ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ТРАССЁРА МЕТОД


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ТРАССЁРА МЕТОД, метод изучения закономерностей явлений переноса (см. Переноса процессы) в хим.-технол. процессах с помощью примесей к.-л. в-в, наз. трассёрами, к-рые вводят на вход или в рабочий объем аппаратов. Применение Т. м. при анализе процессов и разработке аппаратуры для их проведения позволяет выявить влияние ее масштабов (см. Масштабный переход) и инженерного оформления на макроперемешивание материальных потоков, устанавливать модели их движения, оценивать и использовать в послед. расчетах процессов параметры этих моделей (см. также Структура потоков).

Трассёрами (их наз. также индикаторами или метками) служат жидкие либо твердые в-ва, содержащие небольшие кол-ва красителей, солей, радиоактивные препараты и др., присутствие к-рых легко определяется физ. или хим. методами анализа. Применяют также т. наз. температурные метки-нагретые газы, жидкости, твердые частицы. При исследованиях движения газов к осн. потоку, напр. воздуху, добавляют Не, Аr, СО2, частицы аэрозоля (дым).

Способы постановки экспериментов с применением Т. м. определяются их задачей и особенностями исследуемого объекта (в случае проточных систем источник трассёра м. б. нестационарным или стационарным, в случае непроточных -всегда нестационарным). Ниже рассмотрены наиб. распространенные способы.

1) В поток, поступающий в проточный аппарат, вводят (импульсами, ступенчато и др.) трассёр, начальная концентрация к-рого с0 изменяется во времени [с0(t)]; регистрируют концентрации с трассёра в разл. точках внутри аппарата и на выходе из него [с(t)]. Зависимости с0(t) часто наз. концентрационными возмущениями на входе в аппарат, а зависимости с(t)-кривыми отклика на эти возмущения. Примеры кривых отклика на ступенчатые изменения концентрации трассёра на входе в аппарат (т. наз. кривые вымывания) показаны на рис. 1 (см. также Псевдоожижение).

4125-2.jpg

Рис. 1. Кривые отклика в различных точках по высоте аппарата с неподвижным зернистым слоем (здесь и далее номера кривых возрастают по мере увеличения расстояния от места ввода трассёра).

С помощью кривых отклика находят ф-ции распределения x(т) элементов потока по временам пребывания и возрастам, используя ур-ние c(t) = тc0(t — т)x(т)[пределы интегрирования определяются областью существования с(t)], где т-возраст, или время, прошедшее для элемента потока, к-рый находился в аппарате с момента входа в него; x(т)-доля элементов потока, время пребывания (возраст) к-рых находится в интервале т, т + dт. Ф-ции распределения применяют при расчетах хим.-технол. процессов. Так, если в аппарате периодич. действия происходит р-ция первого порядка и во всех точках реакц. объема условия процесса одинаковы, то, зная зависимость концентрации к.-л. реагента от времени [ср(t)], можно найти концентрации этого реагента в аппарате непрерывного действия:

4125-3.jpg

Для процессов переработки дискретных частиц (обжиг, сушка и др.) с помощью ф-ций распределения x(т) находят ф-ции распределения частиц по св-вам (состояниям). При этом исходят из условия: доля элементов потока, св-во (состояние) к-рых изменилось от и0 до u, равна доле элементов потока, время пребывания (возраст) к-рых равно времени, необходимому для перехода от состояния и0 до и.

Данный способ принято наз. способом ф-ций отклика или способом респонстехники (в англоязычной литературе часто используют термин "RTD technique", или "Residence Time Distribution Technique").

2) Трассёр вводят стационарно в нек-рую точку внутри аппарата или распределяют равномерно по его сечению. Концентрацию трассёра измеряют в разных точках по сечению и высоте аппарата. На рис. 2, а приведена зависимость с от продольной координаты l в области аппарата, расположенной ниже источника трассёра (кривая продольного, или обратного, перемешивания). Рис. 2, б иллюстрирует радиальный профиль концентрации трассёра при его точечном источнике (кривая радиального перемешивания). Данным способом, наз. способом стационарного источника, изучают продольный и поперечный перенос массы в аппаратах. Напр., если устройство для ввода одного из реагентов в аппарат находится на нек-ром расстоянии от устройства, в к-рое подается др. реагент, удается выявить, где оба реагента взаимодействуют и в каких соотношениях. При необходимости установления модели структуры потоков и определения ее параметров способ стационарного источника целесообразно сочетать со способом респонстехники. Так, применительно к колонному аппарату правомерно выбрать двухпараметрич. диффузионную модель, если она хорошо описывает эксперим. кривые отклика, а также кривые радиального и обратного перемешивания.


4125-4.jpg

Рис. 2. Кривые продольного (а)и радиального (б) перемешивания газа в псевдо-ожиженном слое.

3) Если система непроточна (обычно периодич. действия), трассёр вводят импульсно, как правило, за малый промежуток времени в конкретную точку или область аппарата (радиусом R) и регистрируют кривые отклика (рис. 3) в разл. точках по его объему. По истечении времени, к-рое наз. характерным временем перемешивания тx, текущие концентрации трассёра становятся равными его средней концентрации4125-5.jpgпо объему системы. Этот способ, наз. способом локальной респонстехники в непроточных системах, используют при изучении перемешивания на макроуровне в аппаратах с мешалками, барботажных, с псевдо-ожиженным слоем, вращающихся барабанах и т.д. Если среднее время пребывания элементов потока4125-6.jpgспособ применим также и к проточным системам.

Использование Т. м. значительно удешевляет разработку процессов и аппаратов хим. технологии, поскольку исследования обычно проводят на модельных ("холодных") аппаратах с инертными средами.

4125-7.jpg

Рис. 3. Кривые отклика на импульсный ввод трассёра в аппарат с мешалкой.


===
Исп. литература для статьи «ТРАССЁРА МЕТОД»:
Левеншпиль О., Инженерное оформление химических процессов, пер. с англ., М., 1969; Гельперин Н.И., Пебалк В. Л., Костанян А.Е., Структура потоков и эффективность колонных аппаратов химической промышленности, М., 1977; Расчеты аппаратов кипящего слоя, Л., 1986; Ой-генблик А. А. [и др.], "Теоретич. основы хим. технологии", 1987, т. 21, № 6, с. 795-800. А. А. Ойгенблик.

Страница «ТРАССЁРА МЕТОД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков