ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Массообмеиные процессы в системах газ — жидкость и жидкость— жидкость из "Динамика процессов химической технологии " Теплоемкость стенок будем считать малой по сравнению с теплоемкостью теплоносителей. Это предположение позволяет пренебречь накоплением теплоты в стенках аппарата. Кроме того, примем, что при изменении температур движущихся сред тепловой поток через стенку устанавливается мгновенно. [c.6] Здесь — площадь поверхности, через которую в выделенном элементе происходит передача теплоты. [c.7] Здесь Si — площадь поперечного сечения канала, через который протекает первый теплоноситель. [c.8] Левая часть уравнения (1.1.9) представляет собой скорость изменения энтальпии, правая — сумму тепловых потоков, т. е. количеств теплоты поступивших в элемент Дл за единицу времени. Следовательно, скорость изменения энтальпии равна сумме тепловых потоков. Нетрудно убедиться, что в нестационарном случае скорость изменения теплоты или массы равна сумме потоков, соответственно, теплоты или массы. В дальнейшем будем составлять балансовые уравнения, используя это свойство. [c.8] Начальные условия к уравнению (1.1.12) пока не будем приводить, так как они в значительной степени определяются условиями конкретной задачи. [c.9] Областью изменения пространственной переменной х в уравнениях (1.1.15) является отрезок [О, /]. Выбор области изменения переменной t во многом произволен и зависит от условий конкретной задачи. Наиболее распространенная область изменения О, оо) — полубесконечная ось. [c.9] В дальнейшем при решении уравнений в частных производных иногда будем считать, что эти уравнения приведены к виду с безразмерной пространственной переменной. [c.10] Напомним, что полученные уравнения динамики теплообмена в противоточном и прямоточном теплообменниках не учитывают накопления теплоты в стенках аппарата. В реальных условиях такое накопление мало влияет на динамику теплообмена, если теплоемкость стенок мала и если достаточно велика интенсивность теплообмена (т. е. велик коэффициент теплопередачи К). [c.10] Первое условие обычно выполняется, так как, во-первых, теплоемкости материалов, из которых изготавливаются трубы теплообменников, малы, а, во-вторых, мала толщина труб. Однако условие высокой интенсивности теплообмена выполняется далеко не всегда. Например, если хотя бы одним из теплоносителей является газ, значение коэффициента теплопередачи оказывается небольшим и накопление теплоты в стенках аппарата значительно влияет на динамику процесса теплопередачи. [c.10] Построим математическую модель динамики теплообмена для случая, когда накоплением теплоты в стенках аппарата пренебречь нельзя. Для определенности выберем прямоточный теплообменник. [c.10] Как и прежде, будем считать, что продольное перемешивание в потоках теплоносителей отсутствует, а поперечное перемешивание — полное. Кроме того, предположим, что термическое сопротивление стенок теплообменника мало. При выполнении этого условия температура стенки Тст(х,1), разделяющей теплоносители, может считаться постоянной по толщине стенки. [c.11] Здесь Q — плотность теплового потока от первого теплоносителя к стенке ( 2 — плотность теплового потока от стенки ко второму теплоносителю ai, as — коэффициенты теплоотдачи, соответственно, первого (более нагретого) и второго (менее нагретого) теплоносителя. [c.11] Очевидно, что в стационарном режиме тепловые потоки совпадают qi — 2, однако в нестационарном режиме это равенство может нарушаться из-за накопления теплоты в стенках аппарата. [c.11] Система уравнений (1.1.25) незамкнута, ее необходимо дополнить уравнением для Гст- Выделим в теплообменнике элемент Ах и запишем тепловой баланс для части стенки, находящейся в этом элементе. [c.11] Уравнения (1.1.25), (1.1.26) образуют замкнутую систему, описывающую нестационарный теплообмен с учетом тепловой емкости стенки, разделяющей теплоносители. Граничными условиями для этой системы уравнений служат равенства (1.1.15). [c.11] В данном разделе приведены примеры построения динамических моделей типовых массообменных процессов, в частности рассматривается динамика процессов, которые осуществляются в наса-дочном абсорбере и тарельчатой ректификационной колонне. [c.12] Насадочная абсорбционная колонна. [c.13] В качестве первого примера построим динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате идеального вытеснения. [c.13] Рассмотрим абсорбер, представляющий собой колонну, заполненную насадкой (рис. 1.4). [c.13] Снизу в аппарат поступает газ, содержащий целевой компонент, сверху по насадке стекает жидкий поглотитель. Будем считать, что газ-носитель и поглотитель не взаимодействуют друг с другом. [c.13] Вернуться к основной статье