Визначення основних розмірів апарату
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Кафедра машин та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв
Конспект лекцій
Шведа М.П.
з курсу:
«Процеси і апарати машин галузі»
Виконав:
студент 3-го курсу ІХФ
групи ЛН-21
Орленко А.Ю.
Перевірив:
доцент Швед М.П.
Київ 2014
Вступ
У курсі ПАМГ вивчаються фізико-хімічні основи процесів,які використовуються у хімічній технології, а також принципи будови і методи розрахунку апаратів,які використовуються для цих процесів. Виявлення загальних закономірностей протікання процесів і розробка методів розрахунку є основними задачами курсу ПАМГ.
Хімічними називають ті процеси, внаслідок яких одні речовини перетворюються в інші, а фізичними ті, де таких перетворень не відбувається, а змінюються тільки фізичні властивості речовин (тиск,об’єм, концентрація, агрегатний стан, температура).
Умовно хімічну технологію можна поділити на 3 стадії:
I. Підготовка сировини до основного хімічного процесу (подрібнення, класифікація, транспортування, очищення);
II. Хімічний (основний), одні речовини перетворюються в інші;
|
|
|
III. Відділення цільових продуктів від побічних
У ПАМГ вивчається I і III стадіїї.
Лекція 1
В залежності від основних законів, які характеризують швидкість хіміко-технологічних процесів, їх можна розділити на :
Гідромеханічні; теплові; масообміні; хімічні; механічні.
1) Гідромеханічні – це процеси, швидкість яких визначається законами гідродинаміки. До них відносяться переміщення рідин та газів, стискання, розділення рідких та неоднорідних систем, перемішування в рідких середовищах, псевдоскраплення твердого зернистого матеріалу.
2) Теплові процеси протікають зі швидкістю, які визначаються законами теплопередачі. Вони включають нагрів, охолодження, випарювання розчинів, конденсацію пари і сушіння. Всі вище наведені процеси відбуваються при підведенні або відведенні теплоти.
3) Масообміні – характеризуються перенесенням компонентів компонентів початкової суміші всередині фази або із одної фази в іншу шляхом дифузії. Швидкість цих процесів описується законами масопередачі. До цієї групи відносяться : адсорбція, абсорпція, перегонка, ректифікація, екстракція, кристалізація, інколи сушіння.
4) Хімічні процеси – швидкість визначається законами хімічної кінетики і вони відбуваються при перетворенні однієї речовини в іншу.
|
|
|
5) Механічні процеси – подрібнення твердих тіл, транспортування, змішування і класифікація сипучих матеріалів і процеси, які підкоряються законам механіки твердого тіла.
В залежності від способу організації, процеси можна розділити на періодичні і безперервні.
Періодичні процеси проводяться в апаратах, які працюють в циклічному режимі. Цикл починає завантажування вихідної сировини, в апараті відбувається основний процес на протязі якогось часу і в кінці готовий продукт вивантажують з апарату. Розвантаження апарату є закінченням циклу, який потім повторюється. Періодичність процесу характеризується тим, що всі 3 стадії протікають в одному місці, але в різний час.
Безперервні процеси – завантаження і вивантаження з апарату відбувається безперервно. В таких процесах, основний процес – вивантаження. Відбувається одночасно, але в різних місцях. Інколи використовують комбіновані процеси : коли частина відбувається в періодичному режимі, а інша – в безперервному.
Безперервні процеси мають ряд переваг тому, що :
1) Не має перерви у завантаженні і випуску кінцевих продуктів.
|
|
|
2) Більш легка автоматизація і роботизація процесу.
3) Краща сталість процесу і вища якість продукції.
4) Більш низькі капітальні, енергетичні і експлуатаційні показники.
Тому всі багатотонажні виробництва організовуються як безперервні. Проте організація і розробка безперервного процесу більш складна і вимагає більше часу.
Періодичні процеси використовуються в виробництві невеликого масштабу і отриманні дослідних партій.
Аналогія процесів перенесення
Молекули нерухомого середовища завжди прямують до термодинамічної переваги, при цьому хаотично переміщуючись, переносять масу, енергію і імпульс, усереднюючи при цьому потенціал в об’ємі.
Молекулярне перенесення субстанції в процесах і апаратах прийнято характеризувати наступним рівнянням:
(1)
(2)
(3)
(1) – закон Фіка (описує перенос маси)
(2) - теплопровідність
(3)– закон Ньютона (описує перенос імпульса)
З представлених рівнянь видно, що вони записані аналітичними рівняннями, це свідчить про те, що існує аналогія між фізичними різнорідними процесами. Це значить, що при дослідженні теплових, гідродинамічних чи масообмінних процесах, можна використовувати принцип аналогії. Єдина умова, щоб процеси описувалися однаковими по формі запису диференціальними рівняннями.
|
|
|
При визначенні та розрахунку любого апарату, головним є визначення масових і енергетичних потоків, а також розмірів апарату, необхідних для забезпечення заданої продуктивності, або навпаки, визначення продуктивності апарату при відомих розмірах. Перший розрахунок називається проектним, другий – перевірочним.
Для проведення вищеназваних розрахунків використовують рівняння матеріального балансу, які :
1) базуються на законі збереження маси. Тобто кількість речовини, яка поступила в апарат = кількості кількості речовини, яку отримали на виході з апарату.
2) базуються на законі збереження енергії. Тобто кількість енергії, яка ввійшла в процес = кількості енергії, яка вийшла.
3) базується на законі рівноваги – любий процес відбувається до тих пір, поки не настане стан рівноваги.
4) швидкість процесу. Для систем, які не знаходяться у стані рівноваги, обов’язково виникає процес, який намагається привести її у стан рівноваги, при цьому швидкість цього процесу тим більша, чим більше відхилення системи від стану рівноваги.
Характерною величиною рушійної сили є різниця тисків ∆p, концентрація ∆с, різниця температур ∆t.
Визначення основних розмірів апарату
Будова і основні габаритні розміри апарату залежать від типу апарату і продуктивності. При цьому враховується характер процесу, кінетика процесу. Для розрахунку габаритних розмірів застосовують співвідношення:
Де А – основний розмір апарату
Н – кількість електрики, що перероблюється в одиницю часу
К – кінетичний коефіцієнт, який визначає швидкість процесу.
Апарат періодичної дії повинен мати робочий об’єм, достатній для розміщення всієї кількості сировини за одиницю часу
–робочий об’єм, визначає його розміри (d,h)
V – продуктивність
τ- час 
При визначенні кількості необхідних апаратів враховують не тільки час, необхідний для проведення основного процесу, але й час, витрачений на допоміжні процеси
За добу кількість операцій : 
Необхідна кількість апаратів - 
– кількість апаратів з урахуванням резерву
При відомій продуктивності апарата, а також лінійній швидкості середовища, що протікає через нього - площа поперечного перерізу визначається:
Лекція 2
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 236; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!