14. Физические процессы в технологии. Гидромеханические процессы. Суспензии, эмульсии, дымы, туманы.

Физич. проц. связаны с такими преобраз. сырья в продукт, при которых существенных изменений хим. структуры исходных веществ не происходит. Физические процессы можно разделить на: механические, гидромеханические, тепловые, массобменные.

Гидромеханические процессы связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях – неоднородных систем. Как правило, химическое взаимодействие не происходит.

Гидромеханические процессы:

• Процессы получения неоднородных систем – систем, состоящих из двух или более фаз; совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций или только физико-химических явлений. Различают виды неоднородных систем:

- суспензия - неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней частиц; в зависимости от размеров частиц делят на грубые, тонкие и мелкие;

- эмульсия – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой;

- пены – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа;

- пыли и дымы – системы, состоящие из газа и распределенных в нем частиц твердого вещества; пыли образуются при механическом распределении частиц в газе, дымы – в процессе конденсации паров при переходе их в жидкое или твердое состояние;

- туманы – при образовании дисперсной фазы и частиц жидкости.

• Процесс разделения неоднородных систем проводится с целями: очистка жидкой или газовой фазы от примесей, выделение ценных продуктов в жидкой или газовой фазе. Применяются методы:

- отстаивание – осаждение, происходящее под действием силы тяжести;

- фильтрование – разделение с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкую (газообразную) среду, но задерживать твердые частицы;

- центрифугирование – разделение эмульсий и суспензий в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок.

• Процесс транспортирования жидкостей и газов – в основном по трубопроводам. В систему трубопровода входят: резервуары-хранилища, трубопроводы, транспортирующие машины, в случае перемещения жидкостей – насосы, газов – компрессоры. В настоящее время широко распространено транспортирование сыпучих материалов с помощью движущегося потока воздуха – пневмотранспорт.

15. Физические процессы в технологии. Тепловые процессы. Механизм переноса тепла, виды теплоносителей

Физич. проц. связаны с такими преобраз. сырья в продукт, при которых существенных изменений хим. структуры исходных веществ не происходит. Физические процессы можно разделить на: механические, гидромеханические, тепловые, массобменные.

Тепловые процессы – скорость которых определяется скоростью переноса энергии в форме теплоты: нагревание, охлаждение, испарение, плавление и др. по механизму переноса энергии различают 3 способа распространения теплоты: 1)Теплопроводность – перенос энергии микрочастицами за счет их колебаний при тесном соприкосновении. 2)Конвекция – перенос тепла от стенки к движущейся относительно нее жидкости или от жидкости (газа) к стенке. 3)Тепловое излучение – перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, поглощаемых телом. На практике широко применяются след. разновидн. тепловых процессов: 1)Процессы нагревания и охлаждения – в аппаратах – теплообменниках. Наиболее распространено кожухотрубные теплообменники, труба в трубе и др. Для передачи тепла при нагревании используется теплонасос, нагретая вода, расплавленная соль, жидкие металлы, газы. При охлаждении наиболее распространена вода, воздух. 2)Процессы выпаривания, испарения, конденсации: Выпаривание – процесс удаления растворителя в виде пара из раствора нелетучего вещества при его кипении. Испарение – процесс удаления жидкой фазы в виде различных сред, главным образом, путем их нагрева или создания иных условий для испарения. Конденсация – охлаждение пара (газа), либо охлаждение и сжатие одновременно. 3)Процессы искусственного охлаждения – связано с переносом тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой. Оно достигается методами: испарение низкокипящих жидкостей; расширение газов дросселированием, путем пропускания их через устройство, вызывающее сужение потока с последующим его расширением; расширение газа в детандере – машина, в которой расширение происходит без обмена теплом с окружающей средой. 4)Плавление и кристаллизация: Плавление – используется для подготовки полимеров к формованию, металлов и сплавов к литью, стеклянной шихты к варке и др. Наиболее распространенный способ - передача тепла через металлическую стенку, обогреваемую любым способом. Кристаллизация – процесс выделения твердых веществ из насыщенных растворов или расплавов. Обычно осуществляется из водных растворов, понижая растворимость кристаллизуемого вещества за счет изменения температуры раствора или удаления части растворителя. Кристаллизация из расплавов происходит путем их охлаждения водой или воздухом.