ДОтермичките процеси вклучуваат процеси чија брзина се определува со брзината на пренос на енергија во форма на топлина: загревање, ладење, испарување, топење, итн.
Според механизмот на пренос на енергија, постојат три методи на ширење на топлина - топлинска спроводливост, конвективен пренос и топлинско зрачење.
Топлинска спроводливост- пренос на енергија со микрочестички (молекули, јони, електрони) поради нивните вибрации во близок контакт.
Процесот се одвива според молекуларен механизам и затоа топлинската спроводливост зависи од внатрешната молекуларна структура на предметното тело и е константна вредност.
Конвективен пренос на топлина (конвекција)- процес на пренос на топлина од ѕид до течност (гас) што се движи во однос на него или од течност (гас) до ѕидот. Така, тој е предизвикан од масовното движење на материјата и се јавува истовремено со топлинска спроводливост и конвекција.
Во зависност од причината што предизвикува движење на течноста, се разликуваат присилна и природна конвекција. Со присилна конвекција, движењето е предизвикано од дејство на надворешна сила - разлика во притисокот создадена од пумпа, вентилатор или друг извор (вклучувајќи природни извори, на пример, ветер). Со природна конвекција, движењето се јавува поради промена на густината на самата течност (гас), предизвикана од термичка експанзија.
Термичко зрачење- пренос на енергија во форма на електромагнетни вибрации апсорбирани од телото. Изворите на овие вибрации се наелектризираните честички - електрони и јони кои се дел од супстанцијата што зрачи. При високи температури на телото, топлинското зрачење станува доминантно во споредба со топлинската спроводливост и конвективната размена.
Во пракса, топлината најчесто се пренесува истовремено на два (или дури и три) начини, но еден метод на пренос на топлина обично има доминантна важност.
За кој било механизам за пренос на топлина (спроводливост, конвекција или топлинско зрачење), количината на пренесена топлина е пропорционална на површината, температурната разлика и соодветниот коефициент на пренос на топлина.
Во најчестиот случај, топлината се пренесува од еден медиум на друг преку ѕидот што ги одвојува. Овој тип на размена на топлина се нарекува пренос на топлина,и средини кои учествуваат во него - средства за ладење.Процесот на пренос на топлина се состои од три фази: 1) пренос на топлина до ѕидот со загреан медиум (пренос на топлина); 2) пренос на топлина во ѕидот (топлинска спроводливост); 3) пренос на топлина од загреаниот ѕид во студената средина (пренос на топлина).
Во пракса, широко се користат следниве видови термички процеси:
Процеси на греење и ладење;
Процеси на испарување, испарување, кондензација;
Процеси на вештачко ладење;
Топење и кристализација.
Греење и ладењемедиумите се изведуваат во уреди наречени разменувачи на топлина.
Најшироко користени се разменувачите на топлина со школка и цевки, кои се сноп од паралелни цевки сместени во заедничка обвивка со листови од цевки херметички поврзани со неа на краевите. Добри услови за пренос на топлина се обезбедени во разменувачите на топлина од цевка во цевка, во кои едната течност се движи по внатрешната цевка, а втората во спротивна насока во прстенестиот простор помеѓу внатрешните и надворешните цевки.
Во случаи кога разликата во физичките својства на медиумот за размена на топлина е голема, ефикасна е употребата на површини за размена на топлина со ребра на страната на гасот (на пример, кај радијаторите за автомобили, некои видови батерии за загревање на водата).
За пренос на топлина при загревање, се нарекуваат супстанции средства за ладење.
Најчеста течност за ладење е водена пареа. За загревање на температури над 180-200 ° C, се користат високотемпературни средства за ладење: загреана вода, стопени соли, жива и течни метали, органски соединенија, минерални масла.
Многу процеси што се случуваат на високи температури користат греење со димни гасови за да се добијат
се мие во рерните. Тоа се, на пример, процесите на печење и сушење, кои се широко распространети во производството на градежни материјали, хемиската и индустријата за пулпа и хартија.
Електричното греење се користи за греење во широк температурен опсег. Електричните грејачи лесно се регулираат и обезбедуваат добри санитарни и хигиенски услови, но се релативно скапи.
За да се изладат медиумите, супстанциите наречени средства за ладење.
Најчестото средство за ладење е водата. Меѓутоа, поради рапидно растечкиот недостиг на вода ширум светот, користењето на воздухот за овој квалитет станува од големо значење. Термофизичките својства на воздухот се неповолни (низок топлински капацитет, топлинска спроводливост, густина), затоа коефициентите на пренос на топлина во воздухот се пониски отколку во водата. За да се отстрани овој недостаток, тие ја зголемуваат брзината на движење на воздухот за да го зголемат коефициентот на пренос на топлина, ги перат цевките на воздушната страна, ја зголемуваат површината за размена на топлина, а исто така прскаат вода во воздухот, чие испарување ја намалува температурата на воздухот и со што се зголемува движечката сила на процесот на размена на топлина.
Испарување- процес на отстранување на растворувач во форма на пареа од раствор на неиспарлива супстанција кога ќе зоврие. Испарувањето се користи за да се изолираат неиспарливи материи во цврста форма, да се концентрираат нивните раствори, а исто така да се добие чист растворувач (вториот се врши, на пример, од постројки за бигор).
Најчесто, водените раствори се испаруваат, а водената пареа служи како течност за ладење. Движечката сила на процесот е температурната разлика помеѓу течноста за ладење и растворот што врие. Процесот на испарување се изведува во испарувачи.
Испарување- процес на отстранување на течната фаза во форма на пареа од различни медиуми, главно со нивно загревање или создавање други услови за испарување.
Испарувањето се случува за време на многу процеси. Особено, методите на вештачко ладење користат испарување на разни течности со ниски (обично негативни) точки на вриење.
Кондензација на пареа (гас).се врши или со ладење на пареата (гас), или со ладење и компресија истовремено. Кондензацијата се користи при испарување и вакуумско сушење за да се создаде вакуум. Пареите што треба да се кондензираат се отстрануваат од апаратот во кој се формираат во затворен апарат, се ладат со вода или воздух и се користат за собирање на испарувањата на кондензатот.
Процесот на кондензација се изведува во мешачки кондензатори или површински кондензатори.
Во кондензаторите за мешање, пареата доаѓа во директен контакт со изладената вода и добиениот кондензат се меша со неа. Така се врши кондензација ако кондензираните испарувања не се вредни.
Во површинските кондензатори, топлината се отстранува од кондензационата пареа низ ѕидот. Најчесто, пареата се кондензира на внатрешните или надворешните површини на цевките, измиена од другата страна со вода или воздух. Кондензатот се отстранува одвоено од течноста за ладење и ако е вреден, се користи.
Процеси на ладењесе користи во некои процеси на апсорпција, кристализација, сепарација на гас, сушење на замрзнување, складирање храна, климатизација. Ваквите процеси добија големо значење во металургијата, електротехниката, електрониката, нуклеарната, ракетната, вакуумската и другите индустрии. Така, со користење на длабоко ладење, гасните мешавини се одвојуваат со делумно или целосно втечнување за да се добијат многу технолошки важни гасови (на пример, азот, кислород, итн.).
Вештачкото ладење секогаш вклучува пренос на топлина од тело со пониска температура до тело на повисока температура, за што е потребна енергија. Затоа внесувањето енергија во системот е неопходен услов за добивање студ. Ова се постигнува со следниве главни методи:
Испарување на течности со низок степен. За време на испарувањето, таквите течности, кои обично имаат негативни точки на вриење, се ладат до точката на вриење;
Проширување на гасовите со пригушување, со нивно поминување низ уред што предизвикува стеснување на протокот (мијалник со дупка, вентил) со неговото последователно проширување. Енергијата потребна за проширување на гасот (за надминување на кохезивните сили помеѓу молекулите) за време на придушувањето, кога нема проток на топлина однадвор, може да се добие само од внатрешната енергија на самиот гас;
Проширувањето на гасот во експандер - машина дизајнирана како клип или турбополнач - гасен мотор кој истовремено врши надворешна работа (пумпа течности, пумпа гасови). Проширувањето на компримираниот гас во експандер се случува без размена на топлина со околината. Во овој случај, работата што ја врши гасот се изведува поради неговата внатрешна енергија, како резултат на што гасот се лади.
Топењесе користи за подготовка на полимери за обликување (пресирање, обликување со инјектирање, истиснување и сл.), метали и легури за лиење на различни начини, стаклени серии за топење и изведување на многу други технолошки процеси.
Најчестиот метод на топење е пренос на топлина преку метален ѕид загреан на кој било начин: спроводливост, конвективен пренос или топлинско зрачење без отстранување на топењето. Во овој случај, стапката на топење се одредува само од условите за пренос на топлина: коефициентот на топлинска спроводливост на ѕидот, температурниот градиент и површината за контакт.
Во пракса, често се користат топење на електрична, хемиска и други видови енергија (индукција, високофреквентно греење и сл.) и компресија.
Кристализација- процес на одвојување на цврсти материи од заситени раствори или топи. Ова е обратен процес на топење. Така, термичкиот ефект на кристализацијата е еднаков по големина и спротивен по знак на термичкиот ефект на топење. Секое хемиско соединение одговара на една, а честопати и неколку, кристални форми, кои се разликуваат по положбата и бројот на оските на симетрија (метали, метални легури). Овој феномен се нарекува полиморфизам (алотропија).
Типично, кристализацијата се изведува од водени раствори, намалувајќи ја растворливоста на кристализираната супстанција со промена на температурата на растворот или отстранување на дел од растворувачот. Употребата на овој метод е типична за производство на минерални ѓубрива, соли и производство на голем број меѓупроизводи и производи од раствори на органски материи (алкохоли, етери, јаглеводороди). Оваа кристализација се нарекува изотермална, бидејќи испарувањето од растворите се случува на константна температура.
Кристализацијата од топи се врши со нивно ладење со вода и воздух. Различни производи се произведуваат од кристализирачки материјали (метали, нивни легури, полимерни материјали и композити врз основа на нив) со пресување, леење, истиснување итн.
4.2.4. Процеси на пренос на маса
Процесите на пренос на маса се широко распространети и важни во технологијата. Тие се карактеризираат со транзиција на една или повеќе супстанции од една фаза во друга.
Како и преносот на топлина, преносот на масата е сложен процес кој вклучува пренос на материја (маса) во една фаза, преку интерфејсот (границата) на фазите и во друга фаза. Оваа граница може да биде подвижна (пренос на маса во системи гас-течност, пареа-течност, течност-течност) или стационарна (пренос на маса со цврста фаза).
За процесите на пренос на маса, се претпоставува дека количината на пренесената супстанција е пропорционална на фазниот интерфејс, кој поради оваа причина тие се стремат да го направат што е можно поразвиен и движечката сила, која се карактеризира со степенот на отстапување на системот од состојба на динамичка рамнотежа, изразена со разликата во концентрацијата на дифузната супстанција, која се движи од точка со поголема точка до точка со помала концентрација.
Во пракса, се користат следниве видови процеси на пренос на маса: апсорпција, дестилација, адсорпција, сушење, екстракција.
Апсорпција- процес на апсорпција на гасови или пареи од гас или мешавини на пареа-гас преку течни апсорбери (апсорбенти).При физичка апсорпција, апсорбираниот гас (апсорбирачки)не влегува во хемиски интеракции со абсорбентот. Физичката апсорпција во повеќето случаи е реверзибилна. Ова својство е основа за ослободување на апсорбираниот гас од растворот - десорпција.
Комбинацијата на апсорпција и десорпција овозможува абсорбента да се користи постојано и апсорбираната компонента да се изолира во чиста форма.
Во индустријата, апсорпцијата се користи за извлекување вредни компоненти од мешавини на гасови или за прочистување на овие мешавини од штетни материи и нечистотии: апсорпција на SO 3 при производство на сулфурна киселина; апсорпција на HC1 за производство на хлороводородна киселина; Апсорпција на NH 3. испарувања C 6 H 6 , H 2 S и други компоненти од гасот на кокс печката; прочистување на димните гасови од SO 2; прочистување на флуоридните соединенија од гасовите ослободени при производство на минерални ѓубрива итн.
Уредите во кои се спроведуваат процесите на апсорпција се нарекуваат апсорбери.Како и другите процеси на пренос на маса, апсорпцијата се јавува на интерфејсот, така што таквите уреди мора да имаат развиена контактна површина помеѓу течноста и гасот.
Дестилација на течностисе користи за одвојување на течни хомогени смеси што се состојат од две или повеќе испарливи компоненти. Ова е процес кој вклучува делумно испарување на смесата што се одвојува и последователна кондензација на добиените испарувања, извршена еднаш или повеќе пати. Во ре-
Како резултат на кондензација се добива течност чиј состав се разликува од составот на оригиналната смеса.
Ако првобитната смеса се состоела од испарливи и неиспарливи компоненти, тогаш може да се подели на компоненти со испарување. Со дестилација се издвојуваат мешавините чиишто компоненти се испарливи, т.е. имаат одреден, иако различен, притисок на пареа.
Одвојувањето со дестилација се заснова на различните испарливи компоненти на иста температура. Затоа, за време на дестилацијата, сите компоненти на смесата поминуваат во состојба на пареа во количини пропорционални на нивната испарливост.
Постојат два вида на дестилација: едноставна дестилација (дестилација) и исправување.
Дестилација- процес на единечно делумно испарување на течна смеса и кондензација на добиените испарувања. Обично се користи само за прелиминарно грубо одвојување на течни мешавини, како и за прочистување на сложените мешавини од нечистотии.
Исправка- процес на одвојување на хомогени смеси на течности со двонасочна маса и размена на топлина помеѓу течната и парната фаза, кои имаат различни температури и се движат релативно една на друга. Одвојувањето обично се врши во колони со повторен (на специјални прегради (плочи)) или континуиран фазен контакт (во волуменот на апаратот).
Процесите на дестилација се широко користени во хемиската индустрија, каде што изолацијата на компонентите во нивната чиста форма е важна во производството на органска синтеза на полимери, полупроводници итн., во индустријата за алкохол, во производството на лекови, во рафинирање на нафта индустрија, итн.
Адсорпција- процес на апсорпција на една или повеќе компоненти од гасна смеса или раствор од цврста супстанција - адсорбент.Апсорбираната супстанција се нарекува адсор-батом,или адсорптивен. Процесите на адсорпција се селективни и обично реверзибилни. Ослободувањето на апсорбираните материи од адсорбентот се нарекува десорпција.
Адсорпцијата се користи при мали концентрации на апсорбираната супстанција, кога е неопходно да се постигне речиси целосна екстракција.
Процесите на адсорпција се широко користени во индустријата за прочистување и сушење на гасови, прочистување и прочистување на растворите, одвојување на мешавини на гасови или пареи (на пример, при прочистување на амонијак пред контактна оксидација, сушење на природен гас, сепарација и прочистување на мономери во производството на синтетичка гума, пластика итн.).
Се прави разлика помеѓу физичка и хемиска адсорпција. Физичката се должи на взаемното привлекување на молекули на адсорбат и адсорбенти. Во хемиската адсорпција, или хемисорпција, се јавува хемиска интеракција помеѓу молекулите на апсорбираната супстанција и површините на молекуларниот апсорбер.
Како адсорбенти се користат порозни материи со голема површина, обично поврзани со единица маса на супстанцијата. Адсорбентите се карактеризираат со нивната апсорпција, или адсорпција, способност, одредена од концентрацијата на адсорбентот по единица маса или волумен на адсорбентот.
Во индустријата како апсорбери се користат активни јаглероди, минерални адсорбенти (силика гел, зеолити итн.) и синтетички смоли за размена на јони (јонити). Сушењее процес на отстранување на влагата од различни (цврсти, вископластични, гасовити) материјали. Прелиминарното отстранување на влагата обично се врши со поевтини механички методи (таложење, стискање, филтрација, центрифугирање), а поцелосно дехидрација се врши со термичко сушење.
Во својата физичка суштина, сушењето е сложен процес на дифузија, чија брзина се одредува со брзината на дифузија на влагата од длабочините на материјалот што се суши во околината. Во овој случај, топлината и влагата се движат во внатрешноста на материјалот и се пренесуваат од површината на материјалот во околината.
Врз основа на начинот на снабдување со топлина на материјалот што се суши, се разликуваат следниве видови на сушење:
конвективна -со директен контакт на материјалот што се суши со средство за сушење, кое обично е загреан воздух или димни гасови измешани со воздух;
контакт- со пренесување на топлина од течноста за ладење на материјалот преку ѕидот што ги одвојува;
радијација- со пренос на топлина со инфрацрвени зраци;
диелектрик- со загревање во поле на високофреквентни струи. Под влијание на високофреквентно електрично поле, јоните и електроните во материјалот го менуваат правецот на движење синхроно со промената на знакот на полнежот: диполните молекули добиваат ротационо движење, а неполарните молекули се поларизираат поради поместувањето на нивните обвиненија. Овие процеси, придружени со триење, доведуваат до ослободување на топлина и загревање на исушениот материјал;
сублимација- сушење, во кое влагата е во форма на мраз и се претвора во пареа, заобиколувајќи ја течната состојба, при висок вакуум и ниски температури. Процесот на отстранување на влагата од материјалот се одвива во три фази: 1) намалување на притисокот во комората за сушење, при што доаѓа до брзо самозамрзнување на влагата и сублимација на мразот поради топлината што ја испушта самиот материјал; 2) отстранување на главниот дел од влагата со сублимација; 3) отстранување на преостанатата влага со термичко сушење.
Со кој било метод, исушениот материјал е во контакт со воздухот, кој при конвективното сушење е исто така средство за сушење.
Стапката на сушење се одредува според количината на влага отстранета од единица површина на материјалот што се суши по единица време. Брзината на сушење, неговите услови и опрема зависат од природата на материјалот што се суши, природата на врската помеѓу влагата и материјалот, големината и дебелината на материјалот, надворешните фактори итн.
Екстракција- процес на екстракција на една или повеќе компоненти од раствори или цврсти материи со употреба на селективни растворувачи (екстрактанти). Кога почетната смеса е во интеракција со екстрактивот, само извлечените компоненти добро се раствораат во неа, а останатите речиси не се раствораат.
Процесите на екстракција во течно-течните системи се широко користени во хемиската, рафинирана нафта, петрохемиската и други индустрии. Тие се користат за изолирање на различни производи од органска и петрохемиска синтеза во чиста форма, екстракт и издвојување на ретки и микроелементи, третман на отпадни води итн.
Екстракцијата во течно-течните системи е процес на пренос на маса кој вклучува две меѓусебно нерастворливи или ограничено растворливи течни фази, меѓу кои се дистрибуира извлечената супстанција (или неколку супстанции).
За да се зголеми брзината на процесот, почетниот раствор и екстрактот се доведуваат во близок контакт со мешање, прскање итн. Како резултат на интеракцијата на фази, добиваме екстракт- раствор на екстрахираните материи во екстрактот и рафи-нат- преостанат почетен раствор од кој се отстранети компонентите што може да се извлечат до различен степен на комплетност. Добиените течни фази се одвојуваат една од друга со таложење, центрифугирање или други хидромеханички
методи, по што целните производи се извлекуваат од екстрактот и екстрактантот се регенерира од рафинатот.
Главната предност на процесот на екстракција во споредба Содруги процеси за одвојување течни мешавини (исправување, испарување, итн.) - ниска работна температура на процесот, која често е собна температура.
1. Класификација на главните процеси и апарати
Класификација на процесите според методот на создавање на движечка сила:
Масовен трансфер
Хидромеханички
Механички
Термички
Хемиски
1) Пренос на маса - преминот на супстанција од една фаза во друга се врши поради дифузија.
Во зависност од преминот од фаза во фаза, процесот се нарекува:
цврсто → l (топење) g → l (кондензација, апсорпција)
f → tv (кристализација) tv → g (сублимација)
l → l (екстракција) g → ТВ (адсорпција)
g → g (испарување, десорпција) g ↔ p (исправување)
Движечката сила во процесите на пренос на маса е разликата во концентрациите, а брзината на процесот се одредува со законите за пренос на маса.
2) Хидромеханички – поврзан со обработката на суспензии (хетероген систем кој се состои од
течности или гасови и течни/цврсти честички суспендирани во него. тела.
Движење на течност или гас;
Мешање во течен медиум;
Одвојување на течни хетерогени системи (седиментација, филтрација, центрифугирање);
Прочистување на гас од прашина;
Движечка сила на таквите процеси е разликата во притисокот, предизвикана од разликата во густините на обработените материјали, а брзината се одредува според законите на хидромеханиката на нехомогени системи.
3) Механички - поврзан со обработка и движење на цврсто тело. Вклучува: мелење, дозирање, мешање, скрининг, транспорт. Движечка сила е разликата во силите, притисокот или градиентот на напрегањето (компресија, смолкнување, затегнување). Брзината на процесот се одредува според законите на цврстата механика.
4) Термичките процеси се поврзани со пренос на топлина од едно тело на друго. Греење, ладење, испарување, кондензација, топење, зацврстување, испарување, кристализација. Брзината се одредува според законите за пренос на топлина. Движечката сила е температурната разлика.
5) Хемиски - поврзани со хемиски трансформации на супстанции вклучени во процесот и производството на нови соединенија. Тие вклучуваат каталитичко пукање, хидротретирање, реформирање, пиролиза, коксирање, полимеризација, алкилација. Движечката сила е разликата во концентрациите на супстанциите што реагираат. Брзината на процесот се одредува според законите на хемиската кинетика. Според начинот на кој се изведуваат различни процеси со текот на времето:
Уредите ја имаат истата класификација како процесите:
1) Трансфер на маса - абсорбери, адсорбери, десорбери, колони за дестилација, екстрактори, сушари, кристализатори.
2) Хидромеханички - филтри, циклони, електрични дехидратори, резервоари за таложење, центрифуги, миксери
3) Механички – дробилки, сито, миксери, диспензери.
4) Термички - разменувачи на топлина, фрижидери, испарувачи, кондензатори, печки за топење.
5) Хемиски - реактори од различни типови (со фиксно лежиште на катализатор, со флуидизирано корито, со корито за бликање).
2. Главни карактеристики на процесите на пренос на маса
Главните карактеристики на процесите на пренос на маса се:
Се користи за одвојување мешавини
Вклучени се најмалку 2 фази
Супстанцијата поминува од една фаза во друга поради дифузија
Движечка сила - разлика во концентрацијата
Сите процеси се реверзибилни, насоката на процесот се одредува со законите на фазна рамнотежа, реалните концентрации на компонентата во фазите и надворешните услови (P, t).
Преминот на супстанцијата од една фаза во друга завршува кога ќе се постигне динамичка рамнотежа.
3. Основна равенка за пренос на маса
Брзината на процесот на пренос на маса е еднаква на, каде масата на супстанцијата се пренесува низ 1 tsu од површината за 1 tsu време
Движечката сила, - отпор на пренос на маса, - коефициент на пренос на маса, ја карактеризира масата на супстанцијата пренесена од фаза во фаза низ единица површина по единица време со движечка сила еднаква на единство. Колку е поголемо К, толку е помал апаратот потребен за пренос на дадена количина супстанција.
истото за течната фаза.
Основната равенка за пренос на маса се користи за да се најде површината за контакт на фазата, работниот волумен на апаратот и бројот на теоретски плочи
4. Материјална рамнотежа на процесот на пренос на маса
Спроведувањето на кој било процес во хемиската технологија вклучува употреба на различни материјали и видови на енергија што се пренесува во форма на топлина. Материјалната рамнотежа се заснова на законот за зачувување на масата. Целта на компилацијата е да се идентификуваат сите текови на материја и енергија вклучени во процесот, земајќи ги предвид загубите. Математичката рамнотежа ви овозможува да ги пресметате надворешните текови на материја и енергија (текови кои влегуваат и излегуваат од даден систем).
ЗНАЧЕЊЕТО НА ФИЗИЧКИТЕ ПРОЦЕСИ И НИВНАТА КЛАСИФИКАЦИЈА
ВОВо производството на индустриски производи, широко се користат физичките процеси на хемиската технологија - дробење суровини, движење на течности и гасови низ цевководи, греење и ладење, одвојување на хомогени и нехомогени системи итн.
Во која било фаза на производство (подготвителна, главна или завршна), физичките процеси вршат помошна или главна функција.
На пример, во фазата на подготовка на нафта за рафинирање, процесите на движење нафта низ цевководи, процесите на одвојување на хетерогени системи (отстранување на песок, глина, вода и придружниот гас од нафтата со таложење, електрична дехидрација) и процесите на загревање се користат масло до точка на вриење. Во главната фаза на дестилација на маслото во фракции, се случува дестилација, исправување, ладење и кондензација на пареата. Во последната фаза (прочистување на нафтени продукти), процесите на сорпција се користат за отстранување на нечистотиите со помош на цврсти и течни апсорбери.
Слични примери на широко распространета употреба на физички процеси се типични за секоја индустрија. Значи, во рударската индустрија - ова е дробење и мелење на минерални суровини, отстранување на отпадна карпа со флотација, електромагнетно или друго сепарирање, во металургијата - термички и процеси на пренос на маса (загревање на полнење, топење и кристализација на метал, термичка и хемиско-термичка обработка на челик), во машинско инженерство и радио електроника - кондензација на пареи од стопени метали на површината на делови и производи, во производство на градежни материјали и бои, прехранбени производи - фино и ултра фино мелење, сушење , итн.
Физичките процеси се од големо значење во мерките за заштита на животната средина за прочистување на отпадните води и емисиите на гасови од штетни нечистотии, како и за искористување на индустрискиот и отпадот од домаќинството (прочистување на сув и влажен гас, методи без реагенси за преработка на индустриски отпадни води итн. .).
Физичките процеси на хемиската технологија се поделени на физичко-механички (дробење, мелење), хидромеханички (движење на течности и гасови, одвојување на хетерогени системи), термички (греење, ладење и кондензација на пареи) и пренос на маса (сорпција, кристализација, сушење). , дестилација, ректификација, екстракција, одвојување на хомогени системи со помош на полупропустливи мембрани).
ВИДОВИ ФИЗИЧКИ ПРОЦЕСИ
Физички и механички процеси
Мелење. Во индустријата, за интензивирање на хемиските интеракции, особено за хетерогени и цврсти фазни процеси во производството на градежни материјали, метали, минерални ѓубрива итн., исклучително е важно да се зголеми фазната контактна површина, постигната со механичко мелење. Процесите на мелење вклучуваат уништување на првобитната структура на супстанцијата со дробење, расцепување, абразија или удар. Во зависност од механичките својства на почетните материјали и почетните големини на парчињата, се користат различни видови удари. На пример, тврдите и кршливи материи се дробат со расцепување и удар, додека пластичните материи добро се погодуваат за абразија. Колку е потврд и пофлексибилен материјалот, толку е потешко да се меле.
Мелењето може да се врши или суво или влажно - во вода или други течности, што го елиминира формирањето прашина и ја зголемува ефикасноста на процесот. Машините за мелење се поделени на груби, средни и фини дробилки, како и фини и ултрафини мелници. Машините за мелење работат во отворени и затворени кола; вториот може значително да ја намали потрошувачката на енергија за мелење и да ја зголеми ефикасноста на процесот.
Термички процеси
Преносот на енергија во форма на топлина што се јавува помеѓу телата на различни температури се нарекува размена на топлина. Движечката сила на секој процес на размена на топлина е температурната разлика помеѓу повеќе загреаното и помалку загреаното тело. Постојат три фундаментално различни методи за пренос на топлина: топлинска спроводливост, конвекција и топлинско зрачење.
Топлинската спроводливост е пренос на топлина поради случајното термичко движење на атомите и молекулите во директен контакт едни со други. Кај цврстите материи, топлинската спроводливост е главниот тип на пренос на топлина, додека кај гасовите и течностите процесот на дистрибуција на топлина се изведува и на други начини. Коефициентот на топлинска спроводливост е под влијание на природата и структурата на супстанцијата, температурата и влажноста на материјалите итн.; Највисока топлинска спроводливост имаат металите: челик - 4,6, алуминиум - 210, бакар - 380 W/(m K), а најниска е водата - 0,6 W/(m K). Воздухот има топлинска спроводливост од 0,03 W/(m K).
Конвекцијата е процес на пренос на топлина поради движење и мешање на макроскопски делови од гасови или течности. Преносот на топлина може да се изврши со природно(бесплатна) конвекција, предизвикана од разликата во густините во различни точки во волуменот на течноста или гасот, што произлегува како резултат на температурната разлика во овие точки, како и принудениконвекција при механичко движење на целиот волумен на гас или течност.
Термичкото зрачење е процес на ширење на електромагнетни вибрации со различни бранови должини, што настанува поради термичкото движење на атомите и молекулите на телото што зрачи. Овие тела испуштаат електромагнетна енергија, која се апсорбира од други, поладни тела и се претвора во топлина.
Во реални услови, топлината се пренесува не со некој од горенаведените методи, туку со комбинирана патека, која се нарекува пренос на топлина.Во уредите кои постојано работат, размената на топлина се јавува во стационарен (стабилен) режим, во периодични - во нестационарен режим. Ефикасноста на преносот на топлина зависи од коефициентот, кој покажува колку топлина се пренесува по единица време од позагреан на помалку загреан медиум преку рамен ѕид со површина од 1 m2 што ги дели со просечна температурна разлика помеѓу течности за ладење од 1°. Просечната температурна разлика зависи од насоката на движење на течностите за ладење. Изборот на правилната насока на проток на топлина (напред, контра проток, вкрстен проток) значително влијае на ефикасноста на процесот на пренос на топлина и заштедата на топлина.
Главните термички процеси во индустријата се процесите на загревање со водена пареа, димни гасови, течности за ладење и електрична струја, како и процесите на ладење, вклучително и под -200 °C.
Процеси на пренос на маса
Процесите на пренос на маса врз основа на преминот на една или повеќе супстанции од една фаза во друга се од големо значење во хемиската технологија. Во индустријата, процесите на пренос на маса главно се користат помеѓу гас (пареа) и течност, помеѓу гас и цврсто, помеѓу цврсто и течно, а исто така и помеѓу две течни фази. Таквите процеси вклучуваат: апсорпција, адсорпција, дестилација и ректификација, кристализација, сушење итн.
Брзината на пренос на маса на дадена температура зависи од интензитетот на молекуларната дифузија, т.е., од способноста за спонтано навлегување на една супстанција во друга поради случајното движење на молекулите. Процесот на пренос на маса од една фаза во друга се јавува поради разликата во концентрациите на супстанцијата во овие фази додека не се постигнат условите за рамнотежа. Движечката сила на процесот на пренос на маса, неговата ефикасност може да се изрази во сите единици што се користат за одредување на составот на фазите, но најчесто движечката сила на процесот се изразува преку разликата помеѓу работните и рамнотежните концентрации на дистрибуираните компонента во првата и втората фаза, соодветно. Количината на маса пренесена од една фаза во друга зависи од интерфејсот помеѓу фазите, времетраењето на процесот и разликата во концентрациите.
Зголемувањето на ефикасноста на процесите на пренос на маса може да се постигне со зголемување на површината за контакт на фазата, зголемување на брзината на протокот и нејзиното турбулизирање, како и намалување на отпорот на дифузија на медиумот (на пример, во процесот на апсорпција, во случај на апсорпција на слабо растворлив гас). Подолу се дадени примери на основни процеси на пренос на маса.
Апсорпцијата е процес на апсорпција на гас или пареа од апсорбер на течност. Апсорпцијата се карактеризира со селективност, односно секоја супстанција се апсорбира од специфичен апсорбер. Се прави разлика помеѓу едноставна апсорпција, базирана на физичка апсорпција на компонентата од течен апсорбер и хемисорпција, која е придружена со хемиска реакција помеѓу извлечената компонента и течниот апсорбер. Пример за едноставна апсорпција е производството на хлороводородна киселина, хемисорпцијата е широко користена во производството на сулфурна и азотна киселина, азотни ѓубрива итн.
Адсорпција е процес на апсорпција на една или повеќе компоненти од гасна или течна смеса од цврст абсорбент - адсорбент. Механизмот на процесот на адсорпција, кој се разликува од механизмот на апсорпција, е речиси сличен на механизмот на другите процеси на пренос на маса кои ја вклучуваат цврстата фаза. Најуниверзална теорија за адсорпција е теоријата за волуметриско полнење на микропорите развиена од М. Како адсорбенти широко се користат цврсти материи со високо развиена површина и висока порозност (активни јаглероди, силика гелови, алуминиумски гелови, зеолити - водени калциумови и натриумски алуминиосиликати, смоли за размена на јони и др.). Адсорпцијата се користи во индустријата за прочистување и сушење на течности и гасови, за одвојување мешавини од разни течни и гасовити материи, екстракција на испарливи растворувачи, раствори за прочистување, за прочистување на водата итн. , печатење и други индустрии.
Дестилацијата и исправувањето се користат за одвојување на течни хомогени смеси кои се состојат од две или повеќе испарливи компоненти и се засноваат на различни точки на вриење на компонентите, т.е. различна испарливост на компонентите на смесата на иста температура. Ако почетната смеса, која се состои од течности со различни точки на вриење, е делумно испарувана, а добиените испарувања се кондензираат, тогаш кондензатот ќе се разликува во својот состав со поголема содржина на компонента со ниска вриење (LC), а преостанатата почетна смесата ќе се збогати со тешко испарлива компонента со висока вриење (HC). Оваа течност се нарекува остаток, а кондензатот се нарекува дестилат или ректификуван. Постојат два фундаментално различни типа на дестилација: едноставна (единечна) дестилација и исправување.
Исправување е одвојување на течни мешавини врз основа на повторено испарување на течноста и кондензација на пареа. Како резултат на ректификација, се добиваат почисти финални производи. Процесот се изведува во уреди од типот на колони (на пример, колони за континуирано пакување и дестилација со диск, итн.). Процесите на дестилација и исправување се широко користени во хемиската и алкохолната индустрија, во производството на фармацевтски производи, во индустријата за рафинирање на нафта итн.
Кристализацијата е одвојување на цврстата фаза во форма на кристали од раствори или топи. Кристализацијата започнува со формирање на центри (или јадра) на кристализација. Брзината на нивното формирање зависи од температурата, брзината на мешање итн. Како што се зголемува температурата, стапката на раст на кристалите се зголемува, но тоа доведува до формирање на помали кристали и често предизвикува намалување на движечката сила на процесот. Големите кристали полесно се добиваат со бавен раст без мешање и ниски степени на презаситеност на растворите, но тоа ја намалува продуктивноста на процесот на кристализација. Наоѓањето на оптималната стапка на кристализација е една од главните задачи на овој процес.
Широко се користат неколку методи на кристализација: кристализација со ладење, кристализација со отстранување на дел од растворувачот и вакуумска кристализација. Во зависност од методот на кристализација, се користат сериски и континуирани кристализатори.
Кристализацијата е основата на металуршките и леарните процеси, производството на облоги и филмови кои се користат во микроелектрониката, а се користи и во хемиската, фармацевтската, прехранбената и други индустрии. Кристализацијата е последната фаза во производството на минерални соли, ѓубрива, органски и високо чисти материи. Од особена важност во индустријата е процесот на кристализација на металите од топи.
Сушењето е процес на отстранување на влагата од различни (цврсти, течни и гасовити) материјали. Влагата може да се отстрани со испарување, сублимација, замрзнување, високофреквентни струи, адсорпција итн. Сепак, најчесто е испарувачкото сушење поради снабдувањето со топлина. Поекономично е последователно отстранување на влагата со филтрирање, центрифугирање (со содржина на резидуална влага од 10 - 40%), а потоа термичко сушење.
Постојат контактно и конвективно сушење. При контактно сушење, топлината се пренесува на материјалот што се суши преку ѕидот на апаратот. Конвективното сушење се заснова на директен пренос на топлина на материјалот од загреан воздух, димни гасови, прегреана пареа итн.
Стапката на сушење се одредува според количината на влага отстранета од единица површина на материјалот што се суши по единица време. Брзината на сушење, неговите услови и опрема во голема мера зависат од природата на материјалот што се суши, природата на поврзувањето на влагата со материјалот, големината на парчињата, дебелината на материјалот слој, содржината на влага во материјалот, надворешни фактори (температура, притисок, влажност) итн.
Традиционалните сушари што се користат во производството на градежни материјали, минерални соли, бои итн. се континуирани сушари (барабан, тунел, транспортер, пневматско флуидизирано корито) и сериски сушари (јама, кабинет, комора итн.). Најефективни се флуидизираните сушари со спреј за кревет. За да се подобри квалитетот на исушените материјали, да се зголеми брзината на сушење и да се подобрат техничките и економските показатели, се користи вакуум, инфрацрвено, криогенско, ултразвучно и микробранова сушење.
Термичките процеси се процеси чија стапка на појава се определува со брзината на снабдување или отстранување на топлина. Во термичките процеси учествуваат најмалку две средини со различни температури, а топлината се пренесува спонтано (без трошоци за работа) од медиум со повисока температура Т1 на медиум со пониска температура Т2, т.е. ако се набљудува неравенството T 1 >T 2.
Во овој случај, медиумот со температура T 1 се нарекува течност за ладење, а медиумот со температура T 2 се нарекува течност за ладење. За термичките процеси кои се користат во хемиското производство, овие температури флуктуираат во многу широк опсег - од близу 0 K до илјадници степени.
Главната карактеристика на термичкиот процес е количината на пренесена топлина, од која се пресметува површината за пренос на топлина на апаратот. За стабилен процес, количината на топлина пренесена по единица време се одредува со формулата:
Q = KDT*F, (10,4)
K – коефициент на пренос на топлина, T – просечна температурна разлика помеѓу медиумите,
F – површина за размена на топлина.
Движечката сила на термичките процеси е температурниот градиент
DT = T 1 – T 2. (10,5)
Термичките процеси вклучуваат: загревање, ладење, кондензација, испарување и испарување, размена на топлина.
1. Греење– процес на зголемување на температурата на преработените материјали преку снабдување со топлина до нив. Греењето се користи во хемиската технологија за да се забрза преносот на маса и хемиските процеси. Според природата на течноста за ладење што се користи за греење, тие се разликуваат:
– загревање со остра водена пареа преку меур или со мртва водена пареа преку калем или јакна;
– загревање со димни гасови низ ѕидот на апаратот или со директен контакт;
– загревање со претходно загреана средно течност за ладење вода: минерални масла, стопени соли;
– греење со електрична струја во електрични печки од различни видови (индукција, лак, отпор);
– загревање со цврста грануларна течност за ладење, вклучувајќи катализатор во проток на гас.
Шема за греење со грануларна течност за ладењетечноста за ладење
Печка
загреан
| |
компонента за ладен транспорт
1 – ложиште, 2 – апарат за загревање грануларен материјал, 3 – апарат за греење на гас, 4 – уред за полнење, 5 – сепаратор за зрнест материјал
2.Ладење– процес на намалување на температурата на преработените материјали со отстранување на топлината од нив. За ладење се користат следните средства за ладење: вода, воздух, средства за ладење. Уредите за ладење се поделени на:
– уреди за индиректен контакт на изладениот материјал со течноста за ладење преку ѕид (фрижидери) и
– уреди за директен контакт на изладениот материјал со средството за ладење (кули за ладење или чистачи).
Изборот на дизајнот на уредот се одредува според природата на материјалот што се лади и течноста за ладење.
3. Кондензација- процес на втечнување на пареата на супстанцијата со отстранување на топлината од нив. Врз основа на принципот на контакт на ладилното средство со кондензирана пареа, се разликуваат следниве видови на кондензација:
- површинска кондензација, во која се јавува втечнување на пареата на површината на ѕидот на апаратот што се лади со вода, и
– кондензација со мешање, при што ладењето и втечнувањето на пареите се случува преку директен контакт со вода за ладење. Уредите од првиот тип се нарекуваат површински кондензатори, уредите од вториот тип се нарекуваат кондензатори за мешање и барометриски кондензатори. Кондензацијата со мешање се користи во случаи кога испарената течност не се меша со вода.
4. Испарување- процес на концентрирање на раствори на цврсти неиспарливи материи со отстранување од нив испарлив растворувач во форма на пердув. Испарувањето е вид на термички процес на испарување. Условот за да се случи процесот на испарување е притисокот на пареата над растворот да биде еднаков на притисокот на пареата во работниот волумен на испарувачот.
Ако овој услов е исполнет, температурата на секундарната пареа формирана над растворувачот што врие теоретски е еднаква на температурата на заситената пареа на растворувачот. Испарувањето може да се врши под притисок или во вакуум, што овозможува намалување на температурата на процесот. Испарувањето може да се врши во две варијанти: повеќекратно испарување и испарување со топлинска пумпа.
Повторено испарување е процес на испарување со помош на секундарна пареа како пареа за загревање. За да го направите ова, испарувањето се врши во вакуум или со употреба на пареа за загревање под висок притисок.
Бројот на инсталациони згради се определува од економски размислувања, особено, трошоците за производство и одржување на пареа, и зависи од почетната и конечната концентрација на испарениот раствор.
Процесот на испарување на топлинската пумпа се заснова на фактот дека секундарната пареа се загрева до температурата на грејната пареа со компресирање во турбополнач или инјектор и потоа повторно се користи за испарување на растворувачот во истиот испарувач.
Шема на повеќекратно испарување.
Кондензат кондензат
1 – прв испарувач, 2 – втор испарувач, p gr1 – притисок на грејната пареа на првиот апарат (свежа пареа), p at1 – притисок на секундарната пареа од првиот апарат, еднаков на p gr2 – притисок на грејната пареа на вториот апарат, p at2 – притисок на секундарниот пар од вториот уред.
Шема за испарување со топлинска пумпа.
Испарена течност
| |
Испарена течност
1 – испарувач, 2 – уред за загревање секундарна пареа.
Крај на работа -
Оваа тема припаѓа на делот:
Хемиска технологија
Сојузна државна образовна институција.. Високо стручно образование.. Државниот универзитет Новгород именуван по Јарослав Мудриот..
Ако ви треба дополнителен материјал на оваа тема, или не го најдовте она што го барате, препорачуваме да го користите пребарувањето во нашата база на податоци за дела:
Што ќе правиме со добиениот материјал:
Ако овој материјал ви беше корисен, можете да го зачувате на вашата страница на социјалните мрежи:
| Твитнете |
Сите теми во овој дел:
11. 2 Основни принципи на хомогени процеси 12.1 Карактеристики на хетерогени процеси 12 Хетерогени процеси 12.1 Карактеристики на хетерогени процеси
Животна средина
Примарниот извор на задоволување на материјалните и духовните потреби на човекот е природата. Тоа го претставува и неговото живеалиште – околината. Во околината постојат природни
Човечка производна активност и ресурси на планетата
Услов за постоење и развој на човештвото е материјалното производство, т.е. социјален и практичен однос на човекот кон природата. Разновидни и гигантски размери на индустриско производство
Биосферата и нејзината еволуција
Околината е сложен повеќекомпонентен систем, чии компоненти се меѓусебно поврзани со бројни врски. Околината се состои од голем број потсистеми, од кои секој
Хемиска индустрија
Според намената на произведените производи, индустријата е поделена на сектори, од кои еден е хемиската индустрија. Учество на хемиската и петрохемиската индустрија во вкупното производство
Хемиски науки и производство
3.1 Хемиска технологија - научна основа на хемиското производство Современото хемиско производство е големо, автоматизирано производство, основата
Карактеристики на хемиската технологија како наука
Хемиската технологија се разликува од теоретската хемија не само по потребата да се земат предвид економските барања за производството што го проучува. Помеѓу задачите, целите и содржината на теоретската
Врска помеѓу хемиската технологија и другите науки
Хемиската технологија користи материјали од голем број науки:
Хемиски суровини
Суровините се еден од главните елементи на технолошкиот процес, кој во голема мера ја одредува ефикасноста на процесот и изборот на технологија. Суровините се природни материјали
Ресурси и рационално користење на суровините
Учеството на суровините во цената на хемиските производи достигнува 70%. Затоа, проблемот со ресурсите и рационалното користење на суровините при нивната обработка и екстракција е многу релевантен. Во хемиската индустрија
Подготовка на хемиски суровини за преработка
Суровините наменети за преработка во готови производи мора да исполнуваат одредени барања. Ова се постигнува преку збир на операции кои го сочинуваат процесот на подготовка на суровините за преработка.
Замена на прехранбените суровини со непрехранбени и растителни минерални
Напредокот во органската хемија овозможува да се произведат голем број вредни органски материи од различни суровини. На пример, етил алкохол, кој се користи во големи количини во производството на синтетички
Употреба на вода, својства на водата
Хемиската индустрија е еден од најголемите потрошувачи на вода. Водата се користи во речиси сите хемиски индустрии за различни намени. Потрошувачка на вода во поединечни хемиски погони
Индустриски третман на вода
Штетните ефекти на нечистотиите содржани во индустриската вода зависат од нивната хемиска природа, концентрација, дисперзирана состојба, како и технологијата на специфично производство на употреба на вода. Сонцето
Употреба на енергија во хемиската индустрија
Во хемиската индустрија се случуваат различни процеси кои се поврзани или со ослободувањето, или со потрошувачката или со меѓусебните трансформации на енергијата. Енергијата се троши не само на хемиски
Главните извори на енергија што ја троши хемиската индустрија се фосилните горива и нивните производи, водената енергија, биомасата и нуклеарното гориво. Одделение за енергетска вредност
Технички и економски показатели на хемиското производство
За хемиската индустрија, како гранка на големо материјално производство, не е важна само технологијата, туку и економскиот аспект тесно поврзан со неа, на кој
Економска структура на хемиската индустрија
Индикаторите како капиталните трошоци, трошоците за производство и продуктивноста на трудот се исто така важни за проценка на економската ефикасност. Овие показатели зависат од економската структура
Материјални и енергетски биланси на хемиското производство
Првичните податоци за сите квантитативни пресметки направени при организирање на ново производство или проценка на ефективноста на постоечко се засноваат на материјалните и енергетските биланси. Овие
Концептот на хемискиот технолошки процес
Во процесот на хемиско производство, почетните супстанции (суровини) се преработуваат во целниот производ. За да го направите ова, неопходно е да се извршат голем број операции, вклучително и подготовка на суровини за нивно пренесување во реакцијата
Хемиски процес
Хемиските процеси се изведуваат во хемиски реактор, кој го претставува главниот апарат на производниот процес. Ефикасноста на хемискиот реактор зависи од дизајнот на хемискиот реактор и неговиот режим на работа.
Брзина на хемиска реакција
Брзината на хемиската реакција што се случува во реакторот е опишана со општата равенка: V = K* L *DC L-параметар што ја карактеризира состојбата на системот што реагира; К-конст
Севкупна стапка на хемиски процес
Бидејќи за хетерогени системи процесите во реакторските зони 1, 3 и 2 се покоруваат на различни закони, тие се одвиваат со различна брзина. Вкупната брзина на хемискиот процес во реакторот се одредува со
Термодинамички пресметки на хемиски технолошки процеси
При дизајнирање на технолошки процеси, термодинамичките пресметки на хемиските реакции се многу важни. Тие ни овозможуваат да донесеме заклучок за основната можност на оваа хемиска трансформација,
Рамнотежа во системот
Износот на целниот производ на хемиски процес во реактор се одредува според степенот до кој реакциониот систем се приближува до состојба на стабилна рамнотежа. Стабилната рамнотежа ги исполнува следниве услови:
Пресметка на рамнотежа од термодинамички податоци
Пресметката на константата на рамнотежата и промената на енергијата на Гибс овозможува да се одреди рамнотежниот состав на реакционата смеса, како и максималната можна количина на производот. Пресметката се заснова на лошите страни
Термодинамичка анализа
Познавањето на законите на термодинамиката е неопходно за инженерот не само да врши термодинамички пресметки, туку и да ја процени енергетската ефикасност на хемиските технолошки процеси. Вредноста на анализата
Хемиското производство како систем
Производните процеси во хемиската индустрија можат значително да се разликуваат по видовите суровини и производи, условите за нивна имплементација, моќта на опремата итн. Сепак, со сета разновидност на специфични
Симулација со хемиски инженерски систем
Проблемот со големата транзиција од лабораториски експеримент во индустриско производство при дизајнирање на второто е решен со методот на моделирање. Моделирањето е метод на истражување
Избор на проток на процесот
Организацијата на секој хемиски процес ги опфаќа следните фази: – изработка на хемиски, принципи и технолошки процесни дијаграми; – избор на оптимални технолошки параметри и поставки
Избор на параметри на процесот
Параметрите на фабриката за хемиска преработка се избрани на таков начин што ќе обезбедат најголема економска ефикасност не на нејзиното поединечно работење, туку на целото производство како целина. Така, на пример, за производството разгледано погоре
Управување со хемиското производство
Комплексноста на хемиското производство како систем со повеќе фактори и повеќе нивоа доведува до потреба од користење на различни системи за контрола за поединечни производни процеси,
Хидромеханички процеси
Хидромеханичките процеси се процеси кои се случуваат во хетерогени, најмалку двофазни системи и ги почитуваат законите на хидродинамиката. Таквите системи се состојат од дисперзирана фаза,
Процеси на пренос на маса
Процесите на пренос на маса се процеси чија брзина се определува со брзината на пренос на материјата од една фаза во друга во насока на постигнување рамнотежа (стапка на пренос на маса). Во процесот на масао
Принципи за дизајн на хемиски реактор
Главната фаза на хемискиот технолошки процес, која ја одредува неговата намена и место во хемиското производство, се спроведува во главниот апарат на хемиската технолошка шема, во која се одвива хемискиот процес.
Дизајн на хемиски реактори
Структурно, хемиските реактори можат да имаат различни форми и структури, бидејќи тие спроведуваат различни хемиски и физички процеси кои се случуваат во тешки услови на пренос на маса и топлина
Изградба на контактни уреди
Хемиските реактори за извршување на хетерогени каталитички процеси се нарекуваат контактни уреди. Во зависност од состојбата на катализаторот и начинот на неговото движење во апаратот, тие се поделени на:
Карактеристики на хомогени процеси
Хомогени процеси, т.е. процесите што се случуваат во хомогена средина (течни или гасовити мешавини кои немаат интерфејси што ги одвојуваат деловите на системот еден од друг) релативно ретко се среќаваат
Хомогени процеси во гасната фаза
Хомогените процеси во гасната фаза се широко користени во технологијата на органски материи. За извршување на овие процеси, органската материја се испарува, а потоа нејзината пареа се обработува од едниот или другиот.
Хомогени процеси во течна фаза
Од големиот број процеси што се случуваат во течната фаза, процесите на неутрализација на алкали во технологијата на минерални соли без формирање на цврста сол може да се класифицираат како хомогени. На пример, добивање сулфат
Основни принципи на хомогени процеси
Хомогени процеси, по правило, се случуваат во кинетичкиот регион, т.е. вкупната брзина на процесот се определува со брзината на хемиската реакција, затоа се применуваат и законите утврдени за реакциите
Карактеристики на хетерогени процеси
Хетерогени хемиски процеси се засноваат на реакции помеѓу реагенси во различни фази. Хемиските реакции се една од фазите на хетероген процес и се јавуваат по движењето
Процеси во гасно-течниот систем (G-L)
Процесите засновани на интеракција на гасовити и течни реагенси се широко користени во хемиската индустрија. Таквите процеси вклучуваат апсорпција и десорпција на гасови, испарување на течности
Процеси во бинарни цврсти, двофазни течни и повеќефазни системи
Процесите што вклучуваат само цврсти фази (S-T) обично вклучуваат синтерување на цврсти материјали за време на печење. Синтерувањето е процес на производство на тврди и порозни парчиња од фини прашоци.
Процеси и апарати со висока температура
Зголемувањето на температурата влијае на рамнотежата и брзината на хемиските технолошки процеси што се случуваат и во кинетичкиот и во дифузниот регион. Затоа, контрола на температурата
Суштина и видови на катализа
Катализата е промена на брзината на хемиските реакции или нивното возбудување како резултат на влијанието на катализаторските супстанции, кои, додека учествуваат во процесот, остануваат хемиски нехемиски на крајот од процесот.
Својства на цврстите катализатори и нивно производство
Индустриските цврсти катализатори се сложена смеса наречена контактна маса. Во контактната маса, некои супстанции се вистински катализатор, додека други служат како активатори.
Хардверски дизајн на каталитички процеси
Апаратите за хомогена катализа немаат никакви карактеристични карактеристики; спроведувањето каталитички реакции во хомогена средина е технички лесно за спроведување и не бара посебни апарати.
Најважното хемиско производство
Во денешно време Познати се над 50.000 индивидуални неоргански и околу три милиони органски материи. Само мал дел од откриените материи се добиваат во индустриски услови. Всушност
Апликација
Високата активност на сулфурна киселина, во комбинација со релативно ниската цена на производството, ја предодреди големата и екстремната разновидност на нејзината употреба. Меѓу минералот
Технолошки својства на сулфурна киселина
Безводна сулфурна киселина (монохидрат) H2SO4 е тешка мрсна течност која се меша со вода во сите размери, ослободувајќи голема количина
Начини за добивање
Назад во 13 век, сулфурната киселина била произведена со термичко распаѓање на железо сулфат FeSO4, поради што и сега една од сортите на сулфурна киселина се нарекува масло од витриол, иако сулфурната киселина одамна е
Суровини за производство на сулфурна киселина
Суровина во производството на сулфурна киселина може да биде елементарен сулфур и разни соединенија што содржат сулфур, од кои може да се добие сулфур или самиот сулфур оксид. Природни наслаги
Контакт метод за производство на сулфурна киселина
Контактниот метод произведува големи количини на сулфурна киселина, вклучително и олеум. Контактниот метод вклучува три фази: 1) прочистување на гасот од нечистотии штетни за катализаторот; 2) контакт
Производство на сулфурна киселина од сулфур
Согорувањето на сулфур е многу поедноставно и полесно од согорувањето на пиритите. Технолошкиот процес за производство на сулфурна киселина од елементарен сулфур се разликува од процесот на производство
Технологија на фиксен азот
Азотниот гас е една од најупорните хемикалии. Енергијата на врзување во молекула на азот е 945 kJ/mol; има една од највисоките ентропии по а
Суровина база на азотната индустрија
Суровините за добивање производи во азотната индустрија се атмосферскиот воздух и разните видови гориво. Една од компонентите на воздухот е азот, кој се користи во полухемиски процеси.
Добивање на процесни гасови
Синтезен гас од цврсто гориво. Првиот од главните извори на суровини за производство на синтезен гас беше цврстото гориво, кое се обработуваше во генератори на воден гас според следниве методи:
Синтеза на амонијак
Да разгледаме елементарна технолошка шема на современо производство на амонијак при просечен притисок со продуктивност од 1360 тони/ден. Неговиот режим на работа се карактеризира со следните параметри: температура
Типични процеси на технологија за сол
Повеќето MU претставуваат различни минерални соли или цврсти материи со својства слични на сол. Технолошките шеми за производство на MU се многу разновидни, но, во повеќето случаи, складиштето
Разложување на фосфатни суровини и производство на фосфатни ѓубрива
Природните фосфати (апатити, фосфорити) се користат главно за производство на минерални ѓубрива. Квалитетот на добиените фосфорни соединенија се оценува според нивната содржина на P2O5
Производство на фосфорна киселина
Методот на екстракција за производство на фосфорна киселина се заснова на реакцијата на распаѓање на природните фосфати со сулфурна киселина. Процесот се состои од две фази: распаѓање на фосфатите и филтрирање на производот.
Производство на едноставен суперфосфат
Суштината на производството на едноставни суперфосфати е трансформација на природниот флуорапатит, нерастворлив во вода и почвен раствор, во растворливи соединенија, главно монокалциум фосфат
Производство на двоен суперфосфат
Двоен суперфосфат е концентрирано фосфорно ѓубриво добиено со разградување на природните фосфати со фосфорна киселина. Содржи 42-50% сварлив P2O5, вклучително и во
Азотна киселина разградување на фосфати
Добивање сложени ѓубрива. Прогресивна насока во преработката на фосфатните суровини е употребата на методот на разградување на азотна киселина на апатити и фосфорити. Овој метод повикува
Производство на азотни ѓубрива
Најважниот вид на минерални ѓубрива се азотни ѓубрива: амониум нитрат, уреа, амониум сулфат, водени раствори на амонијак итн. Азотот игра исклучително важна улога во животот.
Производство на амониум нитрат
Амониум нитрат, или амониум нитрат, NH4NO3 е бела кристална супстанција која содржи 35% азот во форми на амониум и нитрат, и двете форми на азот лесно се апсорбираат
Производство на уреа
Уреата (уреа) е рангирана на второ место меѓу азотни ѓубрива во однос на обемот на производство по амониум нитрат. Растот на производството на уреа се должи на неговиот широк опсег на примена во земјоделството.
Производство на амониум сулфат
Амониум сулфат (NН4)2SO4 е безбојна кристална супстанца, содржи 21,21% азот, кога ќе се загрее на 5130C целосно се распаѓа на
Производство на калциум нитрат
Својства Калциум нитрат (вар или калциум нитрат) формира неколку кристални хидрати. Безводната сол се топи на температура од 5610 C, но веќе на 5000
Производство на течни азотни ѓубрива
Заедно со цврстите ѓубрива се користат и течни азотни ѓубрива кои се раствори на амониум нитрат, уреа, калциум нитрат и нивни мешавини во течен амонијак или во концентрат.
општи карактеристики
Повеќе од 90% од калиумовите соли извлечени од утробата на земјата и произведени со индустриски методи се користат како ѓубрива. Минералните ѓубрива од поташа се природни или синтетички
Добивање на калиум хлорид
Метод на производство со флотација Методот на флотација за одвојување на калиум хлорид од силвинит се заснова на флотациско-гравитациско раздвојување на минерали растворливи во вода на калиумова руда во средина
Типични технолошки процеси на силикатни материјали
Во производството на силикатни материјали се користат стандардни технолошки процеси, што се должи на сличноста на физичките и хемиските принципи на нивното производство. Во најопштата форма, производството на кој било силикат
Производство на воздушна вар
Воздухот или градежната вар е врзивно средство без силикати на база на калциум оксид и хидроксид. Постојат три вида воздушна вар: - варена вар (брза вар
Процес на производство на стакло
Суровините за производство на стакло се различни природни и синтетички материјали. Според нивната улога во формирањето на стаклото, тие се поделени во пет групи: 1. Форматори на стакло кои ја создаваат основата
Производство на огноотпорни материјали
Огноотпорни материјали (огноотпорни материјали) се неметални материјали кои се карактеризираат со зголемена отпорност на пожар, т.е. способност да издржи високи температури без да се топи
Електролиза на водени раствори на натриум хлорид
Со електролиза на водени раствори на натриум хлорид се добиваат хлор, водород и каустична сода (каустична сода). Хлорот при атмосферски притисок и нормална температура е жолто-зелен гас со
Електролиза на раствор на натриум хлорид во бањи со челична катода и графитна анода
Електролизата на раствор на натриум хлорид во бањи со челична катода и графитна анода овозможува да се добие каустична сода, хлор и водород во еден апарат (електролизатор). При поминување константна
Електролизата на растворите на натриум хлорид во бањи со жива катода и графитна анода овозможува да се добијат повеќе концентрирани производи отколку во бањи со дијафрагма. При прескокнување
Производство на хлороводородна киселина
Хлороводородна киселина е раствор на водород хлорид во вода. Водород хлоридот е безбоен гас со точка на топење од -114,20 C и точка на вриење од -85
Електролиза на топи. Производство на алуминиум
При електролиза на водени раствори може да се добијат само супстанции чиј потенцијал за ослободување на катодата е попозитивен од потенцијалот за ослободување на водород. Особено, таквите електронегативни
Производство на алумина
Суштината на производството на алумина е одвојување на алуминиум хидроксид од други минерали. Ова се постигнува со користење на голем број сложени технолошки техники: претворање на алуминиум во растворлив раствор
Производство на алуминиум
Алуминиумот се произведува од алумина растворена во криолит Na3AlF6. Криолитот, како растворувач на алуминиум, е удобен бидејќи доста добро го растворува Ал
Металургија
Металургијата е наука за методите за добивање метали од руди и други суровини и гранка на индустрија која произведува метали. Металуршкото производство се појавило во античко време. Уште еднаш во зори
Руди и методи на нивна обработка
Суровините во производството на метал се метални руди. Со исклучок на мал број (платина, злато, сребро), металите се наоѓаат во природата во форма на хемиски соединенија кои се дел од металните материјали.
Производство на железо
Суровините за производство на леано железо се железни руди, поделени во четири групи: руди од магнетен железен оксид или магнетни железни руди, содржат 50-70% железо и се состојат главно.
Производство на бакар
Бакарот е метал кој е широко користен во технологијата. Во својата чиста форма, бакарот има светло розова боја. Неговата точка на топење е 10830 C, точката на вриење е 23000 C, таа е
Хемиска обработка на гориво
Горивото се однесува на природно настанати или вештачки произведени запаливи органски материи кои се извор на топлинска енергија и суровини за хемиската индустрија. По природа проценти
Коксирање на тврд јаглен
Коксирањето е метод за преработка на горива, главно јаглен, што вклучува нивно загревање без воздушен пристап до 900-10500C. Во овој случај, горивото се распаѓа со формирање на
Производство и преработка на гасовити горива
Гасовинското гориво е гориво кое е во гасна состојба на температурата и притисокот на неговата работа. По потекло, гасните горива се поделени на природни и синтетички
Основна органска синтеза
Основна органска синтеза (БОС) е збир на производство на органски материи со релативно едноставна структура, произведени во многу големи количини и се користат како
Суровини и процеси за заштита на животната средина
Производството на производи за заштита на животната средина се заснова на фосилни органски суровини: нафта, природен гас, јаглен и шкрилци. Како резултат на разни хемиски и физичко-хемиски пред
Синтези базирани на јаглерод моноксид и водород
Органската синтеза базирана на јаглерод моноксид и водород доби широк индустриски развој. Каталитичката синтеза на јаглеводороди од CO и H2 првпат беше спроведена од Сабатиер, синтетичар
Синтеза на метил алкохол
Долго време, метил алкохолот (метанол) се добиваше од катран вода ослободена при сувата дестилација на дрвото. Приносот на алкохол зависи од видот на дрвото и се движи од 3
Производство на етанол
Етанолот е безбојна подвижна течност со карактеристичен мирис, точка на вриење 78,40C, точка на топење –115,150C, густина 0,794 t/m3. Етанолот се меша во
Производство на формалдехид
Формалдехид (метанал, мравјалдехид) е безбоен гас со остар иритирачки мирис, со точка на вриење од 19,20 C, точка на топење од -1180 C и густина (во течност
Подготовка на уреа-формалдехидни смоли
Типични претставници на вештачките смоли се уреа-формалдехидните смоли, кои се формираат како резултат на реакцијата на поликондензација што се јавува при интеракцијата на молекулите и формите на уреа
Производство на ацеталдехид
Ацеталдехид (етанал, оцет
Производство на оцетна киселина и анхидрид
Оцетната киселина (етаноична киселина) е безбојна течност со лут мирис, со точка на вриење од 118,10 C, точка на топење од 16,750 C и густина.
Мономери за полимеризација
Мономерите се нискомолекуларни соединенија со претежно органска природа, чии молекули се способни да реагираат едни со други или со молекули на други соединенија за да формираат
Производство на дисперзија на поливинил ацетат
Во СССР, индустриското производство на PVAD за прв пат беше спроведено во 1965 година. Главниот метод за добивање PVAD во СССР беше континуирано-каскадно, меѓутоа, имаше продукции во кои периодични
Соединенија со висока молекуларна тежина
Природните и синтетичките високомолекуларни органски соединенија се од големо значење во националната економија: целулоза, хемиски влакна, гуми, пластика, гума, лакови, лепила итн. Како стр
Производство на пулпа
Целулозата е еден од главните видови полимерни материјали. Повеќе од 80% од дрвото што се користи за хемиска обработка се користи за производство на целулоза и дрвна маса. Целулоза, понекогаш
Производител на хемиски влакна
Влакната се тела чија должина е многу пати поголема од нивните многу мали димензии на пресек, обично мерени во микрони. Влакнести материјали, на пр. супстанции кои се состојат од влакна и
Производство на пластика
Пластиката вклучува широка група материјали, чија главна компонента се природни или синтетички спирали, способни да станат пластични при покачени температури и притисоци.
Добивање гума и гума
Гуми вклучуваат еластични спирали, кои се способни значително да се деформираат под влијание на надворешни сили и брзо да се вратат во првобитната состојба по отстранувањето на товарот. Еластични својства
Улогата на термичките процеси во хемиската технологија. Карактеристики на термички процеси
Индустриски методи за снабдување и отстранување на топлина. Видови течности за ладење и области на нивна примена. Греење со водена пареа. Карактеристики на користење на заситена пареа како средство за загревање, главни предности и опсег на примена. Топлината се балансира кога се загрева со „жешка“ и „неми“ пареа. Греење со топли течности, предности и недостатоци. Греење со димни гасови. Греење со електрична струја. Средства за ладење.
Разменувачи на топлина.Класификација на разменувачи на топлина. Разменувачи на топлина на школки и цевки: дизајн, компаративни карактеристики. Калемски разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци. Разменувачи на топлина со рамна површина: дизајни, предности и недостатоци. Мешање на разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци. Регенеративни разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци.
Пресметка на површински разменувачи на топлина.Избор на разменувачи на топлина. Дизајнерска пресметка на разменувачи на топлина. Проверете ја пресметката на разменувачите на топлина. Избор на оптимален режим на разменувачи на топлина.
Испарување. Цел на процесот. Класификација на процесите на испарување и апарати. Единечно испарување: принцип на работа, шеми, предности и недостатоци. Повеќекратно испарување: принцип на работа, шеми, предности и недостатоци. Испарување со топлинска пумпа.
Испарувачи.Класификација на испарувачи. Испарувачи со присилна циркулација: дизајни, предности и недостатоци. Филмски испарувачи: дизајни, предности и недостатоци.
Избор на испарувачи.Пресметка на постојано оперативна постројка за испарување. Начини за зголемување на ефикасноста на постројките за испарување. Намена на кондензатор, барометриска цевка, вакуумска пумпа, одвод на кондензат.
Материјал изучуван во претходниот семестар
(повторување)
Генерални информации. Видови термички процеси. Движечка сила. Температурно поле, температурен градиент. Стационарен и нестационарен пренос на топлина. Три начини на дистрибуција на топлина. Топлинска рамнотежа.
Топлинска спроводливост. Фуриеовиот закон. Диференцијална равенка на топлинска спроводливост. Коефициент на термичка дифузија: физичко значење, мерни единици. Топлинска спроводливост на рамни, цилиндрични, еднослојни и повеќеслојни ѕидови.
Термичко зрачење. законите на Стефан-Болцман и Кирхоф.
Конвективен пренос на топлина. Механизми на надолжен и попречен конвективен транспорт во ламинарните и турбулентните текови. Температурен граничен слој. Њутновиот закон за пренос на топлина. Коефициент на пренос на топлина. Термичка сличност: критериуми за топлинска сличност. Критериумска равенка на конвективен пренос на топлина. Пренос на топлина кога се менува состојбата на агрегација (кондензација на пареа, вриење на течности).
Пренос на топлина. Основна равенка за пренос на топлина. Коефициент на пренос на топлина. Термички отпори. Движечка сила на процесот, просечен температурен притисок. Избор на взаемна насока на течностите за ладење.
Опсег на модулот и видови на сесии за обука
Список на потребни алатки за имплементација
Модул програми
Лабораториски инсталации
„Проучување на процесот на пренос на топлина во разменувач на топлина во цевка“
„Тест на постројка за испарување со двоен ефект“
3.4.2 Учебници
3.4.3 Компјутер со соодветен софтвер (електронски систем за обука на експерти, види Додаток Е)
Распоред на студии за модулот „Термички процеси“
Распоредот на модулите се заснова на фактот дека студентот самостојно ги завршува задачите 4…5 часа секоја недела и е претставен во Табела 1.1.
Практични планови за часови
Основните правила за изведување на часови се наведени во Додаток А.
Лекција бр. 1
Предмет: Теоретски основи на пренос на топлина.
Цел на часот: Проучете ги основните закони на процесот на пренос на топлина.
План за лекција:
– методи за составување топлински биланси
а) кога се менува состојбата на агрегација на течноста за ладење;
б) без промена на состојбата на агрегација на течноста за ладење;
– движечка сила на пренос на топлина: пресметка, влијание на различни фактори;
– стапка на пренос на топлина: ограничувачка фаза и фактори кои влијаат на тоа;
– начини за интензивирање на процесите на пренос на топлина.
2. Решавање задачи: 4-40, 42, 45.
Табела 1.1 – Распоред на студија на модулот
| Недела бр. | Предавање бр. | Тема на предавање | Практични вежби (клаузула 1.6) | Лабораториски работи | Самостојна работа на ученикот | форма на контрола |
| Термички процеси и апарати: класификација, опсег на примена, значење во ХТ. Средства за греење и методи на греење. | Лекција бр. 1: „Теоретски основи на пренос на топлина“ | 1. Подготовка за часови. 2. Преглед на делот „Основи на пренос на топлина“ | Проверка на белешки, скици на дијаграми на уреди, усно испрашување на практична настава, спроведување и одбрана на лабораториска работа, изведување и одбрана на ИРЗ, часови со електронски систем за стручно-учење, модуларен испит | |||
| Разменувачи на топлина: класификација, предности и недостатоци. Избор и пресметка на разменувачи на топлина. | Лекција бр. 2: „Дизајн, избор и пресметка на разменувачи на топлина | 1. Проучување на работата на разменувач на топлина „pipe-in-pipe“. | 1. Подготовка за часови (изучување литература, правење белешки, скицирање дијаграми на уреди, | |||
| Испарување: општи одредби, што значи во ХТ. Класификација на испарувачи. Пресметка на испарувачи со еден ефект. | Лекција бр. 3: „OVU: принцип на пресметување“ | 1. Подготовка за часови (учење литература, правење белешки, скицирање | ||||
| Растенија за испарување со повеќе ефекти: принцип на работа, дијаграми. Карактеристики на пресметката. Единици за испарување со топлинска пумпа. | Лекција бр. 4: „ВРЛ: принцип на пресметување“ | 2. Проучување на работата на постројка за испарување со двоен ефект | 1. Подготовка за часови. 2. Имплементација на IRP | |||
| 5 Консултации | ||||||
| 5 Модул испит |
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 293-299, стр. 318-332.
2. Научете ги дефинициите за поими и концепти (види Додаток Г).
3. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 1 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
капки кондензација на пареа;
конвекција;
коефициент на пренос на топлина;
коефициент на пренос на топлина;
коефициент на топлинска спроводливост;
критериуми за термичка сличност;
ограничувачка фаза;
основна равенка за пренос на топлина;
филмска кондензација на пареа;
филм што врие;
нуклеат вриење;
брзина на термички процеси;
просечна температурна разлика;
размена на топлина;
пренос на топлина;
пренос на топлина;
топлинска спроводливост;
термичка отпорност на системот;
специфична топлина на фазни трансформации;
специфична топлина.
Лекција бр. 2
Предмет: Дизајни, избор и пресметка на разменувачи на топлина.
Цел на часот:Стекнат вештини за избор и пресметување на опрема за размена на топлина.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– технички средства за ладење и области на нивна примена;
– класификација на разменувачи на топлина и нивен избор;
– пресметка на разменувачи на топлина; интензивирање на работата на разменувачот на топлина.
2. Решавање задачи: 4-38, 44, 52.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 333-355.
2. Проучи ги и скицирај ги шематски дијаграми на главните дизајни на разменувачи на топлина: цртежи бр.
4. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 2 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
одводнување;
водена пареа;
"глуви" пареа;
критичен коефициент на пренос на топлина;
критична температурна разлика;
оптимизирачки фактори;
оптимизација;
„жива пареа;
површински разменувачи на топлина;
транзитна водена пареа;
средно течност за ладење;
проектна пресметка на разменувачи на топлина;
верификација пресметка на разменувачи на топлина;
регенеративни разменувачи на топлина;
мешање разменувачи на топлина;
температура на точката на росење.
Лекција бр. 3
Тема:Единици за испарување со еден ефект (ЈИЕ).
Цел на часот:Проучете ги дизајните на испарувачите. Стекнете практични вештини за пресметување на постројки за испарување со еден ефект.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– суштината на процесот на испарување, области на примена. За која цел се создаваат услови во испарувачите за циркулација на испарениот раствор?
– класификација на испарувачи, области на примена на испарувачи од различен дизајн;
– негативни процеси кои го придружуваат испарувањето;
– фактори кои треба да се земат предвид при изборот на испарувач;
– пресметка на испарувачи со еден ефект.
2. Решавање задачи: 5-3, 15, 18, 21, 25.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 359-365.
2. Проучете ги и скицирајте ги шематските дијаграми на главните дизајни на испарувачите: цртежи бр.14.1, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10, 14.11.
3. Научете ги дефинициите на поимите и концептите (види Додаток Г).
4. . Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 3 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
секундарна пареа;
испарување;
хидраулична депресија;
хидростатска депресија;
пареа за греење;
јонска размена;
концентрација на супстанција;
постројка за испарување со повеќе ефекти;
постројка за испарување со еден ефект;
корисна температурна разлика;
целосна депресија;
автоматско испарување;
температурна депресија;
дополнителна пареа;
Лекција бр. 4
Тема:Единици за испарување со повеќе ефекти (MEP).
Цел на часот:Проучете ги факторите што го одредуваат изборот на дизајнот на постројката за испарување. Стекнат практични вештини за пресметување на ВРЛ.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– суштина, области на ефективна примена, различни начини за зголемување на ефикасноста на постројките за испарување:
Единици за испарување со топлинска пумпа;
Користење на компензирачка топлинска пумпа;
Избор на екстра пар.
– фактори кои го одредуваат изборот на шема за ВРЛ;
– редослед на пресметка на ВРЛ.
2. Решавање задачи: 5-29, 30, 33, 34*.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешки за предавања и учебници, стр. 365-374.
2. Проучување и скицирање на шематски дијаграми на главните дизајни на испарувачите: цртежи бр.14.2, 14.6.
3. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 4 (види Додаток Б).
Лабораториски планови
Планот на лабораториски часови, правилата и барањата за учениците при подготовката за нив, извршувањето и одбраната на лабораториските работи се дадени во Прилог А на овој учебник, како и во учебникот.
Посебното значење на лабораториските часови при изучување на модулот се определува со фактот дека експерименталниот дел е логичен заклучок на целата работа на модулот и овозможува не само да се потврдат експериментално претходно проучените основни зависности на процесите, туку и да се стекнат практични вештини во работа со топлинска опрема.
За студентите со добри перформанси, наставникот може да понуди индивидуална истражувачка работа на тема која е составен дел од научните проблеми на катедрата, а во случај на успешно завршување, студентот добива максимален број поени за експерименталниот дел од модулот.
3.8 Индивидуална задача за пресметка (IRP)
Целта на изведувањето на ИРЗ е да се добијат практични вештини за анализа и пресметка на главните параметри и квантитативни карактеристики на топлинските процеси и апарати, работа со образовна и референтна литература и подготовка на текстуални документи.
Редоследот на работа за спроведување на IRP:
● фаза 1: разгледување на физичката суштина и цел на процесот, анализа на задачата и сите расположливи податоци за нејзино спроведување, проверка на вишокот и идентификување на карактеристиките што недостасуваат;
● фаза 2: избор на соодветен процесен дијаграм и дизајн на апаратот, кој претпоставува не само познавање на факторите кои влијаат на техничките и економските показатели на процесот и природата на ова влијание, туку и способност да се најде оптималнарешение;
● фаза 3: пресметка на наведените параметри на процесот и на апаратот. Оваа фаза треба да започне со анализа и избор на метод на пресметка (модел за пресметување). Во овој случај, посебно внимание треба да се посвети на одредување на опсегот на примена на одреден метод на пресметка и споредување со наведените услови;
● фаза 4: анализа на добиените резултати, идентификација на можни начини за интензивирање и подобрување на процесот и неговиот хардверски дизајн;
● фаза 5: подготовка на објаснување.
Објаснувачката белешка за IRZ е составена на стандардни листови А4. Текстуалните материјали обично се составуваат со ракопис и може да се користат двете страни на листот. Терминологијата и дефинициите во забелешката мора да бидат униформни и да одговараат на утврдените стандарди, а во нивно отсуство, општо прифатените стандарди во научната и техничката литература. Генерално не се дозволени кратенки на зборови во текст и натписи, со исклучок на кратенките утврдени со стандардот.
Сите пресметковни формули во објаснувачката белешка најпрвин се претставени во општа форма, нумерирани и дадено е објаснување за ознаките и димензиите на сите количини вклучени во формулата. Потоа нумеричките вредности на количините се заменуваат во формулата и се запишува резултатот од пресметката.
Сите илустрации (графикони, дијаграми, цртежи) се нарекуваат цртежи, кои се нумерирани исто како равенките и табелите.
Насловите под сликите и насловите на табелите треба да бидат кратки.
Во списокот на користена литература, изворите наведени во објаснувањето се подредени по редослед на нивното спомнување во текстот или по азбучен ред (по презимето на првиот автор на делото).
Опциите за IRI се наведени во Додаток Б.
3.9 Самостојна работа на учениците
Изучувањето на предметот „Основни процеси и апарати на хемиската технологија“ (BACT), кој е многу тежок за студентите, бара компетентно формулирање на проблемите, логички конзистентен тек на одлуки, анализа на пронајдените резултати, т.е. постојана работа на разбирање.
Успехот во учењето ќе зависи од индивидуалните карактеристики на учениците, и од степенот на нивната подготовка за совладување даден систем на знаења и вештини, степенот на мотивација, интересот за дисциплината што се изучува, општите интелектуални вештини, нивото и квалитетот. на организација на образовниот процес и други фактори.
Невозможно е да се предвиди како ќе оди когнитивниот процес за секој ученик, но познат е потребниот услов што го одредува неговиот успех - ова е фокусирана, систематска, планирана самостојна работа на ученикот.
Современите наставни методи се фокусирани, пред сè, на развој на збир на специфични вештини неопходни за иден специјалист, и не само високо специјализирани вештини, туку и основни, како што е, на пример, способноста за учење.
Бидејќи развојот на повеќето вештини е возможен само преку независна работа, тој инхерентно мора да биде повеќеслоен, бидејќи една тема или една задача не може да придонесе за развој на целиот комплекс на вештини.
Самостојната работа во технологијата за обука со модуларен рејтинг е вклучена во сите видови образовни работи и се спроведува во форма на збир на техники и средства, меѓу кои првото место е дадено на независно проучување на теоретскиот материјал од наставната програма на модулот. проследено со завршување на индивидуална задача.
Како главен наставен материјал при изучување на модулот „Термички процеси“, се препорачува да се користат следните структурни и логички дијаграми кои одговараат на системската анализа на делот.
За да се следи и самостојно да се следи ефективноста на независната работа на учениците, се користи тест систем кој користи компјутер и унифицирани образовни бази на знаење.
Испит на модул
По завршувањето на изучувањето на модулот „Термички процеси“, студентот полага среден (модул) испит (ПЕ). Резултатите што ги добил за сите претходни и последователни средно испити се сумирани и го формираат неговиот рејтинг за курсот PACT. Доколку добие доволно оценки на сите среднорочни испити, резултатите може да се запишат како негов завршен испит.
Испитот на модулот се спроведува во писмена форма. Содржината на испитните задачи опфаќа пет прашања кои одговараат на структурата на модулот.
Потребни услови за прием на полагање на средно испити се:
– спроведување на плановите за практична и лабораториска настава од страна на студентите;
– успешна одбрана на индивидуална задача за порамнување;
– позитивен резултат (повеќе од 6 поени) на степенот на владеење на програмскиот материјал на модулот со користење на електронскиот комплекс за стручно-обука.
ТЕСТ ЗАДАЧИ
Тестови за лекција бр.1
1. Кое од телата наведени подолу, додека другите работи се еднакви, ќе се загрее побрзо ако неговата топлинска спроводливост е l, густината r и специфичен топлински капацитет Со?
а) азбест: l = 0,151 W/m K; r = 600 kg/m 3; c = 0,84 kJ/kg K;
б) дрво: l = 0,150 W/m; r = 600 kg/m 3; c = 2,72 kJ/kg K;
в) тресетска плоча: l = 0,064 W/m K; r = 220 kg/m3; c=0,75 kJ/kg К.
2. Колкаво количество топлина (J) е потребно за загревање на 5 литри вода од 20 до 100 0 C, ако просечниот топлински капацитет на водата е 4,2 kJ/kg K; густина r = 980 kg/m3; специфична топлина на испарување на водата при атмосферски притисок r = 2258,4 kJ/kg; коефициент на топлинска спроводливост на водата l = 0,65 W/m 2 ×K?
а) 5 × 80 × 4,2 × 10 3 = 1,68 × 10 6;
б) 5 × 80 × 4,2 × 980 × 10 -3 × 10 3 = 1,65 × 10 6 ;
в) 5 × 10 -3 × 980 × 2258,4 × 10 3 = 11,07 × 10 6;
г) 5 × 980 × 4,2 × 80 × 10 3 = 1,65 × 10 9;
д) 5 × 980 × 0,05 = 3,185.
3. Колкаво количество топлина (J) е потребно за испарување на 5 литри вода при атмосферски притисок, ако специфичната топлина на водата на точката на вриење c = 4,23 kJ/kg×K; густина r = 958 kg/m3; специфична топлина на испарување r = 2258,4 kJ/kg?
а) 5 × 4,23 × 958 × 10 -3 = 20,26;
б) 5 × 2258,4 = 11,29 × 10 3;
в) 5 × 958 × 2258,4 × = 10,82 × 10 6;
г) 5 × 958 × 2258,4 × 10 3 = 10,82 × 10 9.
4. Која од критериумските равенки го опишува стационарниот процес на природен пренос на топлина?
а) Nu = f (Fo, Pr, Re);
б) Nu = f (Pr,Re);
в) Nu = f (Pr,Gr);
г) Nu = f (Fe,Gr).
5. Како должината на вертикалната цевка влијае на коефициентот на пренос на топлина α p кога на неа се кондензира пареа?
а) не влијае;
б) со зголемување на должината на цевката α p се зголемува;
в) со зголемување на должината α n се намалува.
6. Како бројот на хоризонтални цевки (n) во сноп влијае на коефициентот на пренос на топлина α p при кондензација на пареа?
а) не влијае;
б) како што се зголемува n, α n се зголемува;
в) како што се зголемува n, α n се намалува.
7. Со зголемување на грубоста на ѕидот, сите други работи се еднакви, коефициентот на пренос на топлина при вриење на течности ...
а) не се менува;
б) се зголемува;
в) се намалува.
8. Коефициентот на пренос на топлина при движење на течностите во цевките ќе биде поголем во областите ...
а) „мазен“ проток;
б) „груб“ проток.
9. Коефициентот на пренос на топлина при движење на течности, додека другите нешта се еднакви, е поголем во ...
а) прави цевки;
б) намотки.
10. Дали должината на цевките влијае на интензитетот на попречниот процес на пренос на топлина во течноста што се движи во нив?
а) не влијае;
б) се зголемува интензитетот кај кратките цевки;
в) интензитетот кај кратките цевки се намалува.
11. Коефициент на пренос на топлина при кондензација на пареа на сноп хоризонтални цевки...
а) не зависи од нивната релативна положба;
б) повеќе со локација „коридор“;
в) повеќе со аранжман „шаховска табла“.
12. Просечната температурна разлика зависи од меѓусебната насока на движење на течностите за ладење...
а) секогаш;
13. Ограничувачката фаза во преносот на топлина е фазата за која вредноста ...
а) најнискиот коефициент на пренос на топлина;
б) највисок коефициент на пренос на топлина;
в) термичкиот отпор е најголем;
г) термичкиот отпор е најмал;
д) коефициентот на топлинска спроводливост е најмал.
14. На која страна од ѕидот што одвојува ладен воздух и топла вода е препорачливо да се интензивира размената на топлина за да се зголеми коефициентот на пренос на топлина?
а) од воздушната страна;
б) од страната на водата;
в) од двете страни.
15. Со зголемување на брзината на движење на течноста за ладење, најверојатно ...
а) се зголемуваат вкупните трошоци за производство и работа („К“ - капитал и „Е“ - оперативен) на разменувачот на топлина;
б) се намалуваат вкупните трошоци за производство и работа („К“ - капитал и „Е“ - оперативен) на разменувачот на топлина;
в) „К“ - зголемување, и „Е“ - намалување;
г) „К“ - намалување, и „Е“ - зголемување.
16. Температура на површината на ѕидот t st1, кој станува покриен со загадувачи, при стационарен континуиран процес на пренос на топлина...
| а) не се менува; б) се зголемува; в) се намалува. | t st1 t st2 Q загадување |
17. Зголемувањето на брзината на движење на течноста за ладење не доведува до значително засилување на процесот доколку ...
а) оваа течност за ладење е гас;
б) оваа течност за ладење е течна;
в) термичката отпорност на ѕидот поради неговата контаминација е многу висока.
18. При изборот на метод за интензивирање на пренос на топлина, критериумот за неговата оптималност во повеќето случаи е ...
а) неговата достапност;
б) влијание врз коефициентот на пренос на топлина;
в) влијание врз масата на апаратот;
г) економска ефикасност.
Тестови за лекција бр.2
1. Кога пареата се кондензира при размена на топлина, движечката сила ...
а) се зголемува со контратек;
б) се намалува со контрапротек;
в) не зависи од меѓусебната насока на течностите за ладење.
2. Стапката на проток на течностите за ладење зависи од релативната насока на нивното движење...
а) секогаш;
б) ако се променат температурите на двете течности за ладење;
в) ако температурата на најмалку една течност за ладење се промени.
3. Противструјното движење на течностите за ладење ви овозможува да ја зголемите крајната температура на „ладната“ течност за ладење. Ова води ...
а) до намалување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и намалување на движечката сила на процесот Dt cf;
б) до намалување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и зголемување на движечката сила на процесот Dt cf;
в) до зголемување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и зголемување на движечката сила на процесот Dt cf.
4. Изборот на течноста за ладење е, пред се, определен ...
а) достапност, ниска цена;
б) температурата на греењето;
в) дизајнот на апаратот.
5. Течноста за ладење мора да обезбеди доволно висока стапка на пренос на топлина. Затоа тој мора да има ...
а) ниски вредности на густина, топлински капацитет и вискозност;
б) ниски вредности на густина и топлински капацитет, висок вискозитет;
в) високи вредности на густина, топлински капацитет и вискозност;
г) високи вредности на густина и топлински капацитет, низок вискозитет.
6. Недостаток на заситената водена пареа како течност за ладење е ...
а) низок коефициент на пренос на топлина;
б) зависност на притисокот на пареата од температурата;
в) еднообразно загревање;
г) неможноста за пренос на пареа на долги растојанија.
7. Присуството на некондензирачки гасови (N 2, O 2, CO 2 итн.) во просторот на пареа на апаратот ...
а) доведува до зголемување на коефициентот на пренос на топлина од пареа до ѕидот;
б) доведува до намалување на коефициентот на пренос на топлина од пареа до ѕидот;
в) не влијае на вредноста на коефициентот на пренос на топлина.
8. Главната предност на високотемпературните органски средства за ладење е ...
а) достапност, ниска цена;
б) еднообразно загревање;
в) можноста за добивање високи работни температури;
г) висок коефициент на пренос на топлина.
9. Кое движење на течностите за ладење во разменувач на топлина со школка и цевки е најефективно:
а) топла течност за ладење - одоздола, ладна - одозгора (противпроток);
б) топла течност за ладење - одозгора, ладна - одозгора (директен проток);
в) топла течност за ладење - одозгора, ладна - одоздола (противпроток)?
10. Во кои случаи се користат разменувачи на топлина со повеќепропусни школки и цевки?
а) при мала брзина на движење на течноста за ладење;
б) со висок проток на течноста за ладење;
в) да се зголеми продуктивноста;
г) да се намалат трошоците за инсталација?
11. Кај разменувачите на топлина со повеќе премини во споредба со разменувачите на топлина со контрапротек, движечката сила ...
а) се зголемува;
б) се намалува.
12. Се користат разменувачи на топлина со школка и цевки со неригиден дизајн...
а) со голема температурна разлика помеѓу цевките и обвивката;
б) при употреба на високи притисоци;
в) да се зголеми ефикасноста на пренос на топлина;
г) да се намалат капиталните трошоци.
13. За да се зголеми коефициентот на пренос на топлина во разменувачите на топлина на серпентина, се зголемува брзината на движење на течноста. Ова е постигнато...
а) зголемување на бројот на вртења на серпентина;
б) намалување на дијаметарот на серпентина;
в) со инсталирање на стакло во внатрешноста на серпентина.
14. Разменувачите на топлина за наводнување главно се користат за…
а) загревање течности и гасови;
б) течности и гасови за ладење.
15. Кои разменувачи на топлина е препорачливо да се користат ако коефициентите на пренос на топлина значително се разликуваат по вредност на двете страни на површината за пренос на топлина?
а) школка и цевка;
б) калем;
в) мешање;
г) со перки.
16. Плочани и спирални разменувачи на топлина не можат да се користат ако ...
а) потребно е да се создаде висок притисок;
б) потребна е голема брзина на течноста за ладење;
в) една од течностите за ладење има премногу ниска температура.
17. Мешањето на разменувачите на топлина користат ...
а) „жешка“ пареа;
б) „глува“ пареа;
в) топла вода.
18. Кој параметар не е наведен при проектната пресметка на разменувач на топлина?
а) потрошувачка на една од течностите за ладење;
б) почетна и крајна температура на една течност за ладење;
в) почетна температура на втората течност за ладење;
г) површина за размена на топлина.
19. Целта на верификациската пресметка на разменувачот на топлина е да се утврди ...
а) површини за размена на топлина;
б) количината на пренесена топлина;
в) режим на работа на разменувачот на топлина;
г) крајните температури на течностите за ладење.
20. При решавање на проблеми за избор на оптимален разменувач на топлина, критериумот за оптималност најчесто е ...
а) економска ефикасност на уредот;
б) масата на апаратот;
в) потрошувачка на течноста за ладење.
21. Во разменувач на топлина со школка и цевки, препорачливо е да се насочи течноста за ладење што ослободува загадувачи ...
а) во просторот на цевката;
б) во меѓуцевниот простор.
Тестови за лекција бр.3
1. Кој услов е неопходен за процесот на испарување?
а) температурна разлика;
б) пренос на топлина;
в) температура над 0 o C.
2. Топлината потребна за испарување најчесто се снабдува ...
а) димни гасови;
б) заситена водена пареа;
в) течност што врие;
г) кој било од горенаведените методи.
3. Пареата што се создава при испарувањето на растворите се нарекува..
а) греење;
б) заситен;
в) прегреан;
г) секундарни.
4. Најмалку економичен начин е да се испари ...
а) под прекумерен притисок;
б) под вакуум;
в) под атмосферски притисок.
5. Испарувањето под позитивен притисок најчесто се користи за отстранување на растворувачот од ...
а) термички стабилни раствори;
б) термички нестабилни раствори;
в) какви било решенија.
6. Дополнителна пареа е….
а) свежа пареа доставена до првата зграда;
б) секундарна пареа што се користи за загревање на следното куќиште;
в) секундарна пареа што се користи за други потреби.
7. Кај континуираните испарувачи хидродинамичката структура на протоците е блиску до ...
а) идеални модели на мешање;
б) модели на идеално поместување;
в) модел на ќелија;
г) модел на дифузија.
8. При процесот на испарување, точката на вриење на растворот ...
а) останува непроменет;
б) се намалува;
в) се зголемува.
9. При испарување, како што се зголемува концентрацијата на растворот, вредноста на коефициентот на пренос на топлина од грејната површина до растворот што врие ...
а) се зголемува;
б) се намалува;
в) останува непроменет.
10. Како се евидентира материјалниот биланс за континуиран процес на испарување?
а) G K = G H + W;
б) G H = G K – W;
в) G H = G K + W;
каде што G H, G K се стапките на проток на почетниот и испарениот раствор, соодветно, kg/s;
W – секундарна излезна пареа, kg/s.
11. Топлинскиот биланс на постројка за испарување обично се користи за да се одреди ...
а) крајна температура на растворот;
б) потрошувачка на пареа за греење;
в) температурни загуби.
12. Движечката сила зад процесот на испарување е ...
а) просечна температурна разлика;
б) вкупна (вкупна) температурна разлика;
в) корисна температурна разлика.
13. Движечката сила на процесот на испарување се наоѓа како разлика помеѓу температурата на грејната пареа и ...
а) почетната температура на растворот;
б) температура на секундарната пареа;
в) температурата на растворот што врие.
14. Температурната депресија е разликата помеѓу ...
а) температури на растворот на средната висина на грејните цевки и на површината;
б) точки на вриење на растворот и чист растворувач;
в) температурите на создадената секундарна пареа и секундарната пареа на крајот од линијата за пареа.
15. Зголемување на температурните загуби...
а) доведува до зголемување на ∆t подот;
б) доведува до намалување на ∆t подот;
в) не влијае на ∆t подот.
16. При процесот на испарување со зголемување на концентрацијата и вискозноста на растворот, вредноста на коефициентот на пренос на топлина ...
а) останува непроменет;
б) се зголемува;
в) се намалува.
17. Циркулацијата на растворот во испарувачот промовира засилување на преносот на топлина, пред се од страната...
а) ѕид за поделба;
б) пареа за загревање;
в) раствор на вриење.
18. За раствори кои не се отпорни на топлина, пожелно е да се користи ...
19. За испарување на високовискозни и кристализирачки раствори, најдобро е да се користи ...
а) испарувачи со природна циркулација;
б) испарувачи со присилна циркулација;
в) испарувачи на филм;
г) испарувачи на меурчиња.
20. Најпогодни за испарување на агресивни течности се ...
а) испарувачи со природна циркулација;
б) испарувачи со присилна циркулација;
в) испарувачи на филм;
г) испарувачи на меурчиња.
Тестови за час бр.4
1. Температура на вриење на растворот во второто тело на постројката за испарување со повеќе ефекти...
а) еднаква на точката на вриење на растворот во првото тело;
б) повисоко отколку во првата зграда;
в) пониско отколку во првата зграда.
2. На која слика е прикажан испарувач противпроток?
А) 
б) 
3. Колкава е количината на грејна пареа што влегува во куќиштето за повеќекратно испарување m?
а) ∆ m = W m -1 - E m -1;
б) ∆ m = E m -1 - W m -1;
в) ∆ m = W m -1 + E m -1 .
каде W m -1 – количина на вода;
E m -1 – дополнителна пареа.
4. Секундарна пареа од последната зграда...
а) оди за технолошки потреби;
б) пумпа во првото куќиште;
в) се испушта во барометрискиот кондензатор.
5. Бројот на згради за повеќекратна инсталација за испарување се одредува ...
а) износот на трошоците за спроведување на процесот;
б) трошоци за амортизација;
в) трошоци за производство на пареа;
г) причините наведени во а), б) и в).
6. Недостатоците на дизајнот со директен проток на постројката за испарување со повеќе ефекти се ...
а) намалување на точката на вриење и намалување на концентрацијата на растворот од првото тело на следното;
б) зголемување на точката на вриење и намалување на концентрацијата на растворот од првото тело до следното;
в) зголемување на точката на вриење и зголемување на концентрацијата на растворот;
г) намалување на точката на вриење и зголемување на концентрацијата на растворот.
7. Инсталациите со повеќе тела може да се ...
а) директно;
б) контраструја;
в) комбинирано;
г) сето горенаведено.
8. Вкупната грејна површина на испарувачот со двојна обвивка може да се изрази како ...
А) 
;
б) 
;
V) 
.
9. Предностите на постројката за испарување со повеќе ефекти се ...
а) растворот тече по гравитација;
Се вчитува...
