ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения I Применение основных физических законов к изучению процессов из "Процессы и аппараты химической технологии" Еще в древнее время и в средние века были известны различные химико-технические процессы (фильтрация, выпаривание, перегонка, сушка и др.), которые проводились в примитивной аппаратуре. [c.13] В начале XIX в. значительно развились сахарная и винокуренная отрасли промышленности, для которых были разработаны аппараты, получившие затем широкое распространение. В этот период были созданы вакуум-вьшарной аппарат (1812 г.), ректификационная колонна (1813 г.), фильтрпресс (1820 г.) и ряд других аппаратов, впоследствии значительно усовершенствованных. [c.14] Во второй половине XIX в., в связи с развитием сернокислотной и газовой промышленности, получают распространение процессы абсорбции и очистки газов, создаются и совершенствуются аппараты для этих процессов. В связи с необходимостью хранения и перевозки скоропортящихся продуктов возникают холодильные процессы сначала получают распространение воздушные холодильные машины (1845 г.), а затем компрессионные холодильные машины (1874 г.). [c.14] Конец XIX —начало XX вв. характеризуются развитием быстроходных двигателей электропривода и паровой турбины. В связи с этим становится возможным появление быстроходных машин центрифуг, центробежных насосов, турбокомпрессоров. Ввиду сильно возросших масштабов производства уделяется внимание развитию непрерывных процессов. Начинает развиваться техника низких температур и высоких давлений. Разрабатываются такие процессы и аппараты, как глубокое охлаждение (1895 г.), электрическая очистка газов (1906 г.), фильтры непрерывного действия (1904 г.). [c.14] После первой мировой войны химическая промышленность стала бурно развиваться и оказалась одной из ведущих отраслей, охватывающей многочисленные производства разнообразных неорганических и органических продуктов, имеющих жизненно важное значение для народного хозяйства и военных нужд. Возникли и получили промышленное применение процессы адсорбции, экстракции, молекулярной дестилляции и др. [c.14] Развитие химической техники неразрывно связано с интенсификацией физических процессов взаимодействия веществ. В связи с тем, что скорость ряда процессов возрастает с увеличением скорости движения и поверхности соприкосновения реагентов за последние годы в промышленность стали внедряться высокопроизводительные аппараты новых типов. В этих аппаратах скорости тепло- и массообмена возросли во много раз за счет тонкого распыления жидкостей, интенсивного перемешивания реагентов, проведения процессов во взвешенном (псевдоожиженном) слое твердого сыпучего материала и т. д. [c.15] Прогресс машиностроения и успехи металлургии, освоившей изготовление сплавов, устойчивых против износа, высоких температур и коррозии и отличающихся высокой механической прочностью, а также применение пластических масс в качестве конструкционного материала позволили значительно усовершенствовать ряд аппаратов и машин в химической промышленности, в частности, создать насосы для кислот, компресссоры для высоких давлений и др. Достижения в области сварки обусловили переход к цельносварной аппаратуре, которая почти полностью вытеснила клепанную — более громоздкую, тяжелую и дорогую. [c.15] Примером достижений химического машиностроения могут служить современные ректификационные колонны, представляющие собой сложные, полностью автоматизированные агрегаты диаметром до Ю м и высотой до 50 м и более. [c.15] Отсутствие теории процессов и методов расчета аппаратов долгое время задерживало внедрение прогрессивных типов аппаратов и приводило к излишним затратам средств и времени. Лишь в начале XX в., в рез) льтате обобщения производственного опыта, начала развиваться теория процессов и аппаратов, которая достигла значительных успехов за последние 30—35 лет. В настоящее время эта теория позволяет на основании расчетов и опытов на моделях правильно строить многие промышленные аппараты. Однако и теперь еще имеется большое количество неизученных и недостаточно исследованных вопросов, которые могут быть решены только при дальнейшем развитии науки о процессах и аппаратах. [c.15] Высокие темпы развития производства возможны только на основе внедрения в промышленность новейших достижений науки и техники, широкого обобщения передового опыта. В решении этих задач большую роль призвана сыграть наука об основных процессах и аппаратах химической технологии. [c.16] Отдельные процессы основаны на разнообразных физических явлениях. Несмотря на это, большинство процессов характеризуется небольшим числом основных законов физики. Применение этих законов к изучению процессов составляет теоретическую основу курса Процессы и аппараты . Так, например, на законах сохранения массы и энергии основаны материальный и энергетический балансы. Далее следуют законы, характеризующие усло- вня равновесия процессов, и, наконец, законы, описывающие , изменения в системах, не находящихся в равновесии. [c.17] Для периодических процессов материальный баланс составляется за операцию, а для непрерывных — за единицу времени, папри , ер, за час. [c.17] Материальный баланс можно составить для одного аппарата, для части его (пример составления баланса для части аппарата см. стр. 418) или для группы аппаратов. [c.17] В то же время материальный баланс может быть составлен для всех перерабатываемых веществ или только для одного из компонентов. [c.17] Энергетический баланс. По закону сохранения энергии количество энергии, введенной в процесс, равно количеству ее, полученному в результате проведения процесса, т. е. приход энергии равен расходу ее. [c.18] Энергия может вводиться и выводиться из процесса вместе с участвующими в нем веществами или отдельно от них. [c.18] Энергия, вводимая и выводимая с веществами, состоит из внутренней, потенциальной и кинетической энергии этих веществ (стр. 96). [c.18] К энергии, вводимой и выводимой из процесса отдельно от участвующих в нем веществ, относятся тепло, вводимое в аппарат путем его обогрева через стенку или электрическим током механическая работа, затрачиваемая в насосе или компрессоре, а также тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду. [c.18] Наиболее общим выражением энергетического баланса применительно к процессам химической технологии является обобщенное уравнение Бернулли (стр. 100). [c.18] Условия равновесия. Тот или иной процесс протекает до тех пор, пока не установится состояние, характеризуемое как состояние равновесия. Так, жидкость перетекает из сосуда с более высоким уровнем в сосуд с более низким уровнем до тех пор, пока уровни в обоих сосудах не сравняются. Тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому до тех пор, пока температуры обоих тел не станут одинаковыми. Соль растворяется вводе до тех пор, пока раствор не станет насыщенным. Подобных примеров можно привести бесчисленное множество. Условия равновесия характеризуют так называемую ста/п /сг/процессов и показывают, до какой степени может протекать данный процесс. [c.18] Вернуться к основной статье