Теоретические основы ПАХТ.

Химическая технология.

Химическая технология – это область технологии, которая изучает процессы изменения внутренних структур вещества в ходе химических превращений.

Химическая технология - это наука о методах и средствах производства.

Химическая технология.

Все эти типовые стадии могут быть осуществлены за счет типовых процессов.

Типовые процессы:

Первая группа.

Механические процессы – изменение формы и размеров материалов без изменения физических свойств.

а) дробление;

б) сортировка;

в) классификация.

Вторая группа.

Гидромеханические процессы – гидростатика и гидродинамика – перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам.

Процессы разделения неоднородных смесей систем: ж/тв, г/тв, ж/ж (несмешивающихся).

Третья группа.

Тепловые процессы – перенос тепла от одной среды к другой.

К этим процессам относятся такие как: нагревание и охлаждение, испарение и конденсация, выпаривание и перегонка.

Четвертая группа.

Массообменные – перенос вещества из одной фазы в другую.

Процессы:

а) абсорбция;

б) десорбция;

в) дистилляция;

г) ректификация;

д) сушка.

Пятая группа.

Химические процессы – связаны с изменением химических свойств и структуры вещества.

 

 

Теоретические основы ПАХТ.

1) Математическое описание процесса основанное на законах сохранения

· Расчет материального баланса процесса;

· Составление теплового баланса процесса;

· Составление баланса сил;

· Статика процесса;

· Кинетика процесса.

2) Физико-химические основы

· Основы гидро- статики и динамики;

· Основы массопередачи;

· Основы термодинамики;

· Основы теплопередачи;

3) Принципы моделирования

· Физическое моделирование;

· Моделирование подобия в разных аппаратах;

· Теория размерности;

· Математическое моделирование.

 

Применение основных физических законов к изучению физических процессов.

 

1)Материальный баланс процесса (закон сохранения массы).

 

а) общий материальный баланс процесса.

 

;

 

б) баланс по компоненту (по твердому).

 

;

 

в)

 

2) Тепловой баланс процесса.

 

 

3) Условие равновесия и статики процесса.

Любой процесс протекает до тех пор пока неустановившееся равновесие относится как к химическим так и к физическим процессам.

 

Условия равновесия характеризуют статику процесса и показывают пределы, до которых может протекать данный процесс.

Отличием системы от состояния равновесия выражает движущую силу процесса.

Изучение статики процесса необходимо для:

· Определения предела проведения процесса;

· Определение движущей силы процесса;

· Определение направления процесса.

Условия равновесия характеризуются равенством нулю полного дифференциала параметров системы.

 

3) Кинетика процесса.

Чем больше отклонение системы от состояния равновесия, т.е. чем больше движущая сила, тем выше будет скорость процесса. Скорость процесса неодинакова в различных его стадиях, поскольку всегда изменяется движущей силы процесса.

- характеризуемый результат процесса;

- единица времени.

 

 

Скорость процесса пропорциональна его движущей силе.

- коэффициент скорости;

- средняя движущая сила процесса;

- коэффициент сопротивления.

- для гидромеханических процессов.

- разность давлений (движущая сила);

- коэффициент скорости процесса;

- площадь поперечного сечения.

- для тепловых процессов.

- коэффициент теплопередачи.

- для массообменных процессов.

 

Классификация процессов.

 

1) Периодические процессы – технологическая переменная изменяется во времени.

2) Непрерывные процессы - технологическая переменная изменяется в пространстве.

Процесс происходит последовательно.

А + В = С

1) загрузка реагентов;

2) обработка;

3) выгрузка продуктов;

4) очистка.

 

Все материальные и тепловые балансы для периодического процесса рассчитываются на одну технологическую операцию. Используются в малотоннажных производствах.

Непрерывный процесс – характеризуется отсутствием изменения технологической переменной во времени в данной точке пространства.

Непрерывные процессы проводить выгоднее поскольку он позволяет добиться постоянства качества производства, возможность автоматизации процесса.

Стационарный процесс – это процесс, в котором параметры состояния остаются неизменными во времени в данной точке пространства.

Нестационарный процесс - это процесс, в котором параметры состояния изменяются во времени.

 

Классификация непрерывно-действующих аппаратов.

1) Аппарат вытеснения.

Поток движется в одном направлении (поршневой режим движения).

 

 

 

Если , то ;

Если , то .

 

2) Аппарат смешения.

- принимаем для данных аппаратов.

 

Скорость процесса в аппаратах вытеснения выше чем в аппаратах смешения, поэтому последние устанавливают каскадом для увеличения производительности.