Gjatë projektimit të instalimeve për kryerjen e proceseve standarde të teknologjisë kimike, zgjedhjes së parimit të llogaritjes dhe pajisjeve të nevojshme, proceset kimike kanë rëndësi parësore.

Proceset dhe aparatet bazë të teknologjisë kimike

Të gjitha të dhënat e referencës dhe informacioni i përgjithshëm në lidhje me prodhimin kimik përmbahen në manualin e projektimit të redaktuar nga Yu.I.

Manuali shpjegon:

• për llogaritjet e pajisjeve të shkëmbimit të nxehtësisë dhe transferimit të masës;
• mbi funksionimin e impianteve të avullimit, korrigjimit dhe adsorbimit;
• për llogaritjet mekanike të përbërësve dhe pjesëve kryesore të pajisjeve kimike;
• në lidhje me llogaritjet hidraulike.

Publikimi përmban parimet e funksionimit të njësive të ndarjes së membranës dhe të dhëna për kristalizimin.

Llojet e proceseve dhe teknologjive kimike

Teknika dhe pajisje të ndryshme përdoren për të prodhuar produkte të gatshme dhe substanca të ndërmjetme duke përpunuar kimikisht lëndën fillestare. Shumica e operacioneve bazohen në transferimin e disa substancave.

Bazuar në qëllimin dhe funksionimin e ardhshëm, dallohen llojet e mëposhtme të proceseve:

• ato hidromekanike përdoren për ndarjen mekanike të përzierjeve heterogjene të lëngjeve dhe gazeve, pastrimin e tyre nga grimcat e ngurta, për shembull, vendosjen dhe sedimentimin në një centrifugë;
• termike, të cilat bazohen në transferimin e nxehtësisë (avullim, kondensim, ngrohje, ftohje);
• transferimi i masës përfshin transferimin e materies me transferimin e kombinuar të momentit dhe nxehtësisë (thithja, adsorbimi);
• kimike dhe biokimike ndodhin kur përmbajtja dhe vetitë kimike ndryshojnë (reaksionet jonike, glikoliza, fermentimi).

Proceset teknologjike ndahen në:

• periodike;
• e vazhdueshme;
• të kombinuara.

Proceset periodike nuk ndodhin vazhdimisht, pasi ndodh shtrimi ciklik i materialeve fillestare. Ngarkimi i kombinuar i lëndëve të para dhe shkarkimi i produkteve karakterizon një proces të vazhdueshëm. Proceset e kombinuara përbëhen nga dy lloje operacionesh ose disa faza të veçanta së bashku.

Në prodhimin kimik, theksi vihet në përdorimin e proceseve të vazhdueshme që janë plotësisht të mekanizuara dhe të kontrolluara duke përdorur automatizimin. Proceset e vazhdueshme janë më praktike sesa proceset grupore. Në një proces të vazhdueshëm, për shkak të rrjedhës së vazhdueshme të operacioneve, kostot financiare, të burimeve dhe të punës reduktohen.

Proceset e kursimit të energjisë dhe burimeve në teknologjinë kimike

Një grup masash për përdorimin e kujdesshëm dhe efikas të elementeve të prodhimit përbën ruajtjen e energjisë dhe burimeve, që arrihet nëpërmjet përdorimit të metodave të ndryshme:

• reduktimin e intensitetit të kapitalit dhe konsumit të produkteve të gatshme;
• rritja e produktivitetit;
• rritjen e cilësisë së produktit.

Masat e kursimit të burimeve bëjnë të mundur sigurimin e prodhimit të produkteve të gatshme me një përdorim minimal të karburantit dhe lëndëve të tjera të para, përbërësve, karburantit, ajrit, ujit dhe burimeve të tjera për nevoja teknologjike.

Teknologjitë e kursimit të burimeve përfshijnë:

• sistem i mbyllur i furnizimit me ujë;
• përdorimi i burimeve dytësore;
• riciklimi i mbetjeve.

Teknologjitë e kursimit të burimeve kursejnë përdorimin e materialeve dhe zvogëlojnë ndikimin e faktorëve të dëmshëm të prodhimit në mjedis.

Projektimi dhe llogaritja e proceseve dhe aparaturave të teknologjisë kimike

Llogaritjet dhe dizajni i pajisjeve kimike vazhdojnë në sekuencën e mëposhtme:

• analizohen të dhënat fillestare, zbulohet drejtimi i procesit;
• përpilohet një bilanc material dhe përcaktohen vlerat sasiore të flukseve materiale. Bilanci material është identiteti i hyrjes dhe daljes së flukseve masive të elementeve në një pjesë të pajisjes;
• Bazuar në bilancin e nxehtësisë, përcaktohet konsumi i nxehtësisë në reaksion ose konsumi i ftohësit. Bilanci i nxehtësisë paraqet barazinë e hyrjes dhe daljes së rrjedhave të nxehtësisë në pajisje;
• forca lëvizëse e procesit përcaktohet në bazë të ligjit të ekuilibrit;
• llogaritet koeficienti i shpejtësisë K, i cili është në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e operacionit përkatës;
• madhësia e aparatit llogaritet sipas ligjit kryesor kinetik. Kjo madhësi më së shpeshti korrespondon me sipërfaqen e pajisjes. Bazuar në vlerën e llogaritur, duke përdorur katalogë të veçantë ose normalë, zgjidhni madhësinë standarde më të afërt të pajisjes që po projektohet.

Kompanitë me grupe kërkimore të proceseve kimike

Kompanitë me grupe kërkimore të proceseve kimike janë organizata të mëdha me staf të madh ekspertësh kimikë. Një organizatë e tillë është Modcon Systems, e cila zhvillon produkte, kryen politika teknike për të mbështetur të gjitha llojet e aktiviteteve kërkimore dhe gjithashtu kryen optimizimin e plotë të procesit në fushat e rafinimit të naftës, tubacioneve, bioteknologjisë dhe kimisë.

Kompleksi laboratorik i qendrës kërkimore dhe inxhinierike të Grupit të Kompanive Mirrico përfshin laboratorë kërkimi dhe testimi që zhvillojnë lloje të reja produktesh dhe teknologjish për qëllime të ndryshme.

SRC GC "Mirrico" përfshin laboratorët e mëposhtëm të kërkimit të industrisë (SRL):

• Laboratori Kërkimor "Reagentët për Shpim dhe Prodhim";
• Laboratori Kërkimor i Divizionit “Nxjerrja”;
• Laboratori Kërkimor i Rafinimit të Naftës dhe Gazit dhe Petrokimisë “Proceset”;
• Laboratori Kërkimor "Lëngjet dhe teknologjitë e shpimit";
• NIL "Uji".

Prodhuesit e aparateve kimike

Për të zbatuar transformimet kimike në fushën petrokimike, nevojiten reaktorë dhe aparatura kimike. Një reaktor kimik është një pajisje me tre mure, e cila është nën presion ose vakum me metoda të ndryshme ngrohjeje dhe ka mikser me shpejtësi të lartë dhe me shpejtësi të ulët. Bazuar në temperaturën e ngrohjes dhe nevojën për ta kontrolluar atë, zgjidhet ftohësi.

Fabrika YuVS është e angazhuar në zhvillimin dhe prodhimin e reaktorëve të dizajneve të ndryshme, bazuar në nivelin e reagimit në pajisje, gjendjen fizike të përbërësve, regjimin e kërkuar të nxehtësisë, presionin, vëllimin dhe natyrën e procesit. Për të përshpejtuar procesin e transferimit termik dhe masiv, reaktorët janë të pajisur me elementë shtesë që përzihen. Cilësia e pajisjeve të prodhuara kontrollohet rreptësisht për shkak të rritjes së masave paraprake të sigurisë. Forca mekanike, rezistenca ndaj veprimit korroziv të lëndëve të para të përpunuara dhe karakteristikat fizike përkatëse janë kërkesat për reaktorët kimikë.

Një kompani tjetër, SibMashPolymer LLC, projekton dhe prodhon reaktorë kimikë, si dhe ofron garanci për cilësinë e lartë të pajisjeve të prodhuara. Kompania teston produktet e saj në një laborator të pajisur me testim radiografik të pajisjeve.

Shoqata industriale "Khimstroyproekt" prodhon shkëmbyes të kursimit të energjisë dhe nxehtësisë në përputhje me kriteret e Rregulloreve Teknike të Unionit Doganor "Për sigurinë e pajisjeve që funksionojnë nën presion të tepërt" (TR CU 032/2013).

Paraqitja e punës suaj të mirë në bazën e njohurive është e lehtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar në http://www.allbest.ru/

Proceset dhe aparatet e teknologjisë kimike

1. Lënda dhe objektivat e lëndës “Proceset dhe aparatet e teknologjisë kimike”

1.1 Objektivat e kursit PACT

1.2 Klasifikimi i proceseve kryesore të teknologjisë kimike

2. Bazat teorike të proceseve të teknologjisë kimike

2.1 Ligjet bazë të shkencës për proceset dhe aparatet

2.2 Dukuritë e transferimit

3. Ligjet e ekuilibrit termodinamik

4. Transferimi i momentit

Literatura bazë

1. Lënda dhe objektivat e lëndës “Proceset dhe aparatet e teknologjisë kimike”

Proceset kuptohen si ndryshime në gjendjen e substancave natyrore dhe teknologjike që ndodhin në kushte të caktuara. Proceset mund të ndahen në ato natyrore (këto përfshijnë avullimin e ujit nga sipërfaqet e rezervuarëve, ngrohjen dhe ftohjen e sipërfaqes së tokës, etj.), studimi i të cilave është objekt dhe detyrë e fizikës, kimisë, mekanikës dhe të tjera natyrore. shkencat, dhe proceset industriale ose teknologjike, studimi i të cilave përbën lëndën dhe detyrën e teknologjisë (d.m.th., arti, aftësia, shkathtësia).

Teknologjia është shkencë që përcakton kushtet për zbatimin praktik të ligjeve të shkencave natyrore (fizikë, kimi...), d.m.th. një grup metodash të përpunimit, prodhimit, ndryshimit të gjendjes, vetive, përbërjes së një substance, formës së lëndës së parë, materialit ose produktit gjysëm të gatshëm të kryera në procesin e prodhimit. Teknologjia e prodhimit përfshin një sërë procesesh të ngjashme fizike dhe fiziko-kimike të karakterizuara nga ligje të përgjithshme. Këto procese në industri të ndryshme kryhen në pajisje të ngjashme në parimin e funksionimit. Proceset dhe aparatet e zakonshme për degë të ndryshme të industrisë kimike quhen proceset dhe aparatet bazë të teknologjisë kimike.

Disiplina PACT përbëhet nga dy pjesë:

· bazat teorike të teknologjisë kimike;

· proceset dhe aparatet standarde të teknologjisë kimike.

Pjesa e parë përshkruan parimet e përgjithshme teorike të proceseve tipike; bazat e metodologjisë së qasjes në zgjidhjen e problemeve teorike dhe aplikative; analiza e mekanizmit të proceseve kryesore dhe identifikimi i modeleve të përgjithshme të shfaqjes së tyre; janë formuluar metoda të përgjithësuara të modelimit fizik dhe matematikor dhe të llogaritjes së proceseve dhe aparateve. aparate kimike teknologjike termodinamike

Pjesa e dytë përbëhet nga tre seksione kryesore:

· proceset dhe pajisjet hidromekanike;

· proceset dhe pajisjet termike;

· proceset dhe aparatet e transferimit të masës.

Këto seksione ofrojnë justifikim teorik për çdo proces tipik teknologjik, diskutojnë dizajnet bazë të pajisjeve dhe metodologjinë për llogaritjen e tyre.

1.1 Objektivat e kursit PACT

1. Përcaktimi i regjimit teknologjik optimal për kryerjen e proceseve teknologjike kimike në pajisje specifike.

2. Llogaritja dhe projektimi i projektimit të pajisjeve për kryerjen e procesit teknologjik.

1.2 Klasifikimi i proceseve kryesore të teknologjisë kimike

Në varësi të ligjeve që përcaktojnë shpejtësinë e proceseve, ato ndahen në pesë grupe:

Proceset hidrodinamike, shpejtësia e të cilave përcaktohet nga ligjet e hidromekanikës (lëvizja e lëngjeve, ngjeshja dhe lëvizja e gazeve, ndarja e sistemeve heterogjene të lëngshme dhe gazit - vendosja, filtrimi, centrifugimi, etj.).

Proceset termike, shpejtësia e të cilave përcaktohet nga ligjet e transferimit të nxehtësisë (ngrohja, ftohja, kondensimi i avullit, avullimi).

Proceset e transferimit të masës, shpejtësia e të cilave përcaktohet nga ligjet e transferimit të masës nga një fazë në tjetrën përmes ndërfaqes së fazës (thithja, korrigjimi, nxjerrja, etj.).

Proceset kimike. Shpejtësia e proceseve kimike përcaktohet nga ligjet e kinetikës kimike.

Proceset mekanike përshkruhen nga ligjet e mekanikës së ngurtë dhe përfshijnë bluarjen, transportin, klasifikimin (klasifikimin sipas madhësisë) dhe përzierjen e lëndëve të ngurta.

Të gjitha proceset sipas metodës së organizimit ndahen në periodike, të vazhdueshme dhe të kombinuara. Proceset periodike zhvillohen në të njëjtin aparat, por në kohë të ndryshme. Proceset e vazhdueshme ndodhin njëkohësisht, por ndahen në hapësirë.

Proceset e teknologjisë kimike mund të jenë të palëvizshme (të qëndrueshme) dhe jo të palëvizshme (të paqëndrueshme).

Nëse parametrat (temperatura, presioni, etj.) të procesit ndryshojnë me ndryshimet në koordinatat hapësinore në aparat, duke mbetur konstante në kohë në çdo pikë (hapësirë) të aparatit - një proces në gjendje të qëndrueshme. Nëse parametrat e procesit janë funksione të koordinatave dhe ndryshojnë në çdo moment në kohë - një proces i paqëndrueshëm.

Një proces i kombinuar është ose një proces i vazhdueshëm, fazat individuale të të cilit kryhen periodikisht, ose një proces grupor, një ose më shumë faza të të cilit kryhen vazhdimisht.

Shumica e proceseve teknologjike kimike përfshijnë disa faza vijuese. Zakonisht një nga fazat vazhdon më ngadalë se të tjerët, duke kufizuar shpejtësinë e të gjithë procesit. Për të rritur shpejtësinë e përgjithshme të procesit, është e nevojshme të ndikohet, para së gjithash, në fazën e kufizimit të normës. Nëse fazat e procesit ecin paralelisht, atëherë është e nevojshme të ndikohet në fazën më produktive, pasi ajo është kufizuese. Njohja e fazës kufizuese të procesit na lejon të thjeshtojmë përshkrimin e procesit dhe të intensifikojmë procesin.

2. Bazat teorike të proceseve të teknologjisë kimike

2.1 Ligjet bazë të shkencës për proceset dhe aparatet

Baza teorike e shkencës së proceseve dhe aparateve të teknologjisë kimike janë ligjet e mëposhtme themelore të natyrës:

Ligjet e ruajtjes së masës, momentit dhe energjisë (substancës), sipas të cilave ardhja e një lënde është e barabartë me konsumin e saj. Ligjet e ruajtjes marrin formën e ekuacioneve të bilancit, përpilimi i të cilave është një pjesë e rëndësishme e analizës dhe llogaritjes së proceseve teknologjike kimike.

Ligjet e transferimit të masës, momentit dhe energjisë përcaktojnë densitetin e fluksit të çdo substance. Ligjet e transferimit bëjnë të mundur përcaktimin e intensitetit të proceseve në vazhdim dhe, në fund të fundit, produktivitetit të pajisjeve të përdorura.

Ligjet e ekuilibrit termodinamik përcaktojnë kushtet në të cilat përfundon transferimi i çdo substance. Gjendja e sistemit në të cilin nuk ka proces të pakthyeshëm të transferimit të substancave quhet ekuilibër. Njohja e kushteve të ekuilibrit bën të mundur përcaktimin e drejtimit të procesit të transferimit, kufijve të rrjedhës së procesit dhe madhësisë së forcës lëvizëse të procesit.

2.2 Dukuritë e transferimit

Çdo proces i teknologjisë kimike shkaktohet nga transferimi i një ose më shumë llojeve të substancave: masa, momenti, energjia. Do të shqyrtojmë mekanizmat e transferimit të substancës, kushtet në të cilat ndodh transferimi, si dhe ekuacionet e transferimit për çdo lloj lënde.

Mekanizmat e Transferimit

Ekzistojnë tre mekanizma të transferimit të substancave: molekular, konvektiv dhe turbulent. Transferimi i energjisë mund të ndodhë edhe nëpërmjet rrezatimit.

Mekanizmi molekular. Mekanizmi molekular i transferimit të substancave përcaktohet nga lëvizja termike e molekulave ose grimcave të tjera mikroskopike (jonet në elektrolite dhe kristale, elektronet në metale).

Mekanizmi konvektiv. Mekanizmi konvektiv i transferimit të substancave përcaktohet nga lëvizja e vëllimeve makroskopike të mediumit në tërësi. Bashkësia e vlerave të një sasie fizike, e përcaktuar në mënyrë unike në çdo pikë të një pjese të hapësirës, ​​quhet fusha e kësaj sasie (fusha e densitetit, përqendrimet, presionet, shpejtësitë, temperaturat, etj.).

Lëvizja e vëllimeve makroskopike të mediumit çon në transferimin e masës Me, impuls Me dhe energji sE vëllimi i njësisë ( Me - dendësia ose masa e një njësie vëllimi, cW- impulsi i vëllimit të njësisë, MeE- energjia e një njësie vëllimi).

Në varësi të arsyeve që shkaktojnë lëvizjen konvektive, dallohen konvekcioni i lirë dhe i detyruar. Transferimi i një lënde në kushtet e konvekcionit të lirë është për shkak të ndryshimit të densitetit në pika të ndryshme të vëllimit të mediumit për shkak të ndryshimeve në temperaturat në këto pika. Konvekcioni i detyruar ndodh kur i gjithë vëllimi i mediumit detyrohet të lëvizë (për shembull, nga një pompë ose në rastin e përzierjes së tij me një përzierës).

Mekanizëm turbulent. Mekanizmi i transportit turbulent zë një vend të ndërmjetëm midis mekanizmave molekularë dhe konvektivë për sa i përket shkallës hapësinore-kohore. Lëvizja turbulente ndodh vetëm në kushte të caktuara të lëvizjes konvektive: distancë e mjaftueshme nga ndërfaqja e fazës dhe heterogjeniteti i fushës së shpejtësisë.

Me shpejtësi të ulët të lëvizjes së mediumit (gaz ose lëng) në lidhje me kufirin e fazës, shtresat e tij lëvizin rregullisht, paralelisht me njëra-tjetrën. Kjo lëvizje quhet laminar. Nëse inhomogjeniteti i shpejtësisë dhe distanca nga kufiri i fazës tejkalojnë një vlerë të caktuar, stabiliteti i lëvizjes cenohet. Zhvillohet një lëvizje e parregullt kaotike e vëllimeve individuale të mediumit (vorticave). Kjo lëvizje quhet turbulente.

Studimet e para të mënyrave të lëvizjes u kryen në 1883 nga fizikani anglez O. Reynolds, i cili studioi lëvizjen e ujit në një tub. Me lëvizjen laminare, një rrjedhë e hollë e ngjyrosur nuk përzihej me masën kryesore të lëngut në lëvizje dhe kishte një trajektore të drejtë. Me rritjen e shpejtësisë së rrjedhës ose diametrit të tubit, rrjedha fitoi një lëvizje të ngjashme me valën, e cila tregon shfaqjen e shqetësimeve. Me një rritje të mëtejshme të parametrave të mësipërm, rryma u përzie me pjesën më të madhe të lëngut dhe treguesi me ngjyrë u la në të gjithë seksionin kryq të tubit.

Koncepti i shkallës së turbulencës, i cili përcakton madhësinë e vorbullave, përdoret këtu. Për dallim nga, për shembull, molekulat, vorbullat nuk janë të qëndrueshme, qartësisht të kufizuara në formacionet hapësinore. Ato lindin, kalbet në vorbulla më të vogla dhe shuhen me kalimin e energjisë në nxehtësi (shpërndarja e energjisë). Prandaj, shkalla e turbulencës është një vlerë statistikore mesatare. Qasje të ndryshme për të përshkruar lëvizjen e turbullt janë të mundshme.

Një qasje konsiston në mesataren e përkohshme të vlerave të sasive fizike (shpejtësitë, përqendrimet, temperaturat) në intervale që tejkalojnë ndjeshëm periudhat karakteristike të pulsimeve edhe të vorbullave në shkallë të gjerë.

3. Ligjet e ekuilibrit termodinamik

Nëse sistemi është në një gjendje ekuilibri, atëherë manifestimet makroskopike të transferimit të substancave nuk vërehen. Pavarësisht lëvizjes termike të molekulave, secila prej të cilave transferon masën, momentin dhe energjinë, nuk ka rrjedha makroskopike të substancës për shkak të probabilitetit të barabartë të transferimit në çdo drejtim.

Ekuilibri në një sistem njëfazor, që nuk i nënshtrohet forcave të jashtme, vendoset kur vlerat në secilën pikë të hapësirës së sasive makroskopike që karakterizojnë vetitë e sistemit janë të barabarta: shpejtësia -

(x,y,z,t) = konst;

temperatura - T(x,y,z,t) = konst; potencialet kimike të komponentëve

- m i(x,y,z,t) = konst.

Mund të dallojmë veçmas kushtet e ekuilibrit hidromekanik, termik dhe të përqendrimit.

Bilanci hidromekanik:

Ekuilibri termik (termik):

T=konst;

Ekuilibri i përqendrimit:

mi=konst,

Këtu është operatori diferencial nabla

Kushti për shfaqjen e proceseve të transferimit dhe shfaqjen e flukseve makroskopike të masës, momentit dhe energjisë është mosekuilibri i sistemit. Drejtimi i proceseve të transferimit përcaktohet nga dëshira spontane e sistemit në një gjendje ekuilibri, d.m.th. proceset e transferimit çojnë në barazimin e shpejtësisë, temperaturës dhe potencialeve kimike të komponentëve të sistemit. Inhomogjenitetet e këtyre madhësive janë kushte të domosdoshme për shfaqjen e proceseve të transferimit dhe quhen forcat lëvizëse.

Për të kryer procesin, është e nevojshme që sistemi të largohet nga një gjendje ekuilibri, d.m.th. ushtrojnë ndikim nga jashtë. Kjo është e mundur për shkak të furnizimit me masë ose energji të sistemit ose veprimit të forcave të jashtme. Për shembull, vendosja ndodh në fushën e gravitetit, avullimi ndodh kur furnizohet nxehtësia dhe thithja ndodh kur një absorbues futet në sistem.

Ekuacionet e transportit

Rrjedha e substancës- sasia e substancës e transferuar për njësi të kohës përmes një njësie sipërfaqeje.

Transferimi masiv

Mekanizmi konvektiv. Rrjedha e masës për shkak të mekanizmit konvektiv lidhet me shpejtësinë konvektive nga relacioni i mëposhtëm

[kg/m 2 s] (2)

Shpesh është më i përshtatshëm për të përdorur një rrjedhë të lëndës sesa në masë

[kmol/m 2 s] (3)

Këtu m i- masa molare e komponentit i[kg/kmol], c i- përqendrimi molar [kmol/m3].

Mekanizmi molekular. Ligji bazë i mekanizmit molekular të transferimit të masës është ligji i parë i Fick-ut, i cili për një sistem me dy komponentë ka formën:

, n=2 (4)

Ku D ij- koeficienti i difuzionit binar (reciprok) D ij= D ji) .

Mekanizëm turbulent. Transferimi i masës turbulente mund të konsiderohet në analogji me transferimin molekular si pasojë e lëvizjes kaotike të vorbullave. Prezantohet koeficienti i difuzionit turbulent D T, në varësi si nga vetitë e mediumit ashtu edhe nga johomogjeniteti i shpejtësisë dhe largësia nga sipërfaqja ndërfazore.

. (5)

Raporti i koeficientëve të difuzionit turbulent dhe molekular në rajonin afër murit arrin D T/D i ~ 10 2 - 10 5 .

Transferimi i energjisë

Energjia e një sistemi mund të ndahet në mikroskopike dhe makroskopike. Mikroskopik, i cili është një masë e energjisë së brendshme të vetë molekulave, lëvizjes termike dhe ndërveprimit të tyre, quhet energjia e brendshme e sistemit ( U). Energjia makroskopike përbëhet nga energjia kinetike ( E k), shkaktuar nga lëvizja konvektive e mediumit dhe energjia potenciale e sistemit në fushën e forcave të jashtme ( E n). Kështu, energjia totale e sistemit për njësi masë mund të përfaqësohet

E" = U" + E" k+ E" n[J/kg] (6)

I pari tregon energjinë për njësi masë.

Energjia mund të transferohet në formën e nxehtësisë ose punës. Nxehtësia është një formë e transferimit të energjisë në nivel mikroskopik, puna është në nivelin makroskopik.

Mekanizmi konvektiv. Rrjedha e energjisë e transferuar nga mekanizmi konvektiv ka formën

[J/m2s] = [W/m2] (7)

Kjo është sasia e energjisë e transferuar nga një vëllim makroskopik në lëvizje për njësi të kohës përmes një sipërfaqeje njësi.

Mekanizmi molekular. Mekanizmi molekular kryen transferimin e energjisë në nivel mikroskopik, d.m.th. në formën e nxehtësisë. Rrjedha e nxehtësisë për shkak të mekanizmit molekular në kushtet e ekuilibrit mekanik dhe të përqendrimit mund të përfaqësohet

, (8)

ku është koeficienti i përçueshmërisë termike molekulare [W/mK].

Ky ekuacion quhet Ligji i Furierit.

Mekanizëm turbulent. Transferimi turbulent i energjisë mund të konsiderohet në analogji me transferimin molekular duke futur koeficientin e përçueshmërisë termike turbulente

T (9)

Si dhe koeficienti i difuzionit turbulent T do të përcaktohet nga vetitë e sistemit dhe mënyra e lëvizjes. Rrjedha totale e energjisë në kornizën e referencës laboratorike mund të shkruhet

.

4. Transferimi i momentit

Transporti konvektiv. Le të shqyrtojmë rastin kur mediumi lëviz me një shpejtësi të caktuar konvektive W x në drejtim të boshtit X. Në këtë rast, impulsi ose momenti i një njësie vëllimi do të jetë i barabartë me W x. Pastaj sasia e lëvizjes W x, transferuar për shkak të mekanizmit konvektiv në drejtim të boshtit X për njësi të kohës nëpër një sipërfaqe njësi do të jetë e barabartë me

= [Pa] (10)

X, i transferuar për njësi të kohës përmes një sipërfaqeje njësi përgjatë boshtit Y, do të jetë i barabartë

(11)

Në mënyrë të ngjashme, transferimi i momentit në të gjitha drejtimet jep 9 komponentë të tensorit të fluksit të momentit konvektiv,

(12)

(13)

Transferimi molekular. Sasia e lëvizjes së drejtuar përgjatë boshtit X, (W x), i lëvizshëm në aksi Y për njësi të kohës përmes një sipërfaqe njësi për shkak të mekanizmit molekular, mund të përfaqësohet si

(14)

Ku m[Pa s] dhe [m2/s] janë përkatësisht koeficientët e viskozitetit molekular dinamik dhe kinematik. Ky ekuacion quhet Ligji i viskozitetit i Njutonit. Nëse koeficientët e viskozitetit nuk varen nga vlera e derivatit W x/ y, d.m.th. varësia xy nga W x/ y lineare, mediumi quhet Njutonian. Nëse ky kusht nuk plotësohet - jo Njutonian. Këto të fundit përfshijnë polimere, pasta, suspensione dhe një sërë materialesh të tjera të përdorura në industri.

Transport i turbullt. Transferimi i momentit për shkak të mekanizmit të turbullt mund të konsiderohet në analogji me atë molekular.

(15)

Ku m T Dhe T- koeficientët dinamikë dhe kinematikë të viskozitetit turbulent, të përcaktuar nga vetitë e mediumit dhe mënyra e lëvizjes T~D T.

Fluksi total i pulsit mund të shkruhet

(16),

ku është tensori i stresit viskoz, elementët e të cilit përfshijnë transferimin e momentit molekular dhe turbulent

(17).

Pra, merren parasysh ekuacionet për transferimin e masës, energjisë dhe momentit. Është e lehtë të shihet analogjia e këtyre ekuacioneve. Rrjedha konvektive paraqet produktin e substancës së transportuar në një njësi vëllimi (Me,E", Me) te shpejtësia konvektive. Rrjedhat për shkak të mekanizmave molekularë ose të turbullt janë produkt i koeficientit përkatës të transferimit (D, m, m T) mbi forcën lëvizëse të procesit. Kjo analogji ju lejon të përdorni rezultatet e studimit të disa proceseve për të përshkruar të tjerët.

Literatura bazë

1. Dytnersky Yu.I. Proceset dhe aparatet e teknologjisë kimike. M.: Kimi, 2002. T.1-400 f. T.2-368 f.

2. Kasatkin A.G. Proceset dhe aparatet bazë të teknologjisë kimike. botimi i 9-të. M.: Khimiya, 1973. 750 f.

3. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Shembuj dhe detyra për lëndën për proceset dhe aparatet e teknologjisë kimike. L.: Kimi, 1987. 576 fq.

4. Razinov A.I., Dyakonov G.S. Dukuritë e transferimit. Kazan, Shtëpia botuese KSTU, 2002. 136 f.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Klasifikimi i përgjithshëm i proceseve kryesore të teknologjisë kimike. Informacione të përgjithshme për hidraulikën, rrjedhën e lëngjeve ideale. Ekuacionet diferenciale të ekuilibrit të Euler dhe Bernoulli. Lëvizja laminare dhe e turbullt e lëngut. Ekuacioni i vazhdimësisë së rrjedhës.

prezantim, shtuar 29.09.2013


Koncepti i teknologjisë kimike dhe petrokimisë. Mbledhësit e pluhurit ciklon si një mjet teknologjik për mbështetjen e procesit. Parimet e funksionimit, formulat për llogaritjen e karakteristikave të instalimit. Dizajni dhe efikasiteti i funksionimit të tij, avantazhet dhe disavantazhet.

prezantim, shtuar 09/10/2014


Përpunimi i lëndëve të para dhe prodhimi i produkteve që shoqërohen me ndryshime në përbërjen kimike të substancave. Lënda dhe detyrat kryesore të teknologjisë kimike. Përpunimi i hidrokarbureve, instalimi i furrës së koksit. Ngarkimi i furrave me ngarkesë qymyri.

raporti i praktikës, shtuar më 29.01.2011


Rishikimi i proceseve mekanike të teknologjisë kimike: klasifikimi, bluarja, presimi, dozimi. Karakteristikat e procesit dhe metodat e përzierjes. Llojet e përzierjes. Struktura dhe përdorimi i tehut, fletës, helikës, turbinës dhe mikserëve specialë.

puna e kursit, shtuar 01/09/2013


Skema e veprimit të proceseve të permit në flokë. Ndryshimet në strukturën e flokëve gjatë perm. Efekti i barnave shtesë për të përmirësuar cilësinë e perm. Grupet e produkteve perm dhe karakteristikat e tyre.

prezantim, shtuar 27.03.2013


Qëllimet dhe procedura për kryerjen e punës laboratorike, përpunimin e të dhënave eksperimentale dhe hartimin e raporteve për studimin e një instalimi të freonit me kompresim, hidrodinamikën dhe procesin e ndarjes së pezullimeve, bluarjes së materialeve të ngurta dhe studimit të procesit të transferimit të nxehtësisë.

manual trajnimi, shtuar 12/09/2011


Studimi i modeleve të zhvillimit dhe themelet e standardizimit të teknologjisë. Konsiderimi i veçorive të proceseve teknologjike në fushat kimike, metalurgjike, inxhinieri mekanike dhe ndërtim. Analiza e teknologjive të avancuara për informatizimin e prodhimit.

kurs leksionesh, shtuar 17.03.2010


Studimi i ligjeve të shkencës për proceset e prodhimit të ushqimit. Shqyrtimi i proceseve mekanike, hidromekanike dhe transferimit të masës duke përdorur shembullin e funksionimit të pajisjeve për përpunimin e grurit, një mikser të produkteve të lëngshme dhe tharjen në tharëse. Zgjidhja e problemeve themelore.

test, shtuar 07/05/2014


Qëllimi i shërbimit dhe analiza e prodhueshmërisë së dizajnit të produktit. Zhvillimi i procesit të montimit. Arsyetimi i bazave teknologjike. Zhvillimi paraprak i procesit teknologjik të rrugës për prodhimin e pjesës. Llogaritja e kushteve të prerjes.

tezë, shtuar 29.06.2009


Informacion i përgjithshëm në lidhje me shkëmbyesit e nxehtësisë: dizajni i tyre, natyra e proceseve që ndodhin në to. Klasifikimi i shkëmbyesve të nxehtësisë sipas qëllimit, modelit të lëvizjes së bartësit, frekuencës së funksionimit. Projektimet e pajisjeve bazë të sipërfaqes.

Klasifikimi i proceseve dhe aparateve bazë të teknologjisë kimike

Në varësi nga modelet Duke karakterizuar rrjedhën, proceset e teknologjisë kimike ndahen në pesë grupe kryesore.

1. Proceset mekanike , shpejtësia e së cilës lidhet me ligjet e fizikës së gjendjes së ngurtë. Këto përfshijnë: bluarjen, klasifikimin, dozimin dhe përzierjen e materialeve të ngurta me shumicë.

2. Proceset hidromekanike , shpejtësia e rrjedhës së së cilës përcaktohet nga ligjet e hidromekanikës. Këtu përfshihen: ngjeshja dhe lëvizja e gazeve, lëvizja e lëngjeve, e materialeve të ngurta, sedimentimi, filtrimi, përzierja në fazën e lëngshme, fluidizimi etj.

3. Proceset termike , shkalla e rrjedhës së së cilës përcaktohet nga ligjet e transferimit të nxehtësisë. Këto përfshijnë proceset e mëposhtme: ngrohjen, avullimin, ftohjen (natyrale dhe artificiale), kondensimin dhe zierjen.

4. Proceset e transferimit (difuzionit) të masës , intensiteti i të cilit përcaktohet nga shpejtësia e kalimit të një lënde nga një fazë në tjetrën, d.m.th. ligjet e transferimit masiv. Proceset e difuzionit përfshijnë: thithjen, korrigjimin, nxjerrjen, kristalizimin, adsorbimin, tharjen, etj.

5. Proceset kimike lidhur me transformimin e substancave dhe ndryshimet në vetitë e tyre kimike. Shpejtësia e këtyre proceseve përcaktohet nga ligjet e kinetikës kimike.

Në përputhje me ndarjen e listuar të proceseve, aparatet kimike klasifikohen si më poshtë:

– makina bluarëse dhe klasifikuese;

– pajisje hidromekanike, termike, transferuese të masës;

– pajisje për kryerjen e transformimeve kimike – reaktorë.

Nga struktura organizative dhe teknike proceset ndahen në periodike dhe të vazhdueshme.

NË proces periodik fazat (operacionet) individuale kryhen në një vend (pajisje, makinë), por në kohë të ndryshme (Fig. 1.1). NË proces i vazhdueshëm (Fig. 1.2) fazat individuale kryhen njëkohësisht, por në vende të ndryshme (pajisje ose makina).

Proceset e vazhdueshme kanë përparësi të konsiderueshme ndaj proceseve periodike, duke përfshirë mundësinë e specializimit të pajisjeve për çdo fazë, përmirësimin e cilësisë së produktit, stabilizimin e procesit me kalimin e kohës, lehtësinë e rregullimit, aftësitë e automatizimit, etj.

Kur kryeni procese në ndonjë nga pajisjet e listuara, vlerat e parametrave të materialeve të përpunuara ndryshojnë. Parametrat që karakterizojnë procesin janë presioni, temperatura, përqendrimi, dendësia, shpejtësia e rrjedhës, entalpia, etj.

Në varësi të natyrës së lëvizjes së flukseve dhe ndryshimeve në parametrat e substancave që hyjnë në pajisje, të gjitha pajisjet mund të ndahen në tre grupe: pajisje ideale (plot )përzierjen , pajisje ideale (plot )represioni dhe pajisje lloj i ndërmjetëm .

Është më e përshtatshme për të demonstruar tiparet e rrjedhave të strukturave të ndryshme duke përdorur shembullin e shkëmbyesve të vazhdueshëm të nxehtësisë të modeleve të ndryshme. Figura 1.3a tregon një diagram të një shkëmbyesi nxehtësie që funksionon sipas parimit të zhvendosjes ideale. Supozohet se në këtë aparat ka një rrjedhje "pistoni" të rrjedhës pa përzierje. Temperatura e njërit prej ftohësve ndryshon përgjatë gjatësisë së aparatit nga temperatura fillestare në temperaturën përfundimtare si rezultat i faktit se vëllimet e mëvonshme të lëngut që rrjedhin nëpër aparat nuk përzihen me ato të mëparshme, duke i zhvendosur plotësisht ato. Temperatura e ftohësit të dytë supozohet të jetë konstante (avulli kondensues).

Në pajisje përzierje perfekte Vëllimet e mëvonshme dhe të mëparshme të lëngut përzihen në mënyrë ideale, temperatura e lëngut në aparat është konstante dhe e barabartë me temperaturën përfundimtare (Fig. 1.3, b).

Në pajisjet reale, nuk mund të sigurohen as kushtet e përzierjes ideale dhe as zhvendosja ideale. Në praktikë, mund të arrihet vetëm një përafrim mjaft i afërt me këto qarqe, kështu që pajisjet reale janë pajisje të tipit të ndërmjetëm (Fig. 1.3, c).

Oriz. 1.1. Aparatet për kryerjen e një procesi periodik:

1 – lëndët e para; 2 – produkt i gatshëm 3 – avull 4 – ujë ftohës;

Oriz. 1.2. Aparatet për kryerjen e një procesi të vazhdueshëm:

1– këmbyes nxehtësie-ngrohës; 2 – aparat me trazues; 3 – këmbyes nxehtësie-frigorifer; I – lëndët e para; II – produkt i gatshëm III – avull;
V – ujë ftohës

Oriz. 1.3. Ndryshimet e temperaturës kur ngrohni një lëng në pajisje të llojeve të ndryshme: a – zhvendosje e plotë; b – përzierje e plotë; c – lloji i ndërmjetëm

Forca lëvizëse e procesit të ngrohjes së lëngshme në shqyrtim për çdo element të aparatit është ndryshimi ndërmjet temperaturave të avullit ngrohës dhe lëngut të nxehtë.

Dallimi në rrjedhën e proceseve në çdo lloj aparati bëhet veçanërisht i qartë nëse marrim parasysh se si forca lëvizëse e procesit ndryshon në çdo lloj aparati. Nga një krahasim i grafikëve rezulton se forca maksimale lëvizëse ndodh në pajisjet me zhvendosje të plotë, minimalja në pajisjet e përzierjes së plotë.

Duhet të theksohet se forca lëvizëse e proceseve në aparatet ideale të përzierjes që funksionojnë vazhdimisht mund të rritet ndjeshëm duke e ndarë vëllimin e punës të aparatit në një numër seksionesh.

Nëse vëllimi i një aparati ideal përzierës ndahet në n aparate dhe procesi kryhet në to, atëherë forca lëvizëse do të rritet (Fig. 1.4).

Me një rritje të numrit të seksioneve në aparatet ideale të përzierjes, vlera e forcës lëvizëse i afrohet vlerës së saj në aparatet e zhvendosjes ideale dhe me një numër të madh seksionesh (rreth 8-12), forcat lëvizëse në aparatet e të dy llojeve bëhen përafërsisht e njëjtë.

Oriz. 1.4. Ndryshimi i forcës lëvizëse të procesit gjatë ndarjes

Parathënie
Hyrje
1. Lënda e teknologjisë kimike dhe objektivat e kursit
2. Klasifikimi i proceseve
3. Llogaritjet materiale dhe energjitike
Konceptet e përgjithshme të bilancit material. Dilni. Performanca. Intensiteti i proceseve të prodhimit. Bilanci i energjisë. Fuqia dhe efikasiteti.
4. Dimensioni i madhësive fizike
PJESA E PARË. PROCESET HIDRODINAMIKE
Kapitulli i parë. Bazat e hidraulikës
A. Hidrostatikë)