第四章非理想流动作业11课件.ppt
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- 第四 理想 流动 作业 11 课件
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1、1.非理想流动的起因是什么?其根源有哪些?非理想流动的起因是什么?其根源有哪些?什么是病态流动什么是病态流动?答:起因有两个答:起因有两个1.设备内不均匀的速度分布。包括:死角、沟流、设备内不均匀的速度分布。包括:死角、沟流、短路、层流流动、截面突变引起的收缩膨胀等。短路、层流流动、截面突变引起的收缩膨胀等。2.与物料主体流动方向相反的流动。例如:管式反与物料主体流动方向相反的流动。例如:管式反应器:扩散、局部循环流动、压差、流体与固体应器:扩散、局部循环流动、压差、流体与固体间的摩擦等引起;釜式反应器:搅拌引起流体循间的摩擦等引起;釜式反应器:搅拌引起流体循环运动等。环运动等。形成非理想流动
2、的根源形成非理想流动的根源 操作条件:温度、压力、流量、物料组成操作条件:温度、压力、流量、物料组成 流体性质:粘度、重度、扩散系数等流体性质:粘度、重度、扩散系数等 设备型式及结构设备型式及结构病态流动是指:设计、制造不良,即反应设备缺陷病态流动是指:设计、制造不良,即反应设备缺陷引起的非理想流动,如死角、短路等引起的非理想流动,如死角、短路等2. 什么是什么是E(t) 、F(t)、 、t2、2 ?E(t)dt 和和F(t) 物理意义物理意义?答: E(t) 是停留时间密度分布函数:定常态下的连是停留时间密度分布函数:定常态下的连续流动系统中,同时进入反应器(续流动系统中,同时进入反应器(t
3、 = 0瞬间)的瞬间)的N个流体质点中,停留时间介于个流体质点中,停留时间介于t t+dt 之间的流之间的流体质点所占的分率体质点所占的分率dN/N 应为应为E(t)dt 。F(t)是停留时间分布函数:在定常态下的连续流动是停留时间分布函数:在定常态下的连续流动系统中,相对在系统中,相对在 t = 0 瞬间流入反应器内的物料,瞬间流入反应器内的物料,在出口料流中停留时间小于在出口料流中停留时间小于t 的物料所占的分率。的物料所占的分率。 或:流过反应器的物料中停留时间小于或:流过反应器的物料中停留时间小于 t (介介于于0 t 之间之间)的质点所占的分率。的质点所占的分率。t2停留时间分布分散
4、程度的量度。数学上指停留时间分布分散程度的量度。数学上指对于平均停留时间的二次矩。对于平均停留时间的二次矩。2 是无因此散度是无因此散度E(t)dt:表示同时进入反应器的:表示同时进入反应器的N个流体质点个流体质点中,停留时间介于中,停留时间介于t 与与t+dt 间的质点所占分间的质点所占分率率dN/N。F(t):表示出口流体中停留时间小于:表示出口流体中停留时间小于t 的物料的物料( 0t 范围内的质点)占进料的分率。范围内的质点)占进料的分率。3. 停留时间分布的实验测定方法主要有停留时间分布的实验测定方法主要有哪两种?哪两种?如何测定?有何区别?如何测定?有何区别?答主要有:答主要有:脉
5、冲示踪法脉冲示踪法 阶跃示踪法阶跃示踪法 脉冲示踪法脉冲示踪法:当系统中流体达到稳定定常态流动:当系统中流体达到稳定定常态流动后,在后,在t=0瞬间,在入口处以脉冲方式瞬间,在入口处以脉冲方式(极短时间极短时间间隔间隔t0)注入总量为注入总量为M(浓度为浓度为C0 ?)的示踪剂的示踪剂A,同时在出口处检测同时在出口处检测CA随随 t 的变化的变化 阶跃法:当系统中流体达到阶跃法:当系统中流体达到定常态定常态流动后,流动后,在某一瞬间在某一瞬间( (t=0 ) ),将,将流入流入系统的流体切换系统的流体切换为浓度为为浓度为CA0的的示踪剂示踪剂A,保持流动模式不,保持流动模式不发生变化,同时在发
6、生变化,同时在出口处出口处检测示踪剂浓度检测示踪剂浓度CA随随 t 的变化。的变化。脉冲法和阶跃法的比较脉冲法和阶跃法的比较脉冲法脉冲法阶跃法阶跃法示踪剂示踪剂注入方法注入方法在原有的流股中加入示在原有的流股中加入示踪剂,不改变原流股流踪剂,不改变原流股流量量将原有流股换成流将原有流股换成流量与其相同的示踪量与其相同的示踪剂流股剂流股E(t)直接测得直接测得F(t)直接测得直接测得tCCtEAAdd)(0 0)(CCtEA 0000dd)(AtAAtACCtCtCtF0)(AACCtF 脉冲法脉冲法阶跃法阶跃法t2t AACtCt222tCCtAAt 0AACCtt 2022tCCtAAt 4
7、. 示踪剂有何要求(选取原则)?示踪剂有何要求(选取原则)?答:答:采用何种采用何种示踪剂示踪剂,要根据物料的,要根据物料的物态、物态、相系相系及及反应器反应器的的类型类型等情况而定。等情况而定。1.不与主流体发生反应不与主流体发生反应(无化学反应活性无化学反应活性)。)。2.与所研究的流体完全互溶与所研究的流体完全互溶,除了显著区别,除了显著区别于主流体的某一可检测性质外,二者应于主流体的某一可检测性质外,二者应具具有尽可能相同的物理性质有尽可能相同的物理性质便于检测便于检测:应具有或易于转变为电信号:应具有或易于转变为电信号或光信号的特点,且浓度很低时也能或光信号的特点,且浓度很低时也能检
8、测。检测。对对流动状态没有影响流动状态没有影响。示踪剂在测定过程中应守恒:示踪剂在测定过程中应守恒:不挥发、不挥发、不沉淀、不不沉淀、不吸附吸附,用于多相系统检测,用于多相系统检测的示踪剂不发生的示踪剂不发生相间的转移相间的转移。5. 平推流平推流和全混流和全混流的的E(t)t和和F(t)t曲线曲线各各有何特征?并画图说明。有何特征?并画图说明。答:平推流答:平推流E线线F线图见课本线图见课本P94图图4-4 全混流全混流E线线F线图见课本线图见课本P95图图4-5 tttttF当当当当 0 . 10)( 10 . 110)( 当当当当 F tttttE当当当当 0)( 110)( 当当当当
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