Файл: Дрі Химиялы жне фармацевтикалы технологияны негізгі процестерін жіктеу. Химиялы ндірісті отайландыру.docx

(1.27)

Мұндағы Q – насостың көлемдік өнімділігі, /с; ρ – айдалатын сұйықтың тығыздығы, кг/ ; η – насос қондырғысының ПƏК. Қозғалтқышқа түсетін ауыртпалықты ескере отырып, қондырғыға біршама артық қуаты бар қозғалтқыш орнатылады.



мұндағы β – артық қуат коэффициенті.

Кез-келген құрылымды араласырғыштың жиілігі жоғары айналмалы қозғалысында пайда болатын ортадан тепкіш күш әсерінен араластырғыш қалқандарынан сұйықтық тарамдалып ағады. Сұйықтықтың бұл ағыны ыдыс қабырғасына жеткен мезетте екіге бөлінеді: бірі жоғары, екіншісі төмен қарай қозғалады.

Тарамдалған ағынның пайда болуы ауыспалы аймақта төмен қысымды аймақы тудырады да, осы аймаққа беткі және төменгі бөліктерден сұйықтықтың қозғалысын арттырады. Нәтижесінде ыдыстың жоғарғы бөлігінен жоғарыдан төмен араластырғышқа қарай ось бойынша ағын пайда болады. Сонымен, аппаратта орныққан ось бойынша ағын немесе орныққан айналым қалыптасады.

Араластырғышы бар аппараттағы бірлік уақыттағы айналып өтетін сұйықтық көлемі араластырғыштың маңызды сипаттамаларының бірі болып табылатын насос эффектісі деп аталады. Насос эффектісі жоғары болған сайын аппаратта араластыру процесі қарқынды жүреді.

Насостардың түрлері

-Аксиал-поршеньдi сорғы (Насос аксионально-поршневой) -ротордың айналмалы қозғалысынан және поршеньнің ерсілі-қарсылы қозғалысынан энергия алатын роторлы сорғы. Сору қысымы 30 МПа дейін. Аксиал-поршеньдi сорғы гидроберілістерде, күштік бақылау жетектерінде қолданады.

Екі қалақты сорғы (насос каловратный) -жұмысшы органдары айналмалы қозғалатын роторлы сорғы. Роторда орналасқан сорғының екі қалағы арқылы орындаушы механизмдерге сұйықтық беріліп отырады.

-Көлемдік сорғы (Насос объемный) -сорғының сұйықтық шығатын бөлігінде орналастырылып, сол камерадағы сұйықтықтың көлемін өзгертетін құрылғы. Қозғалтқыш жетегінің қуаты сақтық клапанның көмегімен максималды түрде тұрақталып тұрады.

-Қоректендiргiш сорғы (Насос питательный) -бу қазандарына суды жеткізу процестерінде қолданылады. Қоректендіргіш сорғы электрліпоршеньді сорғылар ретінде қолданылады.

---

-Тiлiмшектi сорғы (Насос пластинчатый) -жұмысшы органдары ерсілі-қарсылы қозғалатын айналмалы роторлы сорғы. Роторда орналасқан сорғының тілімшектері арқылы орындаушы механизмдерге сұйыктық беріліп отырады.

-Радиал-поршеньдi сорғы (Насос радиально-поршневой) -ротордың айналмалы қозғалысы мен поршеньнің ерсілі-қарсылы қозғалысынан механикалық энергия алатын роторлы сорғы; Радиал-поршеньдi сорғы қысымы жоғары гидрожүйелерде қолданады.

-Тiстегергiштi сорғы (Насос шестеренный) -жұмыс органы екі тістегергіштен тұратын роторлы сорғы; Тiстегергiштi сорғыда сұйықтықтың үлкен қысым мөлшерін реттеп отыратын сақтық клапаны орналасқан.

---

Сұйық орталарды, қатты паста тәрізді және сусымалы материалдарды араластыру -химиялық технологияда кең тараған процестердің бірі. Техникада көбінесе сұйық орталарды араластыру жиірек қолданылады.

Сұйық орталарды араластыру процесі -механикалық араластырғыш көмегімен ортаға берілетін импульс әсерінен сұйық орта көлемінің макроскопиялық элементтерінің көп қайтара салыстырмалы араласуы.

Сұйық орталарды араластыру келесі негізгі міндеттерді шешу үшін қажет:

1) жылу және масса беру процестерін қарқындату үшін;

2) сұйықтық көлемінде қатты бөлшектерді біркелкі тарату үшін (суспензия дайындауда);

3) сұйықтықты сұйықтықта біркелкі майдалап тарату үшін (эмульсия дайындауда);

4) газды сұйықтықта біркелкі тарату үшін (барботаж процесінде).

Араластырғыш құрылғылары бар аппараттар химиялық технологияда буландыру, кристалдандыру, абсорбция, экстракциялау тағы басқа процестерді жүргізу үшін кеңінен қолданылады.

Араластыру кезінде аппарат толтырылған ортада температура мен концентрация градиенттері минималды мәніне ұмтылады. Сондықтан араластырғыш құрылғылары бар аппараттар, мысалы, ағын құрылымы бойынша идеалды араластыру моделіне жақын келеді.

Сұйық орталарда араластыруды әртүрлі әдістермен жүзеге асыруға болады: араластырғыштың айналмалы немесе тербелмелі қозғалыстарымен (механикалық араластыру); сұйықтық қабаттары арқылы газдың барботажымен (пневматикалық араластыру); тұйықталған тізбек бойынша сұйықтықты насос көмегімен тасымалдау (айналдыра араластыру).

Араластыру процесі қарқындылығымен және тиімділігімен, сондай-ақ араластыруды жүргізуге қажетті энергия шығынымен сипатталады.

Араластыру қарқындылығыараластыратын сұйықтықтың бірлік массасына немесе бірлік уақытта араластыратын сұйықтықтың бірлік көлеміне берілетін энергия мөлшерімен анықталады. Араластыру қарқындылығы аппараттағы сұйықтық қозғалысының түрін анықтайды. Араластыру қарқындылығын арттыру әр уақытта энергия шығынын жоғарылатады. Алайда араластыру қарқынды-лығын арттырудан технологиялық тиімділік арасындағы тәуелділік белгілі бір аралықта ғана шектелген. Сондықтан араластыру қарқындылығын энергия шығынының минималды мәнінде технологиялық тиімділіктің максиалды мәні болатын жағдайдан анықтайды.

Араластыру тиімділігі дегеніміз процесті жүргізу сапасын сипаттайтын араластыру процесінің технологиялық нәтижесі. Араластыру түріне қарай бұл сипаттаманы әртүрлі өрнектейді. Мысалы, жылу, масcа алмасу және химиялық процестерді қарқынды жүргізу үшін араластыруды қолданғанда, процесс тиімділігін араластыру кезіндегі және араластыру жоқ жағдайдағы кинетикалық коэффициенттердің қатынасы түрінде қарастырады.

Бақылау сұрақтары

1 Араластыру түрлерін нешеу?

2 Насос(сорғы)дегеніміз не?

3 Насостардың негізгі сипаттамалары?

4 Насос эффектісі дегеніміз не?

5 Ортадан тепкіш насосы сипатта?

Дәріс№11 Жылу процестері. Стационарлық және стационарлық жылу беру процестері
Әртүрлі температурадағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне өтуі жылу алмасу процесі деп аталады. Жылу алмасу процестерінің қозғаушы күші-ыстық және суық денелердің температураларының айырмасы болып табылады. Бұл қозғаушы күштің әсерінен термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу ыстық денеден суық денеге өздігінен өтеді. Денелер арасындағы жылу алмасу еркіні электрондар, атомдар және молекулалардың өзара энергия алмасуы арқасында болады. Жылу алмасуда қатнасатын денелерді жылу тасымалдағыштар деп атайды. Жылу процестеріне төмендегілер жатады: ысыту, суыту, конденсациялау және буландыру. Көптеген масса алмасу /мысалы, айдау, кептіру және т.б / процестердің өтуінде бұл процестердің маңызы үлкен. Жылу таратудың негізгі үш түрлі тәсілі бар: жылу өткізгіштік, жылулы сәуле шығару және конвекция. Жылу өткізгіштік. Бір-біріне тиісіп тұратын өте кіші бөлшектердің тәртіпсіз қозғалысының нәтижесінде жылу өту процесі жылу өткізгіштік-деп аталады. Бұл қозғалыс газдар және тамшылы сүйықтарда молекулалардың қозғалысы қатты денелерде кристалдық тордағы атомдардың тербелісі немесе металдардағы еркін электрондар диффузиясы болуы мүмкін. Қатты денелердің жылу таратуының негізгі түрі жылу өткізгіштік болады.

Жылу процестерін қайтымды және қайтымсыз деп бөлуге болады. Қайтымды дегеніміз - барлық бірдей аралық күйлер арқылы қарама-қарсы бағытта жүзеге асырылатын процесс.

Процестерді процесс барысында өзгеріссіз қалатын термодинамикалық шамалар бойынша жіктеу әдеттегі болып табылады. Жылу процестері қарапайым, бірақ кең таралған:

Адиабатикалық немесе адиабатикалық процесс (басқа грек тілінен: ἀδιάβατος «өтуге болмайтын») -бұл макроскопиялық жүйеде термодинамикалық процесс, онда жүйе қоршаған кеңістікпен жылу алмаспайды.

Изохоралық немесе изохоралық процесс (басқа грек тілдерінен: ἴσος - «тең» және χώρος - «орын») - тұрақты көлемде болатын термодинамикалық процесс. Газдағы немесе сұйықтықтағы изохориялық процесті жүргізу үшін ыдыста оның көлемін өзгертпейтін затты қыздыру (салқындату) жеткілікті.Изохориялық процесте идеал газдың қысымы оның температурасына тура пропорционал (Чарльз заңын қараңыз). Нақты газдарда Чарльз заңы орындалмайды.Графиктер изохорлар деп аталатын сызықтармен бейнеленген. Идеал газ үшін олар параметрлерге қатысты барлық диаграммалардағы түзу сызықтар: T (температура), V (көлем) және P (қысым).

Изохоралық процесстегі энтропия. Қоршаған ортаға жылу алмасу жүйеде изохоралық процесс кезінде жүретіндіктен, энтропия өзгереді. Энтропияның анықтамасынан келесілер шығады:

dS=

мұндағы Q - жылудың элементарлы мөлшері. Жоғарыда жылу мөлшерін анықтайтын формула алынды. Біз оны дифференциалды түрде қайта жазамыз.

Q= dT

Изобарикалық немесе изобаралық процесс (басқа грекше: ident «бірдей» + βάρος «ауырлық») - жүйеде газдың тұрақты қысымы мен массасында болатын термодинамикалық процесс. Гей-Луссак заңы бойынша, идеалды газда температура қатынасы тұрақты:

Егер сіз Клапейрон-Менделеев теңдеуін қолдансаңыз, онда газдың кеңеюі немесе қысылуы кезінде орындалған жұмыс

A=

Газбен алынған немесе берілген жылу мөлшері энтальпияның өзгеруімен сипатталады:

Изотермиялық немесе изотермиялық процесс (басқа грек тілдерінен: equal «тең» және «жылу») - физикалық жүйеде тұрақты температурада болатын термодинамикалық процесс.

Изоентропиялық процесс - тұрақты энтропиямен жүретін жылу процесі.

Изоэнтальпиялық процесс - бұл тұрақты энтальпиямен жүретін жылу процесі. Энтальпия өзгерісін dH = dU + d (pV) формуласы арқылы есептеуге болады.

Политропиялық процесс - термодинамикалық процесс, оның барысында газдың жылу сыйымдылығы өзгермейді.Жылу сыйымдылығы концепциясының мәніне сәйкес , политропиялық процестің шектеулі нақты құбылыстары изотермиялық процесс болып табылады ( ) және адиабатикалық процесс ( )

Конвекция-газ немесе сұйықтардың макро көлемдерінің қозғалысы және оларды араластыру нәтижесінде жылудың таралуы конвекция деп аталады.

Конвекцияның екі түрі болады: 1) еркін немесе табиғи; 2) еріксіз. Газ немесе сұйық көлемінің әртүрлі нүктелеріндегі тампературалар айырмашылығы салдарынан осы нүктелердегі тығыздықтар айырмасының нәтижесінде болатын жылуалмасуды еркін немесе табиғи конвекция деп атайды. Газ немесе сұйық көлемінің еріксіз қозғалысы (мысалы, сорап, компрессор жәрдемімен немесе араластырғышпен араластырғанда) салдарынан жылу алмасуды еріксіз конвекция деп атайды.

Жылулы сәуле шығару. Жылу энергиясының электромагнитті толқындар жәрдемінде таралуы жылулы сәуле шығару деп аталады. Бұл кезде жылу энергиясы кеңістіктен өтіп, сосын сәулелі энергияға басқа денемен сіңіріліп, қайтадан жылу энергиясына айналады. Іс-жүзінде жылу алмасу бөлек алынған бір ғана тәсіл емес, бірнеше тәсілдермен өтеді. Мысалы, қатты қабырға мен газ арасындағы жылу алмасу конвекция, жылуөткізгіштік және жылулы сәуле шығару тәсілдерімен өтеді. Жылудың қатты қабырғадан оны ағыстап өтетін газға /сұйыққа/ немесе кері бағытта алмасуын жылу беру деп атайды. Ыстық газдан /сүйықтан/ суық газға /сүйыққа/ оларды бөліп тұрған қатты қабырға немесе бет арқылы жылу өту күрделілеу болады. Бұл процесті жылу өту деп атайды. Үздіксіз әрекетті аппараттарда әртүрлі нүктелердегі температура уақыт бойынша өзгермейді, мұндай аппарттардағы процесс қалыптасқан (стационарлы) болады. Мерзімді әрекетті аппараттарда температура уақыт бойынша өзгереді (мысалы, ысытқанда немесе суытқанда), яғни жылуалмасу процесі қалыптаспаған (стационарлы емес) болады. Бір денеден екінші денеге уақыт бірлігінде берілетін жылу мөлшерін жылу ағыны деп атайды және ол Дж/с немесе Вт өлшенеді. Жылу тасымалдағыштардың өзара жылуалмасуында ыстық жылу тасымалдағыштың энтальпиясы кеміп, суық жылу тасымалдағыштың энтальпиясы көбейеді.

Жылу алмасу -жақсы қызған денелерден нашар қызған денелергежылуды апарудың қайтымсыз процесі.

Жылу (жылу саны) -жылу алмасу процесінде денеге берілетін немесе денеден алынатын энергия санымен анықталатын жылу алмасу процесінің энергетикалық сипаттамасы.

Жылу мөлшері - жылу берілу кезінде дененің алатын немесе жоғалтатын энергиясы жылу мөлшері болып табылады. Q әрпімен белгіленеді. Жылу мөлшері ішкі энергия өзгерісінің өлшемі бола тұрып, дененің температурасына байланысты. Қыздыру барысында судың температурасын t 1-ден t 2-ге неғұрлым көбірек өзгерту керек болса, онда оған анағұрлым көп жылу мөлшерін беру қажет. Жылу мөлшері - физикалық шама және ол температураның t 1-ден t 2-ге дейінгі өзгерісіне пропорционал, яғни Q

(t2-t1). Егер дененің температурасы жоғарыласа, онда ол дененің қандай да бір жылу мөлшерін алғанын, егер төмендесе, онда жылу шығарғанын көрсетеді.

---

Массасы 300 г темір ыдыста 100 г қалайыны балқытты. Егер темір ыдыс пен қалайының бастапқы температурасы 32°C болса, онда ыдысты қыздыруға және қалайыны балқытуға қандай жылу мөлшері қажет?

m1 = 300г = 0,3 кг

с1 = 460 Дж/кг*С

m2 = 100г = 0,1 кг

с2 = 250 Дж/кг*С

лямбда = 5,9 * 10^4 Дж/кг

t1 = 32 C

t2 = 232 C

Q = ?

Решение:

На нагревание коробки пошло следующее кол-во теплоты

Q1 = c1m1* ( t2 - t1 ) = 460*0,3*200 = 27,6 кДж

На нагревание и плавление олова

Q2 = c2m2* (t2 - t1) + лямбда*m2 = 250*0,1*200 + 5,9*10^4*0,1 = 10,9 кДж

Q = Q1+Q2 = 27,6 + 10,9 = 38,5 кДж

Ответ: 38,5 кДж

Жылу тасығыш -жылуды апару үшін қолданылатын қозғалатын орта (газ, бу, сұйық).

Жылуды беру -екі жылутасығыш арасындағы жылуалмасу.

Жылуалмасу процестеріне жылуды алып келу немесе алып кету жылдамдығымен анықталатын технологиялық процесер жатады. Оларға: қыздыру, буландыру, суыту және конденсация. Аталған процестер жүретін аппаратар жылу алмасу аппараттары деп аталады.

Қыздыру -материалдарға жылуды алып келу жолымен олардың температурасын көтеру процесі. Тамақ технологиясында ыстық сумен немесе сулы бумен, оттық газбен және электр тогымен қаныққан басқа да сұйық тасушылармен қыздыру әдістері кеңінен тараған. Бұл мақсаттар үшін әртүрлі құрылымды жылуалмасу аппараттарын қолданады.

Буландыру -сұйыққа жылуды алып келу жолымен оны буға айналдыру процесі. Сұйық қайнау кезінде тиімді буланады. Тамақ технологиясында суды тұщыту, ерітінділерді концентрациялау және т.б. қолданады. Буландыру буландырғыштарда жүреді. Суды тұщыту үшін қолданылатын аппаратарды тұщытқыш, ал ерітінділердің концентрациясын көтеру үшін қолданылатын аппарататрды бушықтыру аппараттары деп атайды. Суыту – материалдан жылуды алып кету жолымен оның температурасын төмендету процесі. Тамақ технологиясында 15-200С дейін газдарды, булрды және сұйықтарды суыту үшін су мен ауаны қолданады. Ал өнімдерді төмен температураға дейін суыту үшін төмен температуралы хладагенттерді қолданады.

Конденсация -заттан жылуды алып кету жолымен бу немесе газ тәрізді күйден сұйық күйге өту процесі. Бұл процесс конденсоторларда жүреді. Конденсациялау процестері тамақ технологиясында әртүрлі заттарды сұйылту үшін кеңінен қолданылады.

Стационар күй -белгілі бір шамаларының маңызды сипаттамалары (әр түрлі жағдайда түрліше болады) уақытқа тәуелсіз физикалық жүйе күйі. Мысалы, егер қозғалыс жылдамдығы кеңістіктің әрбір нүктесінде уақыт бойынша өзгермесе, онда сұйықтық ағысының күйі стационарлы. Кванттық механикада

---

стационар күй деп энергия белгілі бір мәнде (уақыт бойынша өзгермейтін) болатын күйді атайды.

Температура өрісі уақыт өте келе өзгеретін тұрақсыз жылу процестерін қарастырайық, яғни. уақыт функциясы. Жылу процестерінің стационарлық емес сипаты дененің энергиясының өзгеруіне байланысты және әрдайым денені қыздыру немесе салқындату құбылыстарымен байланысты. Стационарлық емес процесте жылу кірісінің қарқындылығы уақыт бойынша тұрақты болмайды. В суреттегі қисық сызық жылумен жабдықтау өзгерісінің табиғаты туралы түсінік береді. Дене жылынған сайын жылу беру қарқындылығы біртіндеп азаяды және шегі нөлге тең болады.

Стационарлық емес процесі дененің энергиясының өзгеруімен байланыст. Дененің энергиясының (энтальпия) өзгеру жылдамдығы материалдың жылуды өткізу қабілетіне тікелей пропорционал (яғни, жылу өткізгіштік коэффициенті λ) және оның сақтау сыйымдылығына (ρ-мен) кері пропорционал. Жалпы алғанда, тұрақсыз жағдайларда жылу процесінің жылдамдығы жылу диффузиясының коэффициентімен анықталады.

Қолданылуы. Жылу процестері теориясы қозғалтқыштарды, тоңазытқыш қондырғыларда, химия өнеркәсібінде, дәрі-дәрмек жасауда, метеорологияны жобалауда қолданылады, сондай-ақ тамақ өнеркәсібінде, тұрмыста да кенінен қолданылады.
Бақылау сұрақтары.

1.Жылу процесстері дегеніміз не?

2.Жылу процессінің қолданылуы?

3.Жылу алмасу?

4.Стационарлық емеске мысал келтір

5.Жылу алмасу процессі қалай жүреді?

Дәріс 12. Жылулық алмастырғыштардың жіктелуі,олардың жобалық сипаттамалары.Жылуалмастырғыштарды есептеу әдістері.
Температура -химия өндірістеріндегі ең негізгі технологиялық жəне экономикалық мəндердің бірі. Қондырғыларда біркелкі температура ұстап тұру үшін, оны бірде қыздыруға (жылуберуге), бірде суытуға (жылу алуға) тура келеді. Яғни, барлық жағдайда, жылутасымалдағыштардан жылытылатын денеге, суытылатын заттардан суық агенттеріне, дененің бір жағынан екінші жағына жылуды көшіру (беру) керек. Мұндай əртүрлі температурадағы денелерде, жылудың бір жағдайдан екіншісіне өтуі жылуалмасу үдерісі деп аталады. Жылуалмасу үдерісінің қозғаушы күші – ыстық жəне суық денелердің температураларының айырмасы – ∆t болады.

Жылуалмасу негізінде үш түрлі əдіспен беріледі.

---