Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A stem spacing‑based non‑dimensional model for predicting longitudinal dispersion in low‑density emergent vegetatio

Sonnenwald F., Stovin V., Guymer I.

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 3

943--949

EN

Predicting how pollutants disperse in vegetation is necessary to protect natural watercourses. This can be done using the one-dimensional advection dispersion equation, which requires estimates of longitudinal dispersion coefficients in vegetation. Dye tracing was used to obtain longitudinal dispersion coefficients in emergent artificial vegetation of different densities and stem diameters. Based on these results, a simple non-dimensional model, depending on velocity and stem spacing, was developed to predict the longitudinal dispersion coefficient in uniform emergent vegetation at low densities (solid volume fractions < 0.1). Predictions of the longitudinal dispersion coefficient from this simple model were compared with predictions from a more complex expression for a range of experimental data, including real vegetation. The simple model was found to predict correct order of magnitude dispersion coefficients and to perform as well as the more complex expression. The simple model requires fewer parameters and provides a robust engineering approximation.

2

Optymalizacja wybranych procesów inżynierii chemicznej z dyspersją wzdłużną

Poświata A.

Prace Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej

|

2018

|

Vol. 40, z. 1

3--159

PL

W pracy przedstawiono problem optymalizacji dwóch wybranych procesów inżynierii chemicznej. Rozważano proces fluidalnego ogrzewania rozdrobnionego ciała stałego w poziomym fluidyzacyjnym wymienniku ciepła oraz reakcje chemiczne przebiegające w rurowym reaktorze przepływowym. Uwzględniono, że w strumieniu materiału przepływającym wzdłuż aparatu zachodzi proces mieszania na skutek występowania dyspersji wzdłużnej (osiowej). Opisano modele matematyczne dla rozważanych procesów i metodę ich przekształcenia do postaci umożliwiającej zastosowanie w wybranym algorytmie optymalizacyjnym - ciągłym algorytmie zasady maksimum, tzw. algorytmie Pontryagina. Dla problemu ogrzewania fluidalnego jako wskaźnik jakości przyjęto funkcję opisującą całkowity koszt tego procesu. Ten wskaźnik jakości przekształcono do równoważnej postaci, w której koszty procesu wyrażone są w jednostkach egzergii. W obliczeniach optymalizacyjnych poszukiwano optymalnego profilu temperatury gazu wzdłuż aparatu fluidyzacyjnego oraz optymalnej wartości przepływu tego gazu. W pierwszym etapie obliczenia optymalizacyjne przeprowadzono dla procesu ogrzewania z tłokowym przepływem ciała stałego wzdłuż wymiennika, następnie rozszerzono model, uwzględniając dyspersję wzdłużną, która opisuje proces mieszania się cząstek ciała stałego wzdłuż aparatu. Obliczenia przeprowadzono dla szerokiego zakresu parametrów procesu i parametrów ekonomicznych obecnych we wskaźniku jakości. Rozpatrywano cały zakres zmienności współczynnika dyspersji od procesu przebiegającego w złożu fluidalnym z idealnym wymieszaniem ciała stałego aż do procesu - w złożu z przepływem tłokowym. W problemach optymalizacji reaktorów rurowych z przepływem dyspersyjnym analizowano problem maksymalizacji końcowego stężenia pożądanego produktu dla trzech typów pierwszorzędowych reakcji chemicznych: reakcje odwracalne, reakcje równoległe i reakcje następcze. Wyprowadzono dwie równoważne postacie wskaźnika jakości opisujące końcowe stężenie pożądanego produktu, które mogą być zastosowane w przyjętym algorytmie optymalizacyjnym. W obliczeniach optymalizacyjnych poszukiwano optymalnego profilu temperatury i czasu przebywania w reaktorze maksymalizujących stężenie właściwego produktu. W obliczeniach optymalizacyjnych analizowano pełny zakres możliwych wartości współczynnika dyspersji od reaktora z idealnym wymieszaniem do reaktora z przepływem tłokowym dla różnych wartości hamiltonianu, który jest tu miarą kosztów inwestycyjnych. Dla każdego rozważanego typu reakcji chemicznej analizowano także proces izotermiczny zarówno dla zerowych, jak i skończonych wartości hamiltonianu. Dla obu rozważanych procesów, ogrzewania fluidalnego oraz reakcji chemicznych w przepływowym reaktorze rurowym, przedstawiono i przedyskutowano otrzymane wyniki obliczeń optymalizacyjnych. Przeanalizowano wpływ poszczególnych parametrów na przebieg procesów optymalnych, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu dyspersji.

EN

The paper presents an optimization problem of two selected processes of chemical engineering in which a partial mixing process occurs due to longitudinal (axial) dispersion occurring in the stream of transformed matter flowing through the apparatus. The paper considers processes of fluidized heating of fine solid particles in a horizontal fluidized heat exchanger and chemical reactions in tubular flow reactors. Mathematical models of these processes and their adaptation to the form used in the selected optimization algorithm (continuous algorithm of the Maximum Principle, also called the Pontryagin's algorithm) are described. The performance index (quality index) used for the fluidized bed problem describes the total cost of the heating process expressed in exergy units. The optimal profile of gas temperature and total gas flowrate was to be found in the course of optimization calculations. In the first stage, optimization calculations were performed for a heating process with plug flow of solid particles, then the model was extended with longitudinal dispersion that takes into account the mixing of solid particles along the apparatus. The calculations were performed for a wide range of values of process parameters and thermo-economic parameters occurring in the performance index. The whole range of dispersion coefficient variability (from processes with ideal mixing of solids particles to processes with plug flow of these particles) was investigated. Three types of first-order chemical reactions were considered in the optimization of tubular reactors. These were reversible reactions, parallel reactions and sequent reactions. A performance index used in this problem describes the final concentration of the desirable reaction product. Two equivalent performance indexes were derived that can be applied in the used optimization algorithm. Optimization calculations were performed to determine the optimal temperature profile along the reactor and optimum residence time which maximizes the final concentration of the desired reaction product. Like in the problem of fluidized heating, a full range of dispersion coefficient values was analyzed, i.e. from the reactor with ideal mixing to the reactor with plug flow. Moreover, a wide range of Hamiltonian values that were o measure of investment costs was investigated. At the beginning of each chapter related to a particular type of the considered chemical reaction, an isothermal process was analyzed. The method of applying the Pontryagin 's algorithm for optimization of isothermal processes was discussed for various Hamiltonian values. For both considered processes, the results of optimization calculations were presented and discussed to analyze the influence of process parameters on the optimal run of processes and especially the influence of the dispersion rate. Despite such different processes and quality indicators we can identify some characteristic similarities for dependences between optimal apparatus size and dispersion coefficients, as well as Hamiltonian values.

3

Dispersion process in urban sewer networks under dry weather conditions

Sokáč M., Velísková Y.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2016

|

Nr 4

152--155

EN

The paper describes determination of dispersion coefficients in sewer, which is from hydraulic point of view a prismatic and straight stream channel with relatively constant roughness of streambed. Field experiments were performed in a straight sewer sections and also in the part with sewer direction changes. Both were done under dry weather flow conditions, i.e. with relatively low pipe filling, discharges and velocities. Consequently, the dispersion coefficient in a sewer line with various direction changes was determined. At the end of the paper the observed effect of «dead zones» is described, which theoretically should not occur in conditions of our experiments (prismatic channel with no obstacles) and discuss its root cause.

PL

W artykule opisano sposób określania współczynników dyspersji w kanale, który, z punktu widzenia hydrauliki jest kanałem o przekroju pryzmatycznym i prostym strumieniu z względnie stałą chropowatością koryta. W tym celu przeprowadzono badania terenowe na odcinku prostym kanału jak również przy zmianie jego kierunku. W obydwu przypadkach warunki przepływu w kanale odzwierciedlały przepływ w czasie pogody suchej tj. przy niskich napełnieniu, natężeniu i prędkości przepływu. W efekcie określono współczynnik, dyspersji dla tego kanału. W podsumowaniu opisano zaobserwowany efekt tzw. „stref martwych”, który teoretycznie nie powinien wystąpić w warunkach tego eksperymentu (kanał pryzmatyczny bez zatorów) oraz przedyskutowano przyczyny zaistnienia tego przypadku.

4

Wpływ dyspersji wzdłużnej na krzywe przebicia dla układów adsorpcyjnych z nieliniową równowagą

Kupiec K., Zieliński Ł.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3C

843--848

PL

W pracy porównano krzywe przebicia wyznaczone na podstawie modelu matematycznego adsorpcji w kolumnie, z krzywymi wyznaczonymi eksperymentalnie. Zgodność krzywych występuje dla Pe = 7. Stosowany model matematyczny uwzględnia opory dyfuzyjne w obu fazach układu oraz nieliniowość równowagi adsorpcyjnej.

EN

This paper presents a comparison between the breakthrough curves obtained by a mathematical model of adsorption in a column and experimental curves. The results are satisfactory for Pe = 7. The considered model takes into account mass transfer resistances in both phases and a non-linear equilibrium.

5

Dyspersja wzdłużna w krystalizatorze fluidalnym

Wójcik J. A.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3E

1513--1518

PL

Przedstawiono model procesu krystalizacji fluidalnej uwzględniający dyspersję wzdłużną. Przeprowadzono symulacje komputerowe i porównano wyniki z doświadczeniem Toyokury [1] i wartościami obliczonymi przy założeniu przepływu tłokowego z artykułu [2], Uzyskane dominanty rozkładów, a nawet skład ziarnowy produktu jest bliski wartościom eksperymentalnym.

EN

Model of fluidized-bed crystallizer with axial dispersion, based on the crystal flux vector in particle phase space, is introduced. Computer simulations are performed and results are compared with experiment of Toyokura [1] and plug flow model from [2]. Values of parameters of crystal size distribution calculated, especially mass fraction and the mode, are very close to experiment.

6

O dwóch zagadnieniach optymalizacyjnych w projektowaniu reaktorów rurowych

Tabiś B., Grzywacz R.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2000

|

Nr 1

16-19

PL

Analizowano dwa popularne modele nieizotermicznych reaktorów rurowych, a mianowicie model z dyspersją wzdłużną i model przepływu tłokowego. Wykazano istnienie optymalnej wartości liczby Pecleta w politropowym reaktorze rurowym z dyspersją wzdłużną. Podjęcie analizy ekonomicznej prowadzi również do zagadnienia optymalnej temperatury surowca w reaktorze adiabatycznym o przepływie tłokowym nawet dla reakcji nieodwracalnych.

EN

Two common models of nonisothermal tubular reactors were analysed, i.e. the model with axial dispersion and the plug flow model. The existence of optimal values of the Peclet number in a polytropic tubular reactor with axial mixing was shown. Undertaking of the economic analysis leads also to the problem of optimal feed temperature in a plug flow reactor even for irreversible chemical reactions.