ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципиальная схема процесса из "Научные основы химической технологии" Алхимики писали для проведения химических реакций длинные, запутанные рецепты, часто дополненные не относящимися к делу замечаниями. Эти рецепты вряд ли сможет расшифровать инженер, работающий в современной химической промышленности.- Он пользуется в своей работе краткими, однозначными и ясными предписаниями, так называемыми технологическими регламентами. Коротким, однозначным и ясным такое указание является лишь тогда, когда оно может быть представлено, например, в виде схемы. [c.16] Если производственный процесс (от исходного сырья до готового продукта) описывается общепринятыми, стандартными символами и обозначениями, то он может быть представлен в виде такой схемы, из которой можно получить необходимые технологические указания (краткие, однозначные и ясные). [c.16] Такая схема обычно называется принципиальной схемой процесса. Она широко распространилась в химической инженерной практике потому, что с ее помощью непрерывность производства становится особенно наглядной. [c.16] Поток на схеме изображается идущим слева направо. [c.17] Символы, которыми обозначается последовательность превращения вещества, должны быть связаны жирной линией в непрерывную цепь, причем направление потока обозначается стрелками, состав и химическая формула пишутся над линией, количества — под нею. Такая схема кратка, доходчива и содержит минимальную необходимую для понимания процесса информацию. Правильно выполненную принципиальную схему можно прочитать и понять без дополнительных пояснений. Принципиальная схема может быть использована для изображения производственного процесса работающего предприятия или для того, чтобы дать проектировщикам первое представление о проектируемом предприятии, однако она не содержит исчерпывающей (количественной) информации ни о работающем, ни о создаваемом производстве. [c.17] Наука о процессах II аппаратах химической технологии имеет прикладной характер, поэтому часто приходится пользоваться разнообразными данными о физических свойствах (плотность, вязкость и т. д.) и состоянии (температура, давление п т. д.) веществ, участвующих в технологическом процессе. Все эти физические величины мог т измеряться в различных единицах. [c.18] Определение физической величины может производиться также по уравнению, выражающему ее связь с другими величинами. Каждое такое определяющее уравнение дает возможность найти только одну производную физическую величину. Существуют, однако, физические величины, которые не могут быть выражены с помощью других величии, т. е. для них невозможно составить ни одного определяющего уравнения (так называемые основные величины). Допустим, что мы располагаем к определяющими уравнениями, содержащими п физических величин (п й). Нетрудно установить, что п — Ь величин из п не могут быть определены, так как для них нет соответствующих определяющих уравнений. Следовательно, п — Н величин в данном случае будут основными. Количество основных физических величин, характерных для отдельных областей науки, различно. [c.18] С помощью основных величин можно выразить все другие производные физические величины. В дальнейшем будут рассматриваться только те используемые в процессах и аппаратах физические величины, для выражения которых достаточно первых четырех основных величин, приведенных в табл. 3-1 (длина, время, масса, температура). [c.18] 4 и 6) основные физические величины будут играть важную роль, обсудим их выбор несколько подробнее. [c.19] Впервые этот вопрос был поставлен в работе Фуэ [1]. Фляйшманн [2] удовлетворительно решил его с помощью теории групп, показав, что величины, используемые в механике, в алгебраическом смысле представляют собой бесконечную свободную абелеву группу (см. Дополнение), а все остальные, лежащие за пределами механики, физические величины могут быть представлены так, что тоже будут удовлетворять требованиям этих групп. [c.19] Показатели степеней в уравнении (3-2) могут быть положительными или отрицательными целыми числами (или нулем). [c.19] Очевидно, что выбор числа основных величин не может быть произвольным. [c.20] Теперь следует уточнить, какие из физических величин можно считать основными. Теория групп дает точный ответ на этот вопрос. Существует не четыре, а более физических величин, которые соответствуют понятию основных величин и могут взаимозамепяться в базовой системе. Следовательно, может существовать несколько базовых систем. [c.20] Элементы базовой системы называют базовыми элементами. Фляйшманн [2] показал, что в том случае, когда группу образуют физические величины, элементы базы и основные величины идентичны. Важно отметить следующее положение теории групп все базовые системы (базы) равноценны друг другу и каждая физическая величина ограниченной группы определяется с помощью любой базовой системы. Принципиально нет ни лучших, ни худших базовых систем. [c.20] В рассмотренном выше случае базовая система состоит из длины, массы, времени и температуры. Можно доказать, что в случае замены одного из четырех образующих элементов (например, массы силой) свойства базы сохранятся. Новая базовая система, состоящая из длины, силы, времени и температуры, будет равноценна первой (в частности, так называемая техническая система МКГСС основана именно на этой базовой системе). Относительно различных систем единиц велось множество дискуссий, но излишне доказывать, что последовательно построенные системы равноценны друг другу и принципиально безразлично, какую из них применять. Следует только избегать недоразумений и непоследовательности внутри системы. [c.20] На основе теории групп было введено понятие размерности. С помощью уравнений (3-3) и (3-4), независимо от единиц измерения, можно установить соотношение между основными и каждой из производных величин (скоростью, ускорением и т. д.). Символическое (буквенное) обозначение этой связи называют размерностью. [c.20] Под размерностью обычно понимают произведение основных величин, показатели степеней которых представляют собой положительные или отрицательные числа (или нуль). Размерность можно считать обобщенной единицей измерения. Например, длина Ь может быть выражена в км, м, см, ярдах, дюймах или других единицах измерения, но если в задаче интересуются не конкретным числовым значением, а лишь качественной зависимостью, то следует оперировать с размерностями. Таким образом, размерность и единица измерения не являются тождественными понятиями. Так, единицами измерения линейной скорости могут быть км/ч, м/сек и т. д.. [c.20] Это значит, что размерность силы есть масса М, умноженная на длину [Ь] и деленная на квадрат времени [Т]. Утверждение, что размерность силы есть кг м/сек , будет неверным, так как размерность не может быть выражена единицами измерения. [c.21] Размерности важнейших величин, часто используемых в химикотехнологических расчетах, приведены в табл. 3-2. [c.21] Основные и наиболее важные производные величины с опреде-ляюш ими их уравнениями даны в табл. 3-3. Для проведения расчета наряду с определяющими уравнениями необходимо также выбрать единицы измерения. Приняв некоторую систему величин и систему уравнений, их связывающих, можно установить размерности производных величин и систему единиц для их измерения. [c.21] Вернуться к основной статье