Сделай Сам Свою Работу на 5

Классификация процессов по организационно-техническому принципу.





· Периодические процессы протекают с изменением технологической переменной во времени

А+В=С

Процесс происходит последовательно:

1 загрузка,

2 обработка,

3 выгрузка,

4 очистка

 

1 – 4 цикл периодического

τ процесса

 

Все материальные и тепловые балансы для периодических процессов рассчитываются на одну операцию.

· Непрерывные процессы характеризуются отсутствием изменения технологической переменной во времени в данной точке пространства.

Выгоднее, чем периодический, т.к. он обеспечивает более высокую производительность, постоянство качества продукта, возможность автоматизации процесса.

 

τ

· Стационарный процесс – процесс, в котором параметры состояния остаются неизменными во времени в данной точке пространства. Примером стационарного процесса является непрерывный процесс.

· Нестационарный процесс – изменение технологической переменной во времени.

Классификация непрерывно действующих аппаратов.

Основные типы:

1. Аппараты вытеснения.

Теплообменник «труба в трубе»

Материальный поток от начала к концу, поршневой процесс движения.



∆tср – средняя движущая сила процесса.

¨ Если , то берется среднее арифметическое ;

¨ Если , то берется среднее логарифмическое

2. Аппараты смешения.

 

 

Скорость в аппаратах вытеснения выше, чем в емкостном аппарате смешения.

Чтобы приблизить по эффективности аппараты смешения к аппаратам вытеснения их устанавливают каскадом

Гидромеханические процессы.

Большинство химико-технологических процессов (ХТП) связано с движением жидкости или газов, перемещением, разделением неоднородных смесей путем отстаивания, фильтрования, центрифугирования и т.д.

Скорость всех этих процессов определяется законами гидромеханики: гидростатики и гидродинамики.

Гидростатика изучает законы равновесия в состоянии покоя.

Гидродинамика изучает законы движения жидкостей и газов. Гидродинамика оказывает значительное влияние на скорость процессов тепло- и массопередачи.

Понятия и определения.

Жидкость– собственно жидкость, газы и пары. При выводе основных законов вводят понятие идеальной жидкости.Предполагается, что идеальная жидкость (далее и.ж.) абсолютно не сжимаема, не изменяет плотности при изменении внешних условий, не обладает вязкостью.



Реальные жидкости: капельные и упругие.

Капельные– собственно жидкости. Практически не сжимаемы, не изменяют объема при нагревании.

Упругие – газы и пары – существенно меняют плотность и объем при изменении внешних условий.

Некоторые физические свойства жидкостей.

1.Плотность

[ρ]=[кг/м3]
2.Уднльный вес – вес единицы объема

[γ]=[Н/м3]

3.

Плотность любого газа:

Как правило имеем дело со смесью газов. ρсм находится по правилу аддитивности:

ρсм1y12y2+……………………………

yi – мольная доля

ЛЕКЦИЯ 3.

Вязкость.

При движении реальных жидкостей или газов в них возникают силы внутреннего трения, которые оказывают сопротивление движению потока. Свойство жидкости или газа оказывать сопротивление усилиям, вызывающим относительное перемещение частиц, называется вязкость.

Материальный поток в виде жидкости или газа движется слоями:

 

 

За счет разности скоростей движения слоев возникает касательная сила, которую нужно приложить , чтобы относительно сдвинуть эти слои.

Величина Т пропорциональна поверхности контакта слоев F и отношению приращения величины скорости к расстоянию между слоями.

μ – коэффициент пропорциональности – динамический коэффициент вязкости (динамическая вязкость).

Сила сопротивления сдвигу – напряжение внутреннего трения.

Напряжение внутреннего трения, возникающие между слоями жидкости, пропорционально градиенту скорости.



В системе единиц СГС вязкость измеряется в пуазах (П) или сантипуазах (сП). Единица динамической вязкости в системе СИ в Па·с. Пересчетная формула: 1 Па·с = 103 сП.

Динамическая вязкость – справочная величина.

Кинематическая вязкость n связана с динамической вязкостью соотношением:

В системе СГС единица кинематической вязкости 1 стокс (ст), в системе СИ 1 м2/с; пересчетная формула: 1 м2/с = 104 ст.

Вязкость зависит от температуры, причем, для капельных жидкостей повышение температуры приводит к снижению вязкости, для газов при повышении температуры вязкость возрастает.

Те жидкости, которые подчиняются закону Ньютона, называются ньютоновскими.

Вязкость газов на практике – вязкость смеси.

,

 

где m1 ,m2 … mn - вязкость компонентов смеси, Па·с;
mсм - вязкость смеси газов, Па·с;
М1 2…Мn , Мсм - молекулярная масса компонентов смеси и самой смеси, кг/кмоль;
у1 , у2 …уn - объемная или мольная доля компонентов;
Мсм - молекулярная масса смеси газов, г/моль.

 

Молекулярная масса смеси газов рассчитывается по формуле:

Вязкость газа при любой температуре находится по уравнению Сутерленда.

,

где m0 - вязкость при нормальных условиях (обычно берется из справочной литературы);
С - константа Сутерленда
T - абсолютная температура, К.  

Гидростатика.

Давление.

Жидкость оказывает давление на дно и стенки сосуда, в котором она находится, а также на поверхность погруженного в нее тела.


Сила давления будет оказывать влияние по всем трем направлениям и направлена по нормали к площадке, на которую она действует. Давление в любой точке жидкости одинакого по всем направлениям (в противном случае происходило бы перемещение жидкости) и направлено по нормали к площадке, на которую оно действует.

В системе СИ давление измеряется в паскалях (Па).

1 Паскаль (Па) = 1 н/м2. В системе МКГСС давление измеряется в кгс/м2. Давление можно также выражать в метрах столба жидкости, что связано с методами измерения давления. Пересчетная формула:

,

где р - давление в паскалях, Па;
r - плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - высота столба жидкости в метрах, м.

Разнообразные единицы давления и формулы для их пересчета приведены в литературе. Приведем наиболее важные расчетные соотношения:

1 атм (физическая) = 1,013 ·105 Па = 10 м вод.ст.=1,033 кгс/см2 = 760 мм рт.ст.

1 ат (техническая) = 9,81·104 Па = 10 м вод.ст. = 1кгс/см2 = 735 мм рт.ст.

1 мм вод.ст = 9,81 Па; 1 мм рт.ст = 133,3 Па.

1бар=105Па.

 

Наиболее часто давление измеряют дифференциальными манометрами, которые представляют собой U-образную стеклянную трубку, заполненную рабочей жидкостью (вода, спирт, ртуть). Один конец трубки находится внутри аппарата или устройства, а второй открытый конец связан с атмосферой. Рассмотрим две возможные ситуации.

В первом случае, когда столб жидкости в левом колене трубки ниже, чем в правом, в аппарате создается избыточное давление и именно его измеряет манометр. Разность уровней жидкости в левом и правом коленах соответствует разности:

Dр = (ратм + ризб) – ратм = ризб

Аппарат   ратм – рразр  
Аппарат   ратм + ризб  
Рат
Рат
Dр = ризб
Dр = рразр

 


Во втором случае столбик жидкости в левом колене выше, чем в правом, ратм выше, чем давление в аппарате. Тогда

Dр = ратм - (ратм - рразр) = рразр

Отсюда важный вывод: манометр никогда не показывает истинное (абсолютное) давление в аппарате, а показывает либо избыточное давление (то есть сверх атмосферного), либо разряжение (то есть недостающее до атмосферного давления).

Таким образом, для получения абсолютного давления в аппарате в первом случае к атмосферному добавляется избыточное давление, измеренное манометром, т.е.

рабс = ратм + ризб ,

а во втором случае

рабс = ратм – рразр.

Если в условиях задачи приводится избыточное давление, либо разряжение, значит для получения истинного абсолютного давления их необходимо пересчитать.

 

В гидростатике рассматривается равновесие жидкостей, находящихся в покое, при котором в жидкости отсутствует перемещение слоев относительно друг друга. В этом случае жидкости могут быть рассмотрены как идеальные.

Покой бывает: относительный и абсолютный.

Независимо от вида покоя на жидкость действуют сила давления и сила тяжести.

Зависимость между силами, действующими на жидкость, находящуюся в состоянии покоя, и определяющими условия равновесия жидкости, выражается дифференциальными уравнениями Эйлера.

Согласно основному принципу статики, сумма проекций на оси координат всех сил, действующих на элементарный объем жидкости, находящийся в равновесии, равно нулю. В противном случае происходило бы перемещение жидкости.

Ось z:

 

-gdm Аналогично записываем проекции сил по всем осям

Эти уравнения показывают, что давление в покоящейся жидкости изменяется только по вертикали, остальное одинаково в любой точке горизонтальной плоскости; изменение по оси X и Y равны нулю.

Для получения закона распределения давления во всем объеме покоящейся жидкости следует проинтегрировать данную систему уравнений, интегралом которой является основное уравнение гидростатики.

ЛЕКЦИЯ 4.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.