Дәріс 10 – ХТЖ-і есептеу

Мазмұны:

1. ХТЖ-ңматериалдық балансі

2. ХТЖ-ң жылулық балансі

1. ХТЖ күйі немесе режимі ағындардың (байланыстардың) параметрлерімен және аппарат (элементтер) күімен сипатталады. Ағын параметрлері бұл ағын жайлы химиялық, физика химиялық және физикалық ақпараттар. Күй параметрлері: бірлік уақыттағы ағын мөлшері (шығын), фазалық құрам, химиялық құрам, температура, қысым, жылу мөлшері. Қасиеттер параметрлері: жылу көлемі, тығыздық, тұтқырлық және т.б.

ХТЖ есептері – ХТЖ де берілген элементтер және ағындар параметрлерін анықтау. ХТЖ элементіндегі, ХТЖ жүйелігіндегі немесе бүкіл ХТЖдегі ағындар күйінің кез келген өзгерісінде масса және энергия сақталу заңы орындалу керек.

Материалдық баланс ХТЖ-ның кез келген есептерінде қажет. Ол әрбір комоненттің мөлшерін, яғни өнімділігің, қоспа шығымын, қалдық мөлшерін есептеуге мүмкіндік береді.

Технологиялық процесс мына схема арқылы жүрсін делік

mM + fF + dD → еЕ + l L + ∆Н_х.р., (а)

мұнда М, F, D — бастапқы шикізат; Е және L — негізгі және қосымша өнімдер; m, d, f, e, l — стехиометриялық коэффици­енттер; ∆H_х._р. — химиялық реакцияның жылу эффектісі.

Материалдық балансты әдетте дайын (негізгі) өнімнің масса бірлігіне қурайды. Онда материалдық баланс теңдеуі мынаған тең болады.

G_M + G_F + G_D = G_E + G_L + G_п (1)

Мұнда G_п — шикізаттың және дайын өнімнің өндірілмейтін шығындары, олар химиялық ауысулардың толық еместігіне негізделген, сондай ақ шикізатты және дайын өнімді сақтау және тасымалдау кезіндегі механикалық шығындарға негізделген.

Барлық материалдық есептеулер жалпы кестеге жазылады.

2. ХТП үшін материалдық баланстан басқа жылулық баланста қуралады. Жылулық баланс теңдеуі: (2) немесе (3).

Жылулық баланс үшін энергияның сақталу заңы: элементке немесе ағынға кірген жылу сол элементтегі немесе ағындағы жылу шығынына тең болу керек. Жылулық балансты материалды баланс нәтижесі бойынша реакциялардың жылу эффектісін және физикалық ауысуларды ескере отырып есептейді. Есептеу үшін келесі теңдеуді қолданады: , (4) мұнда , , - элементке қатты, суйық және газ тірізді заттарымен енгізілген жылу мөлшері; - элементтен өнімдерімен және жартылай өнімдерімен және әрекеттеспей қалған қатты, суйық және газ тәрізді заттармен бірге бөлініп шыққан жылу мөлшері; және - жылуды бөле және сіңіре жүретін физикалық процесс жылуы; және - экзо және эндотермиялық реакциялардың жылуы; және - аппаратқа сырттан енгізілетін жылу және қоршаған ортаға жоғалатын жылу.

Аппаратқа кірген және шыққан әрбір зат үшін , , , шамаларын мына формула бойынша , есептейді, мұнда G — материал массасы; — материалдың орташа жылу сиымділіғы; t — температура.

Аппараттағы физикалық процесстердің қосынды жылуы мына теңдеу мен сипатталады , (5) мұнда G₁, G₂, G₃ – берілген аппаратта фазалық ауысуға ұшыраған қоспа компоненттерінің көлемі; r₁, r₂, r₃ – фазалық ауысу жылуы (конденсация, кристаллдау, еріту және т.б.). Теңдеудің оң жақтағы мүшелері аппаратта өзінің фазалық күйін өзгерткен жеке компоненттердің санына сәйкес келу керек.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. ХТЖ-ң материалдық балансі қалай есептеледі?

2. ХТЖ-ң жылулық балансі.

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.

2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.

3. Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.

4. Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959

5. Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.