|
Основные принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
Расчеты процессов и аппаратов имеют следующие основные цели: а) определение условий предельного, или равновесного, состояния системы; б) вычисление расходов исходных материалов и количеств получаемых продуктов, а также количеств потребной энергии (тепла) и расхода теплоносителей; в) определение оптимальных режимов работы и соответствующей им рабочей поверхности; г) вычисление основных размеров аппаратов. Материальных баланс. По закону сохранения массы количество поступающих веществ ΣGН должно быть равно количеству веществ ΣGК , получаемых в результате проведения процесса, а также неизбежные потери ΣGП
ΣGH = ΣGК + ΣGП
Энергетический баланс. Этот баланс составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процессе, равно количеству выделившейся энергии. Частью энергетического баланса является тепловой баланс. При этом количество вводимого тепла: ΣQH = Q1 + Q2 + Q3
где Q1 – тепло, вводимое с исходным веществом; Q2 – количество тепла, подводимого извне, например с теплоносителем, обогревающим аппарат; Q3 – тепловой эффект физических или химических превращений.
Количество отводимого тепла ΣQК складывается из тепла, удаляющегося с конечными продуктами, и отводимого с теплоносителем. Интенсивность процессов и аппаратов. Интенсивность процесса всегда пропорциональна движущей силе Δ и обратно пропорциональна сопротивлению R:
где М – количество перенесенного вещества; τ – время процесса; А – интенсивность процесса.
Определение основных размеров аппаратов Пользуясь уравнением: М=КАΔτ (1)
где М – количество перенесенного вещества или тепла, пропорционален движущей силе Δ, времени τ и некоторой величине А, к которой относят интенсивность процесса, К – коэффициента пропорциональности; вычисляют основные размеры аппаратов. Если известен объём среды, протекающей через аппарат в единицу времени Vсек, и задана или принята ее линейная скорость ω, то площадь поперечного сечения аппарата По величина S определяют один из основных размеров аппарата, его диаметр D. Другим основным размером является высота Н. Из уравнения (1) находят А (в данном случае А зависит от F). F – поверхность необходимая для проведения процесса. Зная F и пользуясь зависимостью F = a·V, а – поверхность, приходящаяся на единицу объема аппарата (удельная поверхность), рассчитывают его рабочий объем. По величине V находят высоту Н, применяя соотношение V = S·H. Оптимизация – выбор наилучших, или оптимальных условий проведения процесса. Определение этих условий связано с выбором критерия оптимизации, который может зависеть от оптимальных значений ряда параметров (температура, давление). Между этими параметрами обычно существует сложная взаимосвязь, что сильно затрудняет выбор единого критерия. Задача сводится к поиску экстремальных значений целевой функции, выражающей зависимость величины выбранного критерия оптимизации от влияющих на него факторов. Моделирование – изучение закономерностей процессов на моделях при условиях, допускающих распространение полученных результатов на все процессы, подобные изученному, независимо от масштаба аппарата. Правила моделирования: 1. необходимо, чтобы процессы в модели и аппарате натуральной величины (оригинале) описывались одинаковыми дифференциальными уравнениями; 2. модель должна быть геометрически подобна оригиналу; 3. численные значения начальных и граничных условий, выраженных в безразмерной форме, для модели и оригинала должны быть равны; 4. необходимо, чтобы все безразмерные комплексы физических и геометрических величин, влияющих на процесс (критерии подобия), были равны во всех сходственных точках модели и оригинала. Моделирование процессов можно также осуществлять на основе математической аналогии – одинаковой формы уравнений, описывающих физически различные явления. Гидромеханика Многие технологические процессы химической промышленности связаны с движением жидкостей, газов или паров, перемешиванием в жидких средах, а также с разделением неоднородных смесей путем отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Скорость всех указанных физических процессов определяется законами гидромеханики. Законы гидромеханики подразделяются на: гидростатика – рассматривает законы равновесия в состоянии покоя, и гидродинамика – законы движения жидкостей и газов.
Гидродинамика
Движущей силой при течении жидкостей является разность давлений, которая создается с помощью насосов или компрессоров либо вследствие разности уровней или плотностей жидкости. Различают внутреннюю и внешнюю задачи гидродинамики.
![]() ![]() Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... ![]() ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... ![]() Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ![]() Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|