Niniejsze
opracowanie zawiera omówienie metody hydraulicznego wyznaczania
dynamiczno – funkcjonalnej charakterystyki reaktorów
recyrkulacyjnych. Przedstawiono ją w dwóch możliwych wersjach –
teoretycznej (obliczeniowej) oraz empirycznej (pomiarowej). Każda z
nich może służyć jako odrębne narzędzie praktyki inżynierskiej
(pierwsza - głownie dla reaktorów projektowanych, zaś druga –
wyłącznie dla obiektów już istniejących lub dla ich modeli).
Ponadto, na etapie badawczym podejście empiryczne służy jako punkt
wyjścia do weryfikacji podejścia teoretycznego.
Istotą
prezentowanej metody jest badanie transformacji stężenia znacznika,
przepływającego przez wnętrze reaktora, a wprowadzanego do medium
w postaci „impulsu technicznego”. Generalnie rzecz biorąc,
koncepcja ta jest znana, lecz wykorzystywana raczej w zastosowaniach
przemysłowych. W inżynierii środowiska nie zajęła ona jeszcze
takiego miejsca, na jakie zasługuje.
Oryginalnym
elementem pracy jest adaptacja metody znacznikowej do szczególnego
typu układów – reaktorów pracujących z recyrkulacją. Osobno
rozważano tu dwie główne kategorie przedmiotowych obiektów –
reaktory rozdzielające i reaktory łączące strumienie płynu
roboczego.
W
każdej z tych kategorii rozważono podejście teoretyczne oraz
empiryczne, porównując je ze sobą. Otrzymane rezultaty wystawiają
omawianej metodzie bardzo pozytywne świadectwo. Stopień zgodności
obliczeń i pomiarów należy tu uznać za dobry, tym bardziej, że
obliczenia i pomiary wykonano metodami możliwie prostymi.
Zastosowanie bardziej złożonych narzędzi obliczeniowych i
pomiarowych z pewnością pozwoli na otrzymanie lepszych rezultatów.
Trzeba tu podkreślić, że dla omawianej klasy obiektów (reaktory
recyrkulacyjne) nie można zastosować jakże popularnego dla
reaktorów zwykłych narzędzia – modelu przepływu tłokowego.
Zakres
opisanych prac należy uznać za podstawowy. Do zbadania pozostaje
więc jeszcze sporo istotnych aspektów procesu recyrkulacji. W
przypadku reaktorów rozdzielających (należących do kategorii
osadników) szczególnie ważnym elementem byłoby uwzględnienie
pracy zgarniaczy dennych, jak też innych systemów wspomagających
odprowadzanie osadu ( jak na przykład ruchome pompy zasysające).
Wydaje
się jednak, że podjęcie takich rozszerzonych badań musiałoby być
poprzedzone opracowaniem stosownych koncepcji i planów, co
wymagałoby interdyscyplinarnej współpracy osób, reprezentujących
różne specjalizacje inżynierii środowiska [12, 18, 41]. Niniejsze
opracowanie zawiera opis możliwości, jakich w tym zakresie
dostarcza mechanika płynów i hydraulika.
Spis
treści
Wykaz
ważniejszych oznaczeń
Pojęcie
przepływu recyrkulacyjnego
Specyfika
procesu recyrkulacji
Uwarunkowania
techniczne
Schematy
obliczeniowe
Ilościowy
opis funkcjonowania reaktorów pracujących bez recyrkulacji
Uwagi
ogólne
Kinetyka
reakcji i przemian
Przebieg
i szybkość reakcji
Rząd
reakcji
Wpływ
ruchu płynu na przebieg reakcji
Dynamika
przepływu w reaktorze
Znaczenie
aspektów dynamicznych
Przypadek
ogólny
Przepływ
turbulentny
Modele
uproszczone przestrzennie
Modele
kinematyczne
Kryterialne
zmienne stanu
Metody
wymiarowania reaktorów
Robocza
klasyfikacja metod
Metody
wskaźnikowe
Metody
algebraiczne
Metody
różniczkowe
Metody
racjonalne
Dynamiczno
– funkcjonalna charakterystyka reaktorów przepływowych
Zewnętrzna
krzywa rozkładu czasu zatrzymania masy
Szczególne
przypadki rozkładu
Rozkład
stężenia znacznika jako funkcjonalna charakterystyka reaktora
Ruch
znacznika a ciągły przepływ masy
Znaczenie
efektywnej redukcji stężenia w procedurach projektowych
Laboratoryjne
badanie efektywności reaktora
Uwagi
ogólne
Pomiary
stałej szybkości reakcji
Technika
pomiarów znacznikowych
Przykłady
praktyczne
Metody
uproszczone
Uwagi
ogólne
Objętościowy
i powierzchniowy czas zatrzymania masy w układzie
Aproksymacja
„trójkątna”
Reaktory
rozdzielające strumień płynu
Schemat
funkcjonalny reaktora rozdzielającego
Uwagi
o weryfikacji modeli obliczeniowych
Wyznaczanie
pola prędkości płynu w reaktorze rozdzielającym
Dobór
modelu
Formułowanie
zagadnienia
Zasada
numerycznego rozwiązywania równań ruchu
Obliczenie
krzywej stężenia końcowego w reaktorze rozdzielającym
Wybór
modelu
Formułowanie
zagadnienia
Zasada
numerycznego rozwiązywania równania transportu masy znacznika
Wyniki
przykładowych obliczeń stężenia końcowego
Empiryczna
weryfikacja modelu obliczeniowego
Zakres
i wyniki pomiarów
Dyskusja
wyników
Reaktory
łączące strumienie płynu
Schemat
funkcjonalny reaktora łączącego
Przykładowe
badanie reaktora łączącego
Uwagi
ogólne
Charakterystyka
badanego reaktora
Obliczanie
pola prędkości przepływu w reaktorze
Obliczanie
krzywej stężenia końcowego w reaktorze łączącym
Pomiary
końcowego stężenia znacznika w reaktorze łączącym
Dyskusja
rezultatów
Uwagi
końcowe
Bibliografia
Streszczenie
w języku chorwackim
Streszczenie
w języku angi