэффициента турбулентной диффузии и определить влияние геометрии реактора и способа ввода катализатора на эффективность его работы. Оказалось, например, что реактор с постоянным диаметром не является оптимальным. За счет изменения геометрии его производительность можно значительно увеличить, а качество продукта повысить. Аналогично, изменение способа подачи реагентов в зону реакции оказывает заметное влияние на характер протекания процесса весьма быстрой полимеризации (в частности, полимеризации ИБ) [13-17].[2, С.155]
реагентов (V) (коэффициента турбулентной диффузии Д). При увеличении V[1, С.153]
значения среднего коэффициента турбулентной диффузии и определить влия-[1, С.155]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.