ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие принципы анализа и расчета процессов и аппараТеория подобия и анализ размерностей из "Процессы и аппараты химической технологии Том1 Явления переноса макрокинетика подобие моделирование проектирование" К одним из важнейших принципов науки о процессах и аппаратах химической технологии относятся теоретическое и технологическое обобщения и выявление физико-химических аналогий основных процессов. [c.14] Таким образом, в основе данной классификации заложен общий закон скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению. [c.19] Как видно из рис. 1.1-1.4, классы делятся на подклассы по общности признаков физической и физико-химической сущности процессов. В свою очередь из процессов выделяют группы и подгруппы по принципам одинаковой целенаправленности, способу осуществления или движущей силы. Так, в подклассе тепломассообменных процессов (см. рис. 1.3) группа процессов дистилляции и ректификации состоит из подгрупп 1) дистилляция простая 2) дистилляция с дефлегмацией 3) дистилляция с носителем 4) фракционирование жидких смесей (разгонка) 5) ректификация обычная 6) ректификация (дистилляция) экстрактивная 7) ректификация (дистилляция) азеотропная 8) дистилляция молекулярная 9) ректификация сжиженных газов. [c.19] В подклассе сорбционных процессов группа адсорбционных процессов делится на две подгруппы адсорбция с неподвижным слоем адсорбента и адсорбция с двин ущимся слоем адсорбента. [c.19] В подкласс экстракционных процессов объединены группа экстрагирования из твердых веществ (выщелачивание) и группа экстрагирования из жидкостей (жидкостная экстракция). Первая группа включает две подгруппы, соответствующие периодическому и непрерывному способами проведения экстрагирования из твердых материалов. [c.19] Иерархическая система классификации основных процессов химической технологии (классы, подклассы, группы, подгруппы и виды) удобна для кодирования в целях организации автоматического поиска научно-технической информации. Для этого каждый процесс обозначают рядом цифр, первая из которых соответствует классу, вторая — подклассу, третья — группе, четвертая — подгруппе, пятая — виду процесса. Например, индекс 1.3.1.3 означает перемешивание механическое, 1.5.3.0.1 — пневмотранспорт в разреженной фазе, 3.1.5.5 — ректификация и т. д. Достоинство такой иерархии — ее незамкнутость- в ней предусмотрены места для таких процессов, которые могут быть открыты или организованы. Незамкнутой является и система кодирования. [c.20] Предложенная классификационная система основных процессов химической технологии удобна еще и тем, что позволяет установить единую номенклатуру типовой химической аппаратуры, используемой для этих процессов, а также планировать научные исследования, оценивать полноту информации и решать ряд экономических задач (планирование закупок, поставок и др.). [c.20] При классификации химических реакций, протекающих в реакторах, учитываются механизм и кинетика химических взаимодействий, а также разнообразные специфические признаки. Например, различают реакции разложения, соединения, замещения и пр. простые и сложные обратимые и необратимые молеку-лярность реакции порядок реакции реакции эндо- и экзотермические реакции гомо- и гетерогенные (гетерофазные) реакции каталитические и некаталитические реакции полимеризации и поликонденсации электро-, фазо-, плазмохимическе реакции цепные, ядерные, термоядерные реакции биохимические реакции реакции, протекающие в диффузионной, кинетической и смешанной областях и т. д. [c.20] По 1-му признаку (по способу подвода сырья и отвода продукта) различают периодические, полупериодические (полунепрерывные) и непрерывнодействующие аппараты-реакторы. [c.21] По 2-му для проведения гетерогенных процессов выделяют системы газ — жидкость, жидкость — твердое, и газ — твердое для проведения гомогенных процессов — газо- и жидкофазные отдельно рассматривают реакторы для гетеро-каталитических процессов. [c.21] По 3-му признаку за основу классификации берется режим движения реагентов в аппарате В зависимости от гидродинамических условий аппараты для проведения химических реакций разделяют на реакторы смешения (емкости с перемешивающим устройством), вытеснения (трубчатые) и промежуточного типа. [c.21] По 4-му учитываются тепловые эффекты процессов и рассматриваются реакторы адиабатические (без теплообмена с окружающей средой), автотермические (необходимая для процесса температура поддерживается без внешних источников тепла), изотермические (постоянная температура в аппарате поддерживается за счет внешних источников теплоты) и с промежуточным тепловым режимом (температура реагентов частично изменяется, а частично компенсируется за счет теплообмена с окружающей средой). [c.21] По 5-му признаку реакторы могут быть стационарными и нестационарными в зависимости от режима их работы. [c.21] По 6-му признаку — конструктивному — различают реакторы емкостные (автоклавы, барботажные и пр.) колонные (с насадкой или тарелками) печи (камерные, полочные, шахтные и др.) типа теплообменников (трубчатые, пленочные и пр.) со взвешенным, движущимся или неподвижным слоем катализатора аппараты высокого давления и температуры электролизеры и пр. [c.21] Классификация реакционных аппаратов по 7-му признаку — агрегатному состоянию основной фазы в реакторе — перекликается с классификацией по 2-му признаку различают аппараты с газовой, жидкой и твердой фазой. Первые в свою очередь разделяют на контактные (с неподвижным и движущимся слоем катализатора) и высокотемпературные вторые делят по конструктивным признакам на емкостные (вертикальные и горизонтальные), колонные (насадочные, тарельчатые и пустотелые) и змеевиковые третьи — на камерные, барабанные, лопастные и с псевдоожижен-ным слоем. [c.21] По характерным равновесным и рабочим параметрам определяют движущую силу процесса, используемую для расчета основных размеров аппарата, проектируемого для технологического процесса. [c.22] Материальный баланс в соответствии с законом сохранения массы применим как к системе в целом, так и к отдельным ее частям. [c.22] По полученным в результате изучения статики и кинетики данным определяют основной размер аппарата (площадь поперечного сечения, поверхность теплопередачи, диаметр и высота массообменного аппарата, объем), например, из соотношений (1.1)-(1.4). [c.22] Технологический процесс и аппарат, в котором он происходит, исследуют, как правило, в лабораторных условиях на модели промышленного аппарата. С помощью теории подобия (физического моделирования) можно определить, каким условиям должна удовлетворять модель, чтобы результаты проведенных в ней опытов могли быть адекватно перенесены на промышленную установку. [c.23] В то же время нельзя пренебрегать и теоретическими методами исследования химико-технологических процессов. [c.23] Вернуться к основной статье