3. M
A

T

E

M

A

T

I

ý

K

I M
O

D

E

L

I R

E

A

L

N

IH

 R

E

A

K

T

O

R

A

 

 

 

 P

ro

tic

an

je

 

flu

id

kr

oz

 

re

aln

he

m

ijs

ke

 

re

ak

to

re

 

m

ožž

se

 

m

ate

m

ati

þ

ki 
opisati 

korišš

ü

en

jem
 složženijih 

modela 

koji 

sadržže 

dva 

ili 
vi

šše

 p

ar

am

eta

ra

V

re

dn

os

ti 

pa

ra

m

eta

ra

 

modela 

predstavljaju, 

na 
odredjeni 

na

þ

in, 
karakteristiku 

realnog 

pro
cesa. 

ovom

 poglavlju 

je 

da

t p

rik

az

 n

ek

ih

, d

os

ta

 k

or

išš

ü

en

ih

, v

išše

pa

ra

m

eta

rs

kih

 d

ete

rm

in

ist

i

þ

kih

 m

od

ela

 

3.1

. K

as

k

ad

a o

d

 n

-s

ek

cij

a s

a i

d

ea

ln

im

 m

ešš

an

je

m

 

 

 S

im

ula

cij

a r

ea

ln

ih

  p

ro

ce

sa

 se

 

þ

esto 

zasniva 

na 
korišš

ü

enju 

ovog 

m

odela 

odredjivanja 

njegovih 

param

etara: 

N-broj 

sekcija 


srednje 

vrem

zadržžavanja

Karakteristike 

ralnog 

reaktora 

ili 
drugog 

ured

jaja 

se 

tom
 slu

þ

aju 
uporedjuju 

sa 
oni

ko

je

 ima
 k

as

ka

da

 o

N

-

se

kc

ija

 is

te

 z

ap

re

m

in

e. U

ku

pn

a z

ap

re

m

in

a k

as

ka

de

 i s

re

dn

je

 v

re

m

e z

ad

ržž

av

an

ja

 iz

no

se

W

 

vV

V

N

V

k

i

k

/

   i

    

-

 ˜

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 P

or

ed

je

nje

m

 k

riv

od

ziv

na

 iz

az

va

ni 

po

re

m

e

ü

aj 

realnom

 reaktoru 

RVZ 

m

odel

a, 

odredjuju 

se 
param

etri 
m

odela. 

Gusti

nu 
RVZ 

m

odela 

kaskade 

od 
N-sekcije 

m

ogu

ü

je 

teorijski 

izvesti 

reššavanjem

 bilansa 

m

ase 

za 
svaku 

sekciju 

nizu: 

>

n

n

n

i

CC

V

dt

dC

V

 

1

@

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

Jed. 

(2) 
izražžena 

redukovanim

 vrednostim

vrem

ena 
je: 

 

N

N

N

CC

d

dC

N

 

1

1

T

  

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

gde 

je 

C

N

=C

N

/C

o

redukovana 

koncenstracija 

 r

ed

uk

ov

an

o v

re

m

e a

 C

o

 p

o

þ

etn

koncentracija 

obeležživa

þ

trenutno 

dodatog 

obliku 

im

pul
snog 

signala 

prvu 

sekciju. 

 

tt

/

T

 

)0

(

˜

˜

 

t

v

VC

C

k

o

o

G

  

 

 

 

 

 

 

(4

 

i C

o

 -

 k

on

ce

ntr

ac

ija

 d

od

ato

g o

be

le

žživ

a

þ

a kada bi se isti rasporedio po celoj zaprem

ini niza. 

 R

ešš

en

je

 je

d. 

(4

pr

im

en

om

 L

ap

lace-ove 

transform

acije 

sa 
odgovaraju

ü

im

 po

þ

etnim 

uslovim

a (

T

=0, C

N

=0) 
je

 

 

N

N

N

sN

N

sC

)(

)(

 

  

 

 

 

 

 

 

 

(5

 

 I

nv

er

zn

a v

re

dn

os

ti p

re

no

sn

e f

un

kc

ije

 m

od

ela

, (Laplace-ova 

transform

acija) 

je 

funkcija 

GRVZ 

 

 

)

exp(

)!1

(

1

T

T

N

N

N

C

C

EC

N

N

o

N

  

 

  

 

 

 

 

(6

)

  

 O

dg

ov

ar

aju

ü

funkcija 

RVZ 

se 
iz

vodi 

analizom

 o
dz

iv

a n
a i

za

zv

an

u s

te

pe

na

stu

 

prom

enu 

ili, 
jednostavno

, na 
osnovu 

veze 

izm
edju 

F

 i 

E

 funkcije 

(vid
i pr

vi 

þ

lanak 

ove 

serije).

  

»

¼

º

«

¬

ª

 

 

)!1

(

)(

......

!2

)(

1

)

exp(

1

1

2

`

`

N

N

N

NN

C

C

F

N

o

N

T

T

TT

  

 

 

(7

)

  

 G

ra

fi

þ

ki 

prikaz 

funkcije 

E

 i 

dat 
je 

na 
sl. 

za 
razli

þ

ite 
vr

edn
osti 
bro
ja 

se

kcija 

(N

). 

 

 

 

Sl. 1- 

E

 i 

F

 fu

nk

cij

e z

a k

as

ka

du

 o

d N

 s

ek

cij

 

 

Pove

ü

anjem

 N 

sm

anjuje 

se 
rasipanje 

vrem

ena 

zad
ržžavanja 

oko 

srednje 

vrednosti 

koje 

iznosi

  

³

f

  

 

0

v

V

t

dt

tE

t

k

t

E

  

 

 

 

 

 

 

 

(8

)

  

 G

ra

ni

þ

ni 
slu

þ

aj 
ovog 

modela 

kada 

N

of

 o

dg

ov

ara

 m
od

elu

 r

eaktora 

sa 
idealnim 

klipnim

 strujanjem

 

3.2

. K

om

b

in

ov

an

i m

od

eli

 

 

3.2.1 

Proto

þ

ni 
reaktor

 

sa 
idealnim 

meššanje

m

 

sa 
zastojnom 

zono

neposrednim 

p

ro

tic

an

je

m

 f

lu

id

 

 S

kic

a o

vo

g m

od

ela

 je

 p

rik

az

an

a n

a s

l. 2

.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sl. 
2- 

 Kombinovani 

model 

 

Da 
bi 

se 
izvela 

odgovaraju

ü

funkcija 

RVZ 

potrebno 

je 

analizir

ati 
bilans 

m

ase 
kao 

odziv 

na 

trajno 

izazvanu 

prom

enu 

koncentracije 

obeležživa

þ

ulaznom

 toku. 

Bilans 

m

ase 

koji 

se 

odnosi 

na 
zonu 

reaktora 

sa 

idealnim

 m

eššanje

m

 je: 
 

 

 

dt

dC

V

vC

vC

m

o

`

`

`

ED

D

 

  

 

 

 

 

 

 

(9

 

 

Trenutnom

 prom

enom 

koncentracije 

obeležživa

þ

od 

=0 
na 
vrednost 

 z

a t

=

0, šš

to

 

predstav

lja 

po

þ

etne 

uslove 

za 

reššavanje 

diferencijalne 

jedna

þ

ine 

(9), 

koncentracija 

obeležživa

þ

fluidu 

koji 

napuššta 

zonu 

sa 

idea

lnim

 m

eššanjem

 je 

slede

ü

a f

unkcija vrem

ena: 

`

o

C

`

o

C

 

 

» »

¼

º

« «

¬

ª

¸ ¸

¹

·

¨ ¨

©

§

 

,

`

exp

1

`

m

o

t

t

CC

E

D

  

 

 

 

 

 

 

(1

0)

 

 

pri 

þ

em

je 

kontaktno 

vrem

t

m

 =

 V

m

/v 

predstavljeno 

odnosom

 ukupne 

zaprem

ine 
reaktora 

zaprem

inskog 

protoka 

reakcione 

sm
ešš

e. 

Da 
bi 
doššli 

do 
funkcije 

RVZ 

pot
rebno 

je 

analizirati 

prom

enu 

koncentracije 

 n

a i

zla

zu

, d

o k

oje

 s

e d

ola

zi n

a o

sn

ov

u b

ila

ns

a m

ate

rij

aln

ih

 t

ok

ov

za 
ta

þ

ku A (sl. 2). 

`

1

C

 

¸ ¸

¹

·

¨ ¨

©

§

 

 

m

o

t

t

t

C

C

F

E

D

D

exp

1

`

`

1

  

 

 

 

 

 

 

(11)
 

 

 D

ife

re

nc

ira

nje

m

 iz

ra

za

 z

a F

t

 po vremenu dolazi se 

do funkcije gustine RVZ (E

t

 

¸ ¸

¹

·

¨ ¨

©

§

 

m

m

t

t

t

t

E

E

D

E

D

2

  

 

 

 

 

 

 

 

(1

2)

  

 O

vo

 je

 o

pšš

ti 

iz

ra

z n

a o

sn

ov

ko

je

je

 m

og

u

ü

izvesti 

odgovaraju

ü

F

t

 i

 E

 f

un

kc

ije

 z

druge 

jednostavnije 

m

odele, 

kao 

npr. 

 

 

 

 

 

  

D

                        

E

 

Model 

F

t

 

E

t

 

 

D

 = 1          O<

E

<1 

Reaktor 

sa 

idealnim

 

me
šš. 

i z

as

to

jn

om 

zonom

 

m

t

t

e

E

m

t

t

m

e

t

E

E

1

 

 

O<

D

<1         

E

 = 1  

Reaktor 

sa 

idealnim

 

me
šš. 

 i n

ep

os

re

dn

im 

proticanjem

 

m

t

t

e

D

D

m

t

t

m

e

t

D

D

2

 

 

 

 

3.2

.2

. I

d

ea

ln

i c

ev

n

i r

ea

k

to

r p

ov

ez

an

 s

a r

ea

k

to

ro

m

 s

a i

d

ea

ln

im

 m

ešš

an

je

m

 

 

 

Zaprem

inu 
ovakvog 

niza 

prestavlja 

zbir 

zap
rem
ina 
zom

sa 
klipnim

 strujanjem

 (V

c

zone 

kojoj 

dolazi 

do 
idealnog 

m

eššanja 

(V

m

): 

 

rr

mc

r

VV

VV

V

E

E

 

 

)1

 

 K

ao

 

pr

eth

od

no

m

 

slu

þ

aju, 

do 
funkcije 

RVZ 

dol
azi 

se 
na 
osnovu 

pra

ü

enja 

koncentracije 

izlazno

m

 toku 

na 
izazvanu 

trajn

u prom

enu 

koncentracije 

obeležživ

a

þ

na 
ulazu 

trenutku 

t=0. 

Nova 

koncentracija 

 

ü

se 
pjaviti 

na 
ulazu 

zonu 

sa 
idealnim

 m

eššanjem

 

posle 

vrem

ena 
koje 

odgovara 

kontaktnom

 vr

em
en

u z

on

e s

a k

lip

nim

 st

ru

ja

nje

m

`

o

C

 

v

V

t

r

c

)1

(

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sl. 3.  -       Cevni reaktor i 

reaktor 

sa 
idealnim 

meššanjem 

nizu

 

 

Na osnovu bilansa m

ase za zonu sa idealnim

 m

eššanjem

 

dt

dC

V

vC

t

t

vC

r

c

o

`

1

`

1

`

)(

E

N

 

  

 

 

 

 

 

(1

3)

 

 

gde 

je

 -

 H

ea

vis

id

e-

ov

a j

ed

in

i

þ

na 
funkcija, 

koja 

ukazuje 

na 

þ

injenicu 

da 
je, 
zbog 

postojanja 

idealnog 

klipnog 

strujanja 

zoni 

zaprem

ine 
V

e

, signal 

koji 

se 

pojavljuje 

na 
ulazu 

zonu 

sa 

idalnim

 m

eššanjem 

neprom

enjen 

po svom obliku, ali pom

eren za vrem

)

(

c

tt

+

c

t

 R

ešš

en

je

 d

ife

re

nc

ija

ln

e j

ed

na

þ

ine 
(13)

 je: 

 

»

¼

º

«

¬

ª

¸ ¸

¹

·

¨ ¨

©

§

 

 

)1

(

1

exp

1

`

`

1

E

E

m

o

t

t

t

C

C

F

  

 

 

 

 

(1

4)

 

background image

 M

od

elo

lo

m

 se

, t

ak

od

je

, p

re

tp

os

ta

vlj

a k

on

sta

ntn

a b

rz

in

a p

ro

tic

an

ja

 f

luida 

kroz 

cev 

i, 

slu

þ

aju 

m

alog 

radijalnog 

m

eššanja, 

konstantna 

koncentracija 

obeležživa

þ

po 
popre

þ

nom 

preseku 

cevi. 

Intenzitet 

disperzije 

unutar 

cev
i je, 
prem

usvojenom

 stavu, 

konstantna 

veli

þ

ina,
 

ššto 
predpostavlja 

da 
ne 
dolazi 

do 
pojave 

zona

 b

ez

 s

tru

ja

nja

 (

za

sto

jn

zone), 

niti 

direktnog 

proticanja 

fluida 

bez 

zadržžavanja

Prom

enom

 

vrednosti 

param

etara 

D

L

mogu

ü


je 

karakteristike 

ispitivanog 

sistem

(cev, 

sud, 

kolona 

sl.) 

uporediti 

sa 
idealnim

 modelim

(klipno 

strujanje 

kada 

je 

D

L

=0 
ili 

ide
alno 

m

eššanje 

kada 

je 

D

L

=

f

). 

 K

oe

fic

ije

nt 

ak

sij

aln

dis

pe

rz

ije

ko

ji 

je

 d

ale

ko

 z

na

þ

ajniji 

od 
koeficijenta 

radijalne 

disperzije, 

obuhvata 

dva 

m

ehaniz

m

m

eššanja: 

meššanje 

usled 

m

olekulsk

difuzije 

m

eššanje

 

koje 

je 
posledica 

turbulentnog 

strujanja. 

Kako 

se 
oba 

ova 

fenom

ena 
karakteriššu 

jednim

 

param

etrom

kako 

se 
disperzionim 

m

odelom 

ukazuje 

na 

analogiju

 m

eššanja 

realn

im 

reaktorim

sa 
difuzijom

 

(Fic
k-ov 

zakon 

difuzije) 

to 
se 

þ

esto 

definišše 

kao 

efektivni 

koe
fi

cij

ent

 di

sp

er

zi

je

 D

L

, sa 
jedinicam

a m

2

/s, 
kao 

i koef
icije
nt 

m

olekulske 

dif
uzije. 

Razlika 

je 

tom
e, 

da 
je 

D

L

po 
veli

þ

ini 
zn

atno

 ve

ü

od 

D

 k

oe

fic

ije

nta

 m
ole

ku

lsk

e d

ifu

zij

e, šš

to

 j

e, p

re

 

svega, 

posledica 

turbulentnog 

strujanja. 

 R

az

vij

an

je

m

 p

oje

din

ih

 

þ

lanova 

jed. 

(17) 

dobija 

se 
pa

rcijalna 

diferencijalna 

jedna

þ

in

drugog reda: 

 

OS

x

C

D

x

C

u

t

C

i

i

L

i

i

 

w

w

w

w

w

w

2

2

  

 

 

 

 

 

(1

8)

 

 s

þ

lanom

 S

i

 koji 

je 

za 
im

pulsno 

 dodatu 

koli

þ

inu 
obeležživa

þ

a, 

ravnomerno 

po 
popre

þ

nom 

preseku definisan jedna

þ

inom

 

)(

)

(

o

o

o

i

xx

t

t

L

C

S

˜

˜

 

GG

  

 

 

 

 

 

(1

9)

 

 

 K

or

ist

e

ü

redukovane 

vrednosti 

koncentracije, 

vrem

ena 

rastojanja 

iz 
jed. 

(18) 

se 

dobija

 

)

z-

(z

   )

0

(

o

2

2

GT

G

T

w

w

¸

¹

·

¨

©

§

 

w

w

w

w

z

C

uL

D

z

CC

L

  

 

 

 

(2

0)

 

kojoj 

su: 
z=x/L, 

redukovano 

ra

stojanje 

dužž 

cevi 

dužžine 

L; 

redukovano 

vrem

koje 

predstavlja 

odnos 

vrem

ena 

nom

in

alnog 

vrem

ena 

zadržžavanja 

fluida 

cevi 

dužžine 

L

; C

=C/C

o

 o

dn

os

 k

on

ce

ntr

ac

ije

 obele

žživa

þ

cevi 

preseku

 x=L
 i 

kon
centracije 

C

o

 u

 

cevi u m

omentu njegovog dodavanja. 

Lu

t

t

t

//

˜ 

 

T

 P

ar

am

eta

D

L

/(uL) 

se

 


lite
ratu
ri 

naziva 

disperzion

br

oj 
posude

 

(reak

tora,

 

O. 

Levenspie

l) 

ili 
njegova

 recip

ro

þ

na 
vrednost 

Peclet-ov 

broj 

(uL/D

L

). 

Neko 

ovaj 

kriterijum

 

definišše 

kao 

Bodensteinov-ov 

bro

ali 
se 
pr

tom

naj

þ

ešš

ü

um
esto 

koef

icijen

ta 

ak

sija
lne
 

disperzije usvaja vrednost koefi

cijenta 

m

olekulske 

difuzije 

D

 (uL/

D

), 

odakle 

se 

uo

þ

av

a razlika 

izm
edju 
jednog 

drugog 

naziva. 

L

evensipiel 

je

 p

re

dlo

žžio

 d

a s

e b

ez

dim

en

zio

na

 g

ru

pa

 k

oju

 

definišše 

kao 

disperzioni 

broj 

reaktora 

m

o

ÿ


pom

nožžiti 

odgovaraju

ü

im

 

geom

etr

ijsk
im

 

faktorom

 da 
bi 
se 
za 
posebne 

slu

þ

ajeve 

disperzionog 

m

eššanja 

reaktorim

sa 
nepokretni

punjenjem

 (

þ

estice 

katalizato

ra) 

dob
io 

m

odifikovan 

disperzio

ni 

broj: 

 (

D

L

/ud

p

)= 
(D

L

/uL).(geom

etrijski 

odnos)= 

(D

L

/u

L)(L/d

p

gde 

je 

d

p

 -

 p

re

þ

nik 

þ

estica punjenja kolone, a L dužžina napunjene cevi 

 R

ešš

en

je

 je

d. 

(2

0)

, k

oje

 p

re

ds

ta

vlj

a f

un

kc

iju

 G

R

V

Z

zavisi 

od 
postavljenih 

po

þ

et

ni

grani

þ

nih uslova,  

Levenspiel 

Sm
ith 
su 
izveli 

reššenje 

za 
dvostruko-beskona

þ

nu

 c

ev

 (-

f

, +

f

na 
osnovu 

po

þ

etnih 

i grani

þ

nih uslova: 

 

C

 (

z, 0

) =

 0

 

C

 (

+

f

4

kona

þ

na vrednost 

 

 

 

 

 

 

(21) 

C

 (

-

f

4

kona

þ

na vrednost 

 

 P

rv

us

lo

(p

o

þ

etn

uslov 

jer 
važži 

za 

T

 =

 0

, o

dn

os

no

 t

=

0  s
e o

dn

os

i n

a k

oli

þ

inu
 

obeležživa

þ

a,

 koja 

se 

na

la

zi 

sudu 

(is

pitiv
anom

 delu
 c

ev

i) p

re

 n

je

go

vo

g d

od

av

an

ja

. D

ru

ga

 d

va

 

grani

þ

na 
uslova 

se 
odnose 

na 
koli

þ

inu 
obeležživ

a

þ

koja 

je 

dodata 

na 
m

asu 
obeležživa

þ

ko

ja 

je kona

þ

na. 
Opššte 

reššen

je 

jed. 

(20
) je

 

»

¼

º

«

¬

ª

¸

¹

·

¨

©

§

 

T

T

ST

T

4

)(

exp

2

1

),

(

2

5,

0

z

Pe

Pe

ZC

  

 

 

 

(2

2a

a posebno za presek x=L u kom

e se 

m

eri 
konce

ntrac
ija 
ob

eležživa

þ

a, 

tj. 

kada 
je 

z=1 
glasi: 

»

¼

º

«

¬

ª

¸

¹

·

¨

©

§

  

T

T

ST

T

4

)1

(

exp

2

1

),

1(

2

5,

0

Pe

Pe

CE

  

 

 

 

(2

2b

 O

bli

k k

riv

e G

R

V

Z

 z

a r

az

li

þ

ite 
vrednosti 

param

etra 
Pe 

(u 

L/D), 

tj. 

disperzionog 

broja 

suda 

prikazan 

je 

na 
sl.6. 

zajedno 

sa 

odgovaraju

ü

om

 fu

nkcijom

 RVZ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sl. 
6. 

F

 i 

E

 funkcije disperzionog m

odela 

 

Do 

analiti

þ

kog 

izraza 

funkcije 

R

V


se 
m

ožž

do

ü

analizom

 odziva 

na 
izazvanu 

stepenas

tu 

pr

om
enu 

pri 

þ

em
u se na osnovu po

þ

etnih i grani

þ

nih 
uslova 

 

 

¯ ® ­

t

f

 

tf

 

 

¯ ® ­

 

 !

 

0

    t

    x

za

    

O

0

    t

-

    x

za

   

C

`

0

     t

0,

    x

za  

C

0

     t

0,

    x

za

    

O

`

`

o

`

o

C

C

  

 

 

 

 

 

(2

3)

 

dobija 

zavisnost 

F

t

 od vrem

ena 

» »

¼

º

« «

¬

ª

¸ ¸

¹

·

¨ ¨

©

§

 

 

tD

ut

x

erf

C

C

F

L

o

t

4

1

2

1`

`

  

 

 

 

 

 

(2

4)

 

³

˜ 

x

o

y

dy

e

erfx

2

2

S

 

je 

fu

nkcija 

grešške 

þ

ije 
su

 vrednosti 

date 

tab
li

þ

no

 z

a r

az

li

þ

ite 
vrednosti 

argum

enta 
x. 

Takodje 

je

 e

rf 

(-x

)=

-e

rf(

x)

 

3.3

.1

. D

isp

er

zio

n

i m

od

el -

 m

alo

 o

dstupanje od klipnog strujanja

 

 

 U

ko

lik

je

 o

ds

tu

pa

nje

 o

id

ea

ln

og

 k

lip

no

str

uja

nja

 m

alo

, k

riva

 o

dz

iva

 n

im

pu

lsn

prom

enu 

koncentracije 

obeležživa

þ

a, 
odnosno 

funkcija 

GRVZ 

je 
sim
etri

þ

na 

po 
obliku 

odgovara 

Gauss-ovoj 

krivi 

norm

alne 

raspodele 

slu

þ

ajne 

veli

þ

ine. 


tom
 slu

þ

aju 

rasipanje 

krive 

oko
 sr

ednje 

vr

edn
osti 
zavis

i o

d inten
ziteta

 aksijaln

disperzije 

i za

 (

D

/u

L

)<

0,0

1 f

un

kc

ija

 

gustine RVZ je: 

 

»

¼

º

«

¬

ª

¸

¹

·

¨

©

§

 

4

)1

(

exp

2

1

2

5,

0

T

S

Pe

Pe

E

  

 

 

 

 

 

(2

5)

  

3.3

.2

. D

isp

er

zio

n

i m

od

el -

 v

eli

k

o o

ds

tu

p

an

je

 od 
klipnog 

proticanja 

(D/uL) 

>0,01

 

 

 U

ko

lik

o j

e i

nte

nz

ite

t a

ks

ijalne 

disperzije 

veliki, 

od

govor 

na 
trenutno 

dodat 

obeležživa

þ

 

preseku 

x=x

o

 k

oji

 s

e m
er

i n

a r

as

to

ja

nju

 x

=

L

, pre 
svega 

m

nogom

zavisi 

od 
grani

þ

ni

uslova 

na 
m

estu 
dodavanja 

odnosno 

m

erenja 

obeležživa

þ

a. 

 V

an

 d

er

 L

aa

n j

e p

os

ta

vio

 o

va

j p

ro

ble

m

 ta

þ

nog 

definisanja 

grani

þ

nih 
uslova 

tako 

ššto 
je 

posm

atrao 

strujanje 

cevi 

beskona

þ

ne 
dužžine 

uz 
prom

enu 

vrednosti 

koeficijenta 

aksijalne 

disperzije (sl. 7).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sl. 7 –– Grani

þ

ni 

uslovi 

za 
mesta 

dodavanja 

i merenja koncentracije obeležživa

þ

 

Ispitivani 

deo 

cevi 

dužžine 

ograni

þ

en 
 je 

sa 

obe 

strane

 s

ek

cij

am

a a

 i b

 b

es

ko

na

þ

ne 
dužžine, 

pri 

þ

em

je 
aksija

lna 
dispe

rzija 

ovim

 delovim

cevi 

def
inisa
na 
koef

icije
ntim

D

L,

a

odnosno 

D

L,b

za 
razliku 

od 
koeficijen

ta 

aks
ijalne 

disperzije 

D

L

 u

nu

ta

r i

sp

iti

va

no

g d

ela

 c

ev

i. R

ešš

en

je

 

ovog 

problem

dobijeno 

je 

obliku 

prenosne 

funkcije 

m

odela, 

dok 

njen 

inverzni 

oblik 

ili 

fu

nk

cij

u G

R

V

Z

 n

ije

 m

og

u

ü

odred

iti.

 

 N

a o

sn

ov

u o

vo

g o

pšš

te

g s

lu

þ

aja 
m

ogu 
se 
analizirati 

odgovaraju

ü

po

se

bni 
slu

þ

ajev

literaturi 

definisani 

pomo

ü

"otvo

re

nih" 
i "z

atvorenih" 

grani

þ

nih 
oblassti 

za 
koje 

važže 

slede

ü

definicije. 

 G

ra

ni

þ

ni 
uslovi 

se 
odnose 

na 
m

esto 
gde 

se 
dodaje 

obeležživa

þ

 (

ula

z)

, o

dn

os

no

 m
es

to

 

gde 

se 
m

eri 

koncentracija 

obeležživa

þ

(izlaz). 

Otvoreni 

grani

þ

ni 
uslovi 

na 
ulazu, 

odnosno 

izla
zu 
pr

im

enjuju 

 se

 u 

slu

þ

ajevim

kada 

se 
ispituje 

protican

je 

fluida 

kroz 

cevovod 

ili 
kolonu, 

popre

þ

ni 
pr

esek 

na 
ovim 

m

esti

m

nije 

razli

þ

it 

odnosu 

na 
popre

þ

ni 
presek 

cevi. 

Kada 

 je 

ulazna 

obla

st 

sužžena, 

pr

etpos

tavlja 

se 
da 
fluid, 
ili 

užžem

 sm
islu 

obeležživ

a

þ

koji 

jednom 

dospe 

sud 

ne 
napuššta 

isti 
m

ehanizm

om 
 disp
erznog 

m

eššanja. 

Zatvo

rena 
izlazna 

oblast 

se 

odnosi 

na 
slu

þ

aj 

kada 

je 

popre

þ

ni 

presek 

kom

e se 
m

eri 

izlazna 

koncen

tracija 

su

žžen,
 tako 

da 

se 
fluid 

(obeležživa

þ

), 

koji 

jednom

 napusti 

sud, 

ne 
vra

ü

sistem

 m

ehanizm

om
 aksijaln

disperzije. 

 

 P

re

no

sn

fu

nk

cij

dis

pe

rz

io

no

mo
de

la

 F

 (s

), 

za

 n

av

ed

en

gr

an

i

þ

ne 
uslove 

koji 

su 

ššem
atski 

prikazani 

na 
slici 

8, 

m

ogu 

se

 i

sk

or

ist

iti

 u

 c

ilj

u o

dr

ed

jiv

an

ja

 D

L

odnosno 

intenziteta 

disperzionog 

m

eššanja: 

 

otvoreno-otvoren D.M 

»¼ º

«¬ ª

 

)1

(

2

exp

1

)(

E

E

Pe

sF

  

 

 

 

 

 

 

(2

6)

 

 

zatvoreno-otvoren ili otvoreno-zatvoren D.M. 

 

»¼ º

«¬ ª

 

)1

(

2

exp

1

2

)(

E

E

Pe

sF

  

 

 

 

 

 

(2

7)

 

 

zatvoreno-zatvoren D.M. 

 

)

exp(

)

1(

)

1(

)1

(

2

exp

4

)(

2

2

E

EE

E

E

˜

»¼ º

«¬ ª

 

Pe

Pe

sF

  

 

 

 

 

(2

8)

 

 

gde 

su: 

E

 =

  (

1+

s

T

/P

e)

0,

5

 

Pe=u L/D

L

 

T

 = L/u 

F(s), Laplace-ova  transf

orm
acija funkcije GRVZ: 

  

 

(2

9)

 

³

f

 

0

)(

T

T

d

Ee

s

F

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

jed. 

(18)

disperzioni 

m

odel 

gde 

su 
drugi 

tre

ü

þ

lan 
na 
levoj 

strani 

razvijeni 

Taylor-ov 

red 

koriste

ü

aproksim

aciju 

prvog 

reda, 

odakle 

sledi 

identi

þ

nost 

oba 

m

odela 

param

etara 

kojim

se 

definiššu, 

izaražžena 

ob

liku: 

 

)(

  

)(

2

zu

D

odnosno

z

D

z

u

L

L

'

#

'

|

'

˜

D

D

  

 

 

 

 

 

(3

6)

 

 

 U

 su

ššti

ni 

se

 d

va

 p

otp

un

ra

zli

þ

ita 
m

ehanizm

 strujanja, 

povratno 

m

eššanje 

aksijalna 

disperzija, 

dovode 

odnos 

koji 

ukazuje 

na 
njihovu 

identi

þ

nost 

odgovora 

na 
izlazu 

iz 

sistem

koji 

se 
ispituje. 

Sli

þ

nom

 analizom

, porede

ü

kaskadu 

od 
N-sekcija 

sa 
idealnim

 m

ešša

njem

  sa 

disperzionim 

m

odelom

, dobija 

se 

veza 

izm
edju 

param

etara 

modela 

 

 

2

1

Lu

D

  

2

L

¿ ¾ ½

#

˜

#

N

odnosno

zu

D

L

  

za veliku vrednost N      

 

 

 

(37a) 

 

1

1

Lu

D

  

2

L

¿ ¾ ½

#

˜

#

N

odnosno

zu

D

L

      z

a m

alu

 v

re

dn

os

t N

 

 

 

 

(3

7b

 

 N

a o

sn

ov

iz

lo

žže

ne

 a

na

lize 
m

ožže 
se 
izvesti 

slede

ü

zak
lju

þ

ak

: p

ri 

ve

ü

im 
vrednostima 

povratnog 

m

eššanja 

(

D

>0,5) 

m

odel 

od 
N-sekcija 

sa 
povra

tnim

 tokom

 daje 

približžno 

isti 

odgovor 

na 
izazv

anu 

pr

om
enu 

kao 

disper

zio
ni 

m

odel. 

Medjutim

 ukoliko 

je 

D|

0, 
uticaj 

disperzionog 

m

eššanja 

možže 

se 
opisati 

m

eha

nizm

om 

idealnog 

m

eššanja 

unutar 

svake 

od 
N-

sekcija u kaskadi. 

 

 

3.6. 

Anali

za 

zatvorenog 

i otvorenog 

grani

þ

nog 

 uslova 

kod 

disperz

ionog 

modela 

 

 M

od

el 

od

 N

-s

ek

cij

niz

 s

po

vr

atn

im 
to

ko


mo
žže

 s

up

otr

ebiti 
za 
analizu 

postavljanje 

grani

þ

nih 

uslova 

na 
m

estu 

doda

vanja 

m

erenja 

koncentracije 

obeležživa

þ

a, 

neophodnih 

kod 

reššavanja 

di

ferencijalne jedna

þ

ine 
bilansa 

m

ase 

disperzionog 

m

odela. 

 N

sl.

 1

pr

ik

az

an

 je

 s

lu

þ

aj 

kada 

se 
obeležživa

þ

vrlo 

m

alim 
zaprem

inskim

 protokom

 

'

v, dodaje u cev u preseku definisanom

 za z=0.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sl. 
10. 
Dodavanje 

obeležživa

þ

a - grani

þ

ni uslovi 

 

 

Dodavanje 

obeležživa

þ

odgovara 

ubacivanju 

sekciju 

odgovaraju

ü

eg 
niza 

kom

se

 javlja 

idealno 

m

eššanje 

sa 
povratnim

 strujanjem

. Budu

ü

da 
je 

'

v<<v, 

slu

þ

aju 
kada 

se 
ne 
javlja 

disperzija 

obeležživa

þ

aksijalno

m

 pravcu

,koncentracija 

obeležživa

þ

nizvodno 

od 
ulazne

 

ta

þ

ke m

ožže da se izrazi 

 

v

Cv

vv

Cv

C

o

o

ob

˜'

#

'

˜'

 

)(

  

 

 

 

 

 

 

(3

8)

 

 

 U

ko

lik

o d

ola

zi 

do

 a

ks

ija

ln

og

 m

ešš

an

ja

, k

on

ce

ntr

ac

ija

 o

be

le

žživ

a

þ

nizvodno 

od 
preseka 

z=0 

se 
razlikuje 

od 
vrednosti 

definisane 

jed. 

(38)
 n

a šš

ta

 u

ka

zu

je

 a

na

liz

a b

ila

ns

a m

as

e z

a N

-tu

 

sekciju: 

 

)2

(

)(

1

1

1

˜

 

˜¸

¹

·

¨

©

§

nn

n

ob

n

n

n

CC

C

VC

C

C

v

dt

dC

N

V

D

  

 

 

(3

9)

 

 

 K

or

išš

ü

enjem 

izvedene 

analize 

povezanosti 

disp
erznog 

m

odela 

m

odela 

od 
N-sekcija 

sa povratnim tokom

 (jd. 31.b i 18.a), bilans 

m

ase 

(jed. 

39) 
možže 

da 
se 

napišše 

obliku 

 

¸

¹

·

¨

©

§

'

'

 

w

w

˜'

z

CC

z

CC

DC

C

C

u

t

C

z

nn

n

n

L

ob

n

n

n

1

1

1

)

 

 U

ko

lik

o s

e r

as

to

ja

nje

 

'

sm

an

ju

je

 (

'

z

o

0) 
odnosno 

pove

ü

ava 

broj 

sekcija 

sa 
idealnim 

me
šša

nje

od

go

va

ra

ju

ü

eg

 m

od

ela

, s

le

di 

 

o

o

o

o

¸

¹

·

¨

©

§

w

w

¸

¹

·

¨

©

§

w

w

 ˜

˜

˜

0

0

0

0

)(

)

(

z

L

z

L

ob

z

z

z

C

D

z

C

DC

u

C

u

C

u

  

 

(4

0)

 

 

 U

 p

re

se

ku

 z

=

0, 

pr

of

il 

ko

nc

en

tra

cij

ob

ele

žživ

a

þ

 m

ora 
da 
bude 

nepromenjen, 

ššto 
je 

razum

ljivo 

prem

sl. 
9, 

bez 
obzira 

da 
li 

je 

z,

 m

ala

 p

oz

iti

vn

a i

li n

eg

ati

vn

a v

re

dn

os

t t

j. 

 

o

o

 

oz

z

CC

0

 

 

te 

jed. 

(40) 

ko

ja 

preds

tav

lja 
defin

iciju
 otvorene 

ulazne 

gran

i

þ

ne

 o

bla

sti

, im

a o

bli

 

o

o

¸

¹

·

¨

©

§

w

w

¸

¹

·

¨

©

§

w

w

 

0

z

L

oz

L

ob

z

C

D

z

C

D

uC

  

 

 

 

 

(4

1)

 

 

 O

va

j g

ra

ni

þ

an 
uslov 

za 
m

esto 
doda

vanja 

obeležživa

þ

izv
eli 

su 
Yano 

Aratan

m

ožže 

se 

prim

eniti 

na 
cev 
kod 

ko

je 

ulazna 

ob

last 
nije 
su

žžena. 

 S

li

þ

nom

 analizom

 bilansa 

m

ase 
m

ogu 
se 
grafi

þ

ki 

prikazati 

definisati 

grani

þ

ni 

us

lov
i: 

zatvoreni 

za 
ulaznu 

oblast 

i otvoreni 

odn. 

zatvoreni 

za 
izlaznu 

oblast 

(Sl.11) 

 

 

 

 

 

Želiš da pročitaš svih 24 strana?

Prijavi se i preuzmi ceo dokument.

Ovaj materijal je namenjen za učenje i pripremu, ne za predaju.

Slični dokumenti