Для описания некоторых реальных процессов рассмотренные выше модели применить не представляется возможным. Это относится, в частности, к аппаратам, имеющим байпасные и циркуляционные потоки или застойные зоны. В этих случаях, используют комбинированные модели [16].
Застойные зоны бывают двух видов: застойные зоны без обмена с основными потоками ''мёртвые'' зоны и зоны с обменом между ними и основным потоком. При наличии застойных зон возникает задача определения объёма застойной зоны; а при наличии обмена между застойной зоной и основным потоком ещё “мёртвой”; и эффективности обмена между проточной и застойной зонами. Объём ''мёртвой'' застойной зоны определяется из соотношения:
, (1.33)
где ; Va, Vзз - объём всего аппарата и застойной зоны; v - обьёмный расход потока; - cреднее время пребывания, определённое индикаторным методом.
Уравнение моделей в случае наличия застойных зон определяется для каждого типового процесса индивидуально.
Байпас – это обводной канал, причем направление движения потока совпадает с направление движения основного потока.
|
|
На практике могут наблюдаться два вида байпасирования (рис. 1.23):
a)
б)
Рис. 1.23 – Схемы байпасирования
На рис. 1.23а представлен случай, когда индикатор не попадает в байпас:
v = v1+ v2, (1.33)
где v1 - поток по байпасному каналу, а v2 - поток через аппарат.
Уравнение баланса индикатора на выходе потока из аппарата:
vc=v2с2+ v1с1 (1.34)
Концентрация индикатора в потоке, выделяется из смесителя до смешивания с байпасированным потоком [12]:
. (1.35)
Концентрация индикатора в потоке с1=0, то подставив (1.35) в (1.34), получим:
, (1.36)
откуда:
. (1.37)
На рис. 1.23б представлен случай, когда индикатор попадает в байпас: в этом случае часть индикатора, минуя аппарат, попадает на выход потока, т.е. в потоке v1 окажется часть индикатора v1 / v, а в потоке v2 - часть v2 / v. Аналогично изложенному выше (10), можно записать, что концентрация после аппарата:
, (1.38)
где с0 ΄- действительная концентрация индикатора в аппарате в момент t=0 определённая из расчёта, что в аппарат попадает только часть индикатора v2/v.
Из условия баланса имеем:
, (1.39)
где с0 - концентрация индикатора, рассчитанная в предположении, что весь индикатор попал в смеситель.
Подставим (1.39) в (1.38) и получим:
. (1.40)
При наличии байпасирования необходимо рассматривать изменения концентрации с учетом уравнений материального баланса.
Рецикл - возврат части продукта на повторную обработку. Возможны два варианта рециклов (рис. 1.24), т.е. в линии рециклов моет быть один из типовых аппаратов.
Порядок рассмотрения такой же, как при случае байпасирования, т.е. сначала записываем уравнение материального баланса, а затем рассматриваем, как изменяются концентрации.
|
|
Для случая а) уравнение баланса имеет вид:
; (1.41)
а) б)
Рис. 1.24 – Варианты рециклов
для случая б):
. (1.42)