Масштабный переход
МАСШТАБНЫЙ ПЕРЕХОД (масштабирование), разработка аппаратов с размерами и мощностью, превышающими размеры и мощность ранее изученных прототипов. Переход от лаб. аппаратов к опытным, от опытных к промышленным сопровождается изменением показателей химико-технол. процессов (степеней превращ. сырья, состава конечных продуктов, уд. производительности и энергозатрат и т.д.). Возрастание масштабов аппаратов обычно связано с ухудшением показателей. Осн. задача масштабного перехода - достижение в пром. условиях таких показателей процессов, к-рые достигнуты на аппаратах меньших масштабов. Направления поиска техн. решений, обеспечивающих выполнение данной задачи, определяются результатами моделирования. При увеличении масштабов и мощности реакционных, тепло- и массообменных и иных аппаратов, как правило, возрастает неравномерность распределения материальных потоков, интенсифицируется или ухудшается перемешивание, изменяются локальные и средние по объему межфазные пов-сти контакта, появляются застойные зоны, каналы и т.д. Причины - увеличение масштаба турбулентности или возникающих циркуляц. контуров, изменение параметров конструкц. элементов аппаратов (распределит. и теплообменные устройства, насадки и др.) вследствие разл. условий их изготовления и эксплуатации. Напр., в колонных барботажных аппаратах эффективные коэф. перемешивания возрастают по ф-ле: Dэ ~ da1,3 - 1,5. В колонных массообменных аппаратах переход от меньшего диаметра da1 к большему da2 сопровождается увеличением высоты единицы переноса Hп (см. Массообмен): Hп2 — Hп1 ~ ln da2/da1. В аппаратах с мешалками из-за ограничений на допустимую мощность привода с ростом da интенсивность перемешивания может снижаться. Результатом изменений структуры потоков и являются отмеченные выше изменения показателей процессов.При решении задачи масштабного перехода для конкретных процессов можно комбинировать указанные приемы. Пример: при увеличении масштаба реактора кипящего слоя для хлорирования углеводородов обнаружено значит. ухудшение селективности процесса. Мат. моделированием и натурным экспериментом выявлено, что причиной этого оказался рост размеров полых неоднородностей - пузырей (см. Псевдоожижение). Показано, что для масштабного перехода можно применять реактор, в к-ром кипящий слой разделен на две зоны: в нижней размещены теплосъемные пов-сти и существенно (по сравнению с лаб. прототипом) понижена т-ра; в верхней установлены провальные решетки, разрушающие пузыри, и достигнуто постепенное повышение т-ры до допустимых значений. Конструкции решеток, необходимые для расчетов коэф. переноса массы и теплоты, найдены при исследовании "холодного" аппарата. Длит. испытания подтвердили правильность принятого техн. решения. Из приведенного примера следует, что при масштабном переходе конструкции аппаратов и технол. режимы в случае необходимости могут значительно изменяться.
===
Исп. литература для статьи «МАСШТАБНЫЙ ПЕРЕХОД»: Розен А. М., Масштабный переход в химической технологии, М., 1980; Вертузаев Е. Д., "Хим. пром-сть", 1982, № 8, с. 458-60. А. А. Ойгенблик.
Страница «МАСШТАБНЫЙ ПЕРЕХОД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.