Словарь научных терминов
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 М. п. - 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 М. п. методами мат. моделирования прогнозируют ожидаемые изменения показателей и устанавливают условия проведения процессов (структура потоков, температурные и концентрац. поля) при требуемых показателях. Техн. решения по реализации этих условий находят экспериментально. наиб. распространены след. приемы осуществления М. п. 1. Отыскивают требуемые конструктивные решения путем технол. испытаний пром. аппаратов натурных размеров. Это самый дорогостоящий прием, практически неприемлемый для аппаратов большой единичной мощности. 2. Создают пром. аппарат из элементов, изученных в натурных масштабах (простейший пример - реактор или теплообменник в виде параллельных трубок). Данный прием надежен, но не универсален. Так, габариты аппаратов м. б. недопустимо велики, а задача распределения потока между элементами требует самостоят. решения. 3. Изучают "холодные" модели аппаратов с потоками инертных сред (вода, воздух, твердые частицы). Опытным путем определяют характеристики структуры потоков: кривые отклика на концентрац. возмущения по меченому в-ву -трассёру, в т. ч. локальные; поля концентраций трассёра при стационарном его источнике (см. Трассёра метод), профили скоростей, разл. "индексы неоднородностей", отражающие отклонения локальных скоростей, плотностей, концентраций от осредненных значений этих величин. В ходе исследований находят конструкции распределит. и перемешивающих устройств, насадок, провальных и непровальных решеток и т.д., к-рые позволяют сохранить характеристики структуры потока при увеличении масштаба аппарата. Результаты мат. моделирования и эксперимент показывают, что при близкой структуре потоков в аппаратах разных масштабов близки и показатели технол. процессов. Данный прием наз. гидродинамич. моделированием. 4. Изменяют параметры технол. процесса так, чтобы он протекал в более благоприятном направлении при условиях переноса массы и теплоты в крупномасштабном аппарате. Напр., в хим. реакторах уменьшают скорость путем снижения т-ры с одновременным увеличением высоты или длины реакц. зоны. При снижении уд. производительности аппаратов это обеспечивает необходимый конечный состав перерабатываемого потока. 5. Разрабатывают технол. схему, позволяющую компенсировать изменения показателей процесса, напр., путем рецикла непрореагировавших продуктов.
При решении задачи М.п. 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 М. п. 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 М. п. конструкции аппаратов и технол. режимы в случае необходимости могут значительно изменяться. Лит.: Розен А. М., Масштабный переход в химической технологии, М., 1980; Вертузаев Е. Д., "Хим. пром-сть", 1982, № 8, с. 458-60. А. А. Ойгенблик.


-метилацетофенон -метоксиацетофенон 2-меркаптобензотиазол 2-меркаптоэтиламин 2-метил-5-винилпиридин N-метилпирролидон Магнезоны Магнетохимия Магниевые удобрения Магний Магнийорганические соединения Магнитная восприимчивость Магнитная постоянная Магнитно-спиновые эффекты Магнитные материалы Магнитный момент Магния галогениды Магния гидроксид Магния карбонат Магния нитрат Магния оксид Магния перхлорат Магния сплавы Магния сульфат Мазут Майзенхаймера перегруппировка Мак-лафферти перегруппировка Мак-фадьена-стивенса реакция Макарова фазы Маковое масло Макро- и микрокомпоненты Макрокинетика Макролиды Макромолекула Макромономеры Макропористые ионообменные смолы Макрорадикалы Максимальная работа реакции Малапрада реакция Малахитовый зеленый Малеиновая и фумаровая кислоты Малеиновый ангидрид Малоновая кислота Малоновый эфир Малононитрил Мальтены Мальтоза Мальтол Манганаты Манганин Маннаны Маннит Манниха реакция Манноза Маноилоксиды Манометры Маноол Марганец Марганецорганические соединения Марганца карбонат Марганца карбонилы Марганца нитрат Марганца оксиды Марганца сульфат Марганцевые удобрения Маскирование Маслонаполненные каучуки Маслостойкость Масляная кислота Масляные краски Масляные лаки Масляный альдегид Масс-спектрометрия Массовое число Массообмен Мастики Мастикс Масштабный переход Маточные средства Матрица плотности Матричные рибонуклеиновые кислоты Матричный синтез Машинные масла Меди ацетаты Меди гидроксиды Меди карбонаты Меди нитрат Меди оксиды Меди сплавы Меди сульфат Меди сульфиды Меди хлориды Медицинские масла Медноаммиачные волокна Медные удобрения Медь Медьорганические соединения Меервейна реакция Межгалогенные соединения Межкристаллитная коррозия Межмолекулярные взаимодействия Межфазная поликонденсация Межфазные скачки потенциала Межфазный катализ Мезаконовая кислота Мезидин Мезитила окись Мезитилен Мезо Мезоионные соединения Мезоксалевая кислота Мезомерия Мезомерный эффект Мезонная химия Мейера - шустера перегруппировка Мейера реакция Меламин Меланины Мелем Мельхиор Мембранный катализ Мембранный потенциал Мембраны биологические Мембраны жидкие Мембраны ионообменные Мембраны разделительные Менделевий Ментадиены Ментаны Ментены Ментол Ментон Меншуткина реакция Мепробamat Меркаптаны Меркаптохинолины Меркуриметрия Мерсеризация Мета Метаболизм Метакриламид Метакриловая кислота Метакрилонитрил Металепсия Металлиды Металлизация полимеров Металлилхлорид Металлирование Металлическая связь Металлические волокна Металлические кристаллы Металлические радиусы Металлические соединения Металлов окисление Металлокомплексный катализ Металлопласты Металлополимеры Металлопротеиды Металлотермия Металлоцены Металлургия Металлы Металлы органические Метальдегид Метан Метанол Метансульфокислота Метансульфохлорид Метатезис Метафосфаты органические Метил-b-нафтилкетоh Метилакрилат Метилаль Метиламины Метилацетат Метилацетилен Метилбензолсульфонат Метилвинилкетон Метилдихлорфосфат Метилдихлорфосфин Метилдихлорфосфит Метилдихлорфосфонат Метилдофа Метиленовый голубой Метиленхлорид Метилиафталины Метилизобутилкетон Метилизотиоцианат Метилизоцианат Метилметакрилат Метилнонилацетальдегид Метиловый спирт Метилсерная кислота Метилстиролы Метилтетрафторфосфоран Метилтимоловый синий Метилфторид Метилхлорид Метилхлорсиланы Метилцеллюлоза Метилэтилбензолы Метилэтилкетон Метиновые красители Метионин Метионинметилсульфонийхлорид Механизм реакции Механические процессы Механические свойства Механохимия Меченые атомы Меченые соединения Мешалки Микотоксины Микробиологический синтез Микроволновая спектроскопия Микрография Микрокапсулирование Микрокристаллоскопия Микроудобрения Микрофильтрация Микрохимический анализ Микроэлементы Микроэмульсии Миллона реакция Минерал Минерализация Минеральные воды Минеральные удобрения Минорные нуклеозиды Миоглобин Миозин Мирцен Мирценаль Митомицины Михаэлиса-беккера реакция Михаэля реакция Михлера кетон Мицеллирный катализ Мицеллообразование Мицеллы Мицеллярные системы Мицунобу реакция Многокомпонентные системы Многофотонные процессы Мовеин Модакриловые волокна Моделирование Модификация белков Модифицирование древесины Модифицирование полимеров Молекула Молекулярная биология Молекулярная динамика Молекулярная масса Молекулярная масса полимера Молекулярная механика Молекулярность реакции Молекулярные интегралы Молекулярные комплексы Молекулярные кристаллы Молекулярные модели Молекулярные соединения Молекулярные спектры Молекулярный анализ Молибдаты Молибден Молибдена карбонилы Молибдена оксиды Молибдена сплавы Молибдена фториды Молибдена хлориды Молибденовые удобрения Моллюскоциды Молочная кислота Моляльность Молярность Монель-металл Моноаминоксидазы Моноглим Монокристаллов выращивание Монокристаллы Мономеры Мономолекулярные реакции Мономолекулярный слой Мононить Моносахариды Монофенолмонооксигеназы Монохлорукссусная кислота Моноэтаноламин Морин Морозостойкость Морская коррозия Морфин Морфинановые алкалоиды Морфолин Морфотропия Моторные масла Моторные топлива Мочевая кислота Мочевина Мочевины цикл Мощность дозы Моющее действие Мукайямы реакция Мукополисахариды Мультиплетность Мумия Муравьиная кислота Муравьиный альдегид Мурексид Мускусы Мутагены Мутаротация Мутации Мыла Мылонафт Мышьяк Мышьяка гидрид Мышьяка хлориды Мышьякорганические соединения Мюон Мюоний Мягчители Мёссбауэровская спектроскопия