2. Скорость химической реакции (в зоне 2) больше скорости физических процессов подвода реагентов и отвода продуктов (в зоне 1 и 3). В этом случае химический процесс лимитируется процессом диффузии (масса переноса) компонентов к поверхности раздела фаз и обратно и ускоряется факторами, влияющими на диффузию: повышение давления, перемешивание, гомогенизация системы. Принято говорить, что в этом случае гетерогенный химический процесс протекает в диффузионной области.

Очевидно, что зависимость скорости процесса от важного фактора - температуры в этих областях различна

Зависимость скорости химического процесса от температуры. А - кинетическая область; В - переходная область; С - диффузионная область.

15.Термодинамические расчеты химико-технологических процессов.

При проектировании технологических процессов термодинамические расчеты химических реакций позволяют сделать заключение о принципиальной возможности данного химического превращения, предварительно выбрать условия проведения процесса, определить равновесный состав продукта, что необходимо для составления энергетических балансов. Термодинамические параметры делятся на экстенсивные и интенсивные. Величины, пропорциональные массе термодинамической системы, называются экстенсивными, это - объем, внутренняя энергия, энтропия, энтальпия. Экстенсивные параметры обладают свойством аддитивности (когда значение величины соответствующее целому объекту равно сумме значений величин соответствующих его частям, например: объём системы равен сумме объёмов её частей).

Интенсивные величины не зависят от массы термодинамической системы, и только они служат термодинамическими параметрами состояния. Это - температура, давление, а также экстенсивные величины, отнесенные к единице массы, объема или количества вещества. Изменение интенсивных параметров с целью ускорения химико-технологического процесса называется интенсификацией.

Расчет константы равновесия и изменения энергии Гиббса позволяет определять равновесный состав реакционной смеси, а также и максимально возможное количество продукта. В основе расчета констант равновесия для идеальных газов лежат уравнения G⁰ = - RTlnKp G⁰ = H⁰ - TS⁰

где H⁰ и S⁰

---

- стандартные энтальпия и энтропия. Эти уравнения связывают константу равновесия с изменением энергии Гиббса, зависящей от изменения энтальпии и энтропии. При этом, поскольку важно не абсолютное значение термодинамических функций отдельных участников реакции, а лишь их изменение, необходимо иметь какую-либо точку отсчета.

16.Основные положения эксергетического метода анализа. Эксергетический баланс.

Сущность эксергетического метода заключается в том, что любые потоки энергоносителей (вода, пар, химические продукты) или энергии (электроэнергия, теплота) оценивают по той максимально полезной работе, которую они могут совершить. Максимальную способность системы к совершению работы с учетом взаимодействия с окружающей средой, параметры которой не зависят от воздействия рассматриваемой системы, называют технической работоспособностью или эксергией. В качестве окружающей среды при этом понимают среду практически неограниченных размеров, характеризующуюся относительно постоянными параметрами - температурой, давлением и химическим составом. Энергия, отведенная в окружающую среду в виде теплоты или работы, становится внутренней энергией окружающей среды. Окружающая среда служит аккумулятором энергии, имеющим большие размеры, параметры состояния окружающей среды, которые несмотря на получение энергии, не меняются. Таким образом, окружающая среда - это источник исходных веществ и приемник продуктов, который обладает минимальной свободной энергией и поэтому не может быть источником работы. Система, находящаяся в термодинамическом равновесии с окружающей средой, теряет способность совершать полезную работу. Если параметры состояния вещества соответствуют параметрам компонентов окружающей среды, практическая энергетическая пригодность вещества равна нулю.

Эксергетический баланс.

Для оценки экономической эффективности технологических процессов используют уравнения материального и теплового балансов. При этом следует отметить, что энергетический баланс учитывает только количественные соотношения энергий, на основе которых определяется производительность аппарата, расход теплоносителя и коэффициент полезного действия. Но при этом не дается оценка качественного различия энергоресурсов разной физической природы и разного потенциала. В связи с этим указанные балансовые уравнения, базирующиеся на законах сохранения и превращения массы и энергии, дополняют эксергетическим балансом, основанным на одновременном учете первого и второго начал термодинамики.

---

Уравнение эксергетического баланса в общем, виде имеет следующий вид: E' = E'' + D где E' и E'' - входящие и выходящие потоки эксергии, D - потери эксергии. Термины «потери энергии» и «потери эксергии» имеют принципиальное различное содержание. Как известно, энергия исчезать не может, и потери энергии означают потери не вообще, а потери для данной системы или потери для данной цели, если часть энергии непригодна для нее по своей форме или параметрам. Потери эксергии означают, напротив, ее полное исчезновение, уничтожение, связанное с диссоциацией энергии. Для эксергии неприменим общий закон сохранения. Сумма эксергий всех элементов системы в ходе процесса уменьшается, только при отсутствии потерь, сумма эксергий до и после процесса остается постоянной, в каждом необратимом процессе эксергия преобразуется в энергию.

17.Химическое производство как система.

Производственные процессы в химической промышленности могут существенно различаться видами сырья и продукции, условиям их проведения, мощностью аппаратуры и т. д. Однако при всем многообразии конкретных процессов современное химическое производство имеет одно общее: это сложная химико-технологическая система, состоящая из большого числа аппаратов и разнообразного оборудования (узлов) и связей (потоков) между ними. При этом под химико-технологической системой (ХТС) понимается совокупность всех процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве. Особенность химико-технологических процессов (ХТП) в том, что они протекают с высокими скоростями, при высоких температурах и давлениях в многофазных системах. Это определяет их сложность, большое число параметров, многочисленность связей между ними и взаимное влияние параметров друг на друга внутри ХТС. Эффективное функционирование химического производства как ХТС предполагает решение ряда задач, как на стадии проектирования, так и на стадиях строительства предприятия и его эксплуатации.

При решении этих задач:

 определяется характер и порядок размещения и соединения отдельных аппаратов в технологической схеме;

 определяется значение входных параметров сырья;

 устанавливаются значения технологических показателей системы;

 определяются конструкционные характеристики аппаратов системы;

 выбираются параметры технологического режима во всех аппаратах, влияющих на скорость процесса, выход и качество продукции.

---

В ходе решения этих задач разрабатывается промышленное производство, т.е. осуществляется масштабный переход от лабораторного эксперимента к химическому предприятию. Сложность этой задачи выдвигает необходимость системного подхода при ее решении. При системном подходе любое химическое производство рассматривается как объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним строением, большим количеством составных частей и элементов, взаимно связанных друг с другом и поэтому действующих как единое целое. В подобной системе различают элемент — самостоятельную и условно неделимую единицу, и подсистему — группу элементов, обладающую определенной целостностью. В химическом производстве элементом считают аппарат, подсистемой - группу аппаратов, технологическую установку. Между элементами и подсистемой существуют различные типы связи: материальные, энергетические, информационные, которые реализуются в форме потоков, переносящих вещество, энергию.

Химико-технологическим системам присущи некоторые общие признаки:  общая цель функционирования (выпуск химической продукции),

 многочисленность элементов и связей между ними,

 большое число параметров, характеризующих работу системы,

 высокая степень автоматизации процессов управления производством. Химическое производство как ХТС представляет достаточно сложную иерархическую структуру, включающую несколько уровней.

---

18.Моделирование химико-технологических систем.

Проблема масштабного перехода от лабораторного эксперимента к промышленному производству при проектировании последнего решается методом моделирования. Моделированием называется метод исследования объектов различной природы на их аналогах с целью определения и уточнения характеристик вновь создаваемых объектов и процессов. Моделирование включает следующие стадии:

 создание модели,

 исследование модели,

 масштабный перенос результата исследования модели на оригинал.

В химическом производстве оригинал представляет производственный химико-технологический процесс с большим количеством связей между многочисленными элементами. Существующие методы моделирования ХТП делятся на три группы:

1.Эмпирическое моделирование, при котором производство создается на основе лабораторных экспериментальных данных с последующей доработкой химико-технологического процесса в укрупненных лабораторных и заводских условиях. При эмпирическом моделировании моделями являются лабораторная, пилотная установка и опытное производство.

2.Физическое моделирование, основанное на использовании принципа подобия. Принцип подобия позволяет путем использования набора безразмерных критериев выделить из определенного класса явлений группу взаимно подобных явлений. Эти критерии связывают различные параметры процессов, протекающих как в лабораторных, так и производственных условиях. Процессы считаются подобными, если равны их критерии. При этом становиться возможным количественное перенесение результатов лабораторного эксперимента на производственный процесс.

3.Математическое моделирование - наиболее эффективный метод. При математическом моделировании вместо физических вещественных объектов используются математические величины и функциональные зависимости, а сама модель выражена в форме математических уравнений. Сущность математического моделирования заключена в математической интерпретации процесса переработки. Математическое моделирование позволяет исследовать объект, не поддающийся другим видам моделирования. Метод математического моделирования используется при исследовании, проектировании и создании новых химических производств, перестройке существующих ХТП, расчетов материального и энергетического балансов химического производства.

---

Смотрите также файлы

• Помощь студентам, готовые работы для Вузаhttpsstudwork orginfo147162.pdf

• Министерство образования Красноярского края кгбпоу Красноярский политехнический техникум.docx

• Формы организации и методы работы дипломатических служб государств Африки отличаются существенным своеобразием в сравнении с аналогами в других регионах планеты.docx

• Логические задачи 3 4 класс логические задачи (34 кл.).doc

• Конспект внеклассного занятия Разговоры о важном для учащихся 5 класса Государственные символы России.docx