Понятие процессов (естественных, технологических). Классификация процессов ХТ. Модели аппаратов непрерывного действия

Под процессами понимают изменение состояния природных и технологических веществ, происходящие в тех или иных условиях. В окр. природной среде наблюдаются явления, которые наз-ся естественными (испарение воды, нагрев и охлаждение поверхности Земли, удаление влаги). На основе данных, полученных при изучении естественных наук разрабатываются многочисленные промышл. пр-сы. С целью переработки продуктов природы- средства пр-ва и предметы потребления. Такие пр-сы наз-ют производственными или технологическими.

Процессы ХТ объединяют в зависимости от основных закономерностей, хар-щих протекания этих процессов, в группы:1)гидромеханические(гидродинамические): их скорость опр-ся з-нами гидродинамики (отстаивание, центрифугирование, фильтрование). 2)тепловые: протекают со скоростью, опред-ой законами теплопередачи(нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация паров).3)массообменные(диффузионные): хар-ся переносом одного или нескольких компонентов смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз (адсорбция, перегонка и ректификация, экстракция, сушка, адсорбция, ионный обмен, кристаллизация, мембранные процессы, растворение и экстракция).4)механические: применяются для подготовки исходных твердых материалов, а также для транспортирования кусковых и сыпучих материалов (измельчение, транспортирование, сортивка, смешивание тв. в-в). 5)химические: протекают со скоростью, опред-ой законами химической кинетики.

По способу организации основные пр-сы делятся на: 1)периодические (единство места протекания отдельных его стадий, неустановившееся состояние во времени),2)непрерывные(единство времени протекания всех стадий, установившееся состояние и непрерывный отбор конечного продукта),3) комбинированные(непрер. процесс, отдельные стадии которого проводятся периодически). Непрер пр. имеет ряд преимуществ.

Пр-сы могут быть также классифицированы в зависимости от изменения их параметров (скоростей, концентраций) во времени. По этому принципу пр-сы делятся на установившиеся (параметры, хар-щие пр-с постоянны во времени) и неустановившиеся(параметры – изменяются).

В периодически действующих апп-ах все частицы среды нах-ся одинаковое время. В непрер действ апп-ах время пребывания частиц различается. По распределению времен пребывания и связанных с ним изменений во времени др. факторов, влияющих на процессы(t,C) различают 2 теоретических (предельных) моделей апп. непрер. действия:1)идеального вытеснения,2)идеального смешения. В апп-ах идеал. вытеснения все частицы движутся в заданном направлении, не перемешиваясь с движущимися впереди и сзади частицами и полностью вытесняя нах-ся впереди частицы потока. Все частицы при своем движении действуют подобно поршню, поэтому такой поток наз-ют поршневым. Время пребывания всех частиц в апп одинаково. В апп идеал. смешения поступающие ч-цы сразу же полностью перемешиваются с уже находящимися там частицами. Время пребывания частиц разное.

2.кинетические закономерности основных ПХТ:

Знание кинетических закономерностей процессов необходимо для рассчета основных размеров аппаратов.

Кинетические закономерности для гидромеханических,тепловых,массообменных и химических процессов можно сформулировать в виде общего закона: скорость процесса прямопропорциональна силе и обратнопропорциональна сопротивлению. величина обратная сопротивлению называется коэффициентом скорости процесса.

Основные кинетические уравнения:

1.для движения потока жидкости или газа через аппарат:

V-объем протекающей жидкости или газа

F-площадь поперечного сечения аппарата

t-время

R1-гидравлическое сопротивление аппарата

К1-коэффициент скорости процесса

2.для переноса тепла:

Q-колличество переданного тепла

F-поверхность теплообмена

t-время

∆t-средняя разность температур между обменивающимися теплом материалами

R2-термическое сопротивление

К2-коэффициент теплопередачи

3.для переноса вещества из одной фазы в другую:

К3-коэффициент массопереноса

R3-диффузионное сопротивление

F-поверхность раздела фаз

t-время

∆С-разность между равновесной и рабочей концентрацией вещества в фазах

4.для химических превращений:

M- колличество прореагировавшего в химическом процессе вещества.

V-объем аппарата(реактора)

t-время

К4-коэффициент скорости химического процесса

f(c)-движущая сила процессов,которая зависит от концентрации веществ

Коэффициент скорости различных процессов зависит отскорости движения потоков материала,поэтому вывод всех кинетических закономерностей основывается на законах движения материальных потоков