ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 36
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Контрольные вопросы ПАХТ часть 1.
-
Классификация основных процессов хим. технологии.
классификация основных процессов химической технологии может быть проведена на основе различных признаков.
В зависимости от Основных законов, определяющих скорость процессов, различают:
-
Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики — науки о движении жидкостей и газов. К. этим процессам относятся перемещение жидкостей, сжатие и перемещение газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем в поле сил тяжести (отстаивание), в поле центробежных сил (центрифугирование), а также под действием разности давлений при движении через пористый слой (фильтрование) и перемешивание жидкостей. -
Тепловые процессы, протекающие со скоростью, определяемой законами теплопередачи — науки о способах распространения тепла. Такими процессами являются нагревание, охлаждение, выпаривание и конденсация паров. К тепловым процессам могут быть отнесены и процессы охлаждения до температур более низких, чем температура окружающей среды (процессы умеренного и глубокого охлаждения). Однако вследствие многих специфических особенностей эти процессы выделены ниже в отдельную группу холодильных процессов.
Скорость тепловых процессов в значительной степени зависит от гидродинамических условий (скоростей, режимов течения), при которых осуществляется перенос тепла между обменивающимися теплом средами.
3. Массообменные (диффузионные) процессы, характеризующиеся переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. Наиболее медленной и по этому обычно лимитирующей стадией массообменных процессов является молекулярная диффузия распределяемого вещества. К этой группе процессов, описываемых законами массопередачи, относятся абсорбция, перегонка (ректификация), экстракция из растворов, растворение и экстракция из пористых твердых тел, кристаллизация, адсорбция и сушка.
Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями в фазах и на границе их раздела и часто — с сопутствующими массообмену процессами переноса тепла (теплообмена).
4. Химические (реакционные) процессы, которые протекают со скоростью, определяемой законами химической кинетики. Однако химическим реакциям обычно сопутствует перенос массы и энергии, и соответственно скорость химических процессов (особенно промышленных) зависит также от гидродинамических условий. Вследствие этого скорость реакций подчиняется законам макрокинетики и определяется наиболее медленным из последовательно протекающих процессов химического взаимодействия и диффузии.
5. Механические процессы, описываемые законами механики твердых тел. Эти процессы применяются в основном для подготовки исходных твердых материалов и обработки конечных твердых продуктов, а также для транспортирования кусковых и сыпучих материалов. К механическим процессам относятся измельчение, транспортирование, сортировка (классификация) и смешение твердых веществ.
Особую группу механических процессов составляют процессы переработки химических продуктов в изделия — прессование, литье, экструзия и др. Эти процессы и машины для их проведения специфичны для производств синтетических материалов и рассматриваются в специальных курсах.
По способу организации основные процессы химической технологии делятся на периодические и непрерывные.
Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружаются исходные материалы; после их обработки из этих аппаратов выгружаются конечные продукты. По окончании разгрузки аппарата и его повторной загрузки процесс повторяется снова. Таким образом, периодический процесс характеризуется тем, что все его стадии протекают в одном месте (в одном аппарате), нов разное время.
Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных продуктов производятся одновременно и непрерывно. Следовательно, непрерывный процесс характеризуется тем, что все его стадии протекают одновременно, но разобщены в пространстве, т.е. осуществляется в различных частях одного аппарата или же в различных аппаратах, составляющих данную установку.
Известны также комбинированные процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, либо периодические процессы, одна или несколько стадий, которых протекают непрерывно.
-
Принцип расчета ПА?. Технико-экономическая оптимизация основных процессов.
Основные технико-экономические показатели – приведенные затраты, себестоимость, штучное время изготовления детали, расход инструмента и т.п. - структурно одинаковы и могут быть представлены в общем виде: Qi=Ai1τ1+ Ai2τ2+ Ai3 (3) где: Qi – i-й показатель процесса; 1 – основное технологическое время, зависящее от режимов резания; 2 – время технического и организационного обслуживания, отнесенное к одной детали (поверхности, рабочему ходу), зависящее от режимов резания; Aij – постоянные для данного технологического процесса величины, учитывающие (в зависимости от рассматриваемого показателя) технико-экономические параметры: стоимость станкоминуты работы основного и заточного станков; заработную плату станочника и наладчика; затраты, связанные с простоем оборудования; стоимость инструмента; число его переточек и их стоимость; число поднастроек технологической системы за период стойкости инструмента и т.п
-
Теория явлений переноса в сплошных средах.
Явления переноса - неравновесные процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственный перенос электрического заряда, вещества, импульса, энергии, энтропии или какой-либо другой физической величины. Общую феноменологическую теорию явлений переноса, применимую к любой системе (газообразной, жидкой или твёрдой), даёт термодинамика неравновесных процессов. Более детально явления переноса изучает кинетика физическая. Явления переноса в газах рассматриваются на основе кинетической теории газов с помощью кинетического уравнения Больцмана для функции распределения молекул; явления переноса в металлах - на основе кинетического уравнения для электронов в металле; перенос энергии в непроводящих кристаллах - с помощью кинетического уравнения для фононов кристаллической решётки. Общая теория явлений переноса развивается в неравновесной статистической механике на основе Лиувилля уравнения для функции распределения всех частиц, из которых состоит система. Причиной явлений переноса являются - возмущения, нарушающие состояние термодинамического равновесия: действие внешнего электрического поля, наличие пространственных неоднородностей состава, температуры или средней скорости движения частиц системы. Перенос физической величины происходит в направлении, обратном её градиенту, в результате чего изолированная от внешних воздействий система приближается к состоянию термодинамического равновесия. Если внешние воздействия поддерживаются постоянными, явления переноса протекают стационарно, которые характеризуются необратимыми потоками
Jiфизической величины, например, диффузионным потоком вещества, тепловым потоком или тензором потока импульса, связанного с градиентами скоростей. При малых отклонениях системы от термодинамического равновесия потоки линейно зависят от термодинамических сил Хk, вызывающих отклонение от термодинамического равновесия, и описываются феноменологическими уравнениями
где Lik - феноменологический коэффициент переноса (в термодинамике неравновесных процессов) или кинетические коэффициенты (в физ. кинетике), вычисляемые с помощью решения кинетических уравнений. Термодинамические силы Хkвызывают необратимые потоки; например, градиент температурыры вызывает поток теплоты (теплопроводность ),градиент концентрации вещества - поток компонента смеси (диффузия ),градиент массовой скорости - поток импульса (вязкость).4. Подобие и аналоги физических явлений. Теоремы подобия. Константы и инварианты подобия. Обобщенные переменные (критерии подобия) определяемые и определяющие, их физический смысл.
Понятие подобия в полной мере распространяется на физические явления. Особенно важную роль при исследовании процессов в бытовых машинах и приборах играет подобие потоков жидкости или газа (кинематическое подобие); силовых полей (динамическое подобие); полей температур и тепловых потоков (тепловое подобие); полей концентраций и потоков веществ (диффузионное подобие).
Предпосылкой подобия полей физических явлений обязательно должно быть геометрическое подобие, т.е. физические поля подобны, если в сходственных точках геометрически подобных систем отношение физических величин выражено постоянными значениями соответствующих констант подобия. Примером кинематического подобия может служить подобие движения жидкости, которое также требует наличия геометрического подобия, т.е. если необходимо изучить распределение скоростей потока жидкости в круглой трубе, то подобный поток должен быть осуществлен также в трубе круглого сечения любого диаметра. При этом между собой должны сравниваться скорости в точках, отвечающих геометрическому подобию (рис. 2). Кроме того, должно быть обеспечено подобие физических полей, т.е. во всех сходственных точках
где
ρ- плотность жидкости;η- динамическая вязкость жидкости. В итоге можно получить
Первая теорема подобия: подобные между собою явления имеют одинаковые критерии подобия.
Вторая теорема подобия: зависимость между переменными, характеризующими явление, может быть представлена в виде зависимости между критериями подобия K1, K2, ..., Kn
f(K1, K2, ..., Kn) = 0 (15.6)
Зависимость (15.6) называется критериальным уравнением.
Третья теорема подобия: подобны те явления, условия однородности которых подобны, и критерии, составленные из условий однозначности, численно одинаковы.
Условия однозначности состоят из начальных и граничных условий задачи, или краевых условий. Критерии, полученные из этих условий, называются определяющими.
Возможна такая формулировка третьей теоремы подобия: явления подобны, если определяющие критерии инвариантны (одинаковы).
Критерии, составленные из величин, не входящих в условия однозначности, называются неопределяющими. Когда устанавливается подобие, то неопределяющие критерии сами собой получаются также одинаковыми. Это следствие установившегося подобия.
Следовательно, теория подобия позволяет, не интегрируя дифференциальных уравнений, получить из них критерии подобия и из опытных данных установить критериальные зависимости, последние будут справедливы для всех подобных между собою процессов.
Критерии подобия являются безразмерными комплексами, составленными из величин характеризующих явление.
Инварианты подобия представляют собой выражение величины в относительных единицах. В примере один размер (длина) подобных аппаратов выражена в относительных единицах. В качестве масштаба применяют их другой пример (диаметр).
Отличие константы подобия от инварианта в том, что константа сохраняет постоянное значение во всех точках системы, но она изменяется, когда одна пара подобных явлений заменяется другой парой той же группы.
инвариант подобия наоборот различен для разных точек системы, но он не меняется при переходе от одного явления к любому другому, подобному ему, т.е. сохраняет одно и то же значение в сходственных точках всех групп подобных явлений.