65.Модель идеального вытеснения.

В основе модели идеального вытеснения лежит допущение о поршневом течении без перемешивания вдоль потока при равномерном распределении вещества в направлении, перпенд движению. Время пребывания всех частиц одинаково и равно отношению отношению обьёма системы к объёмному расходу жидкости.

Ур-е модели идеаль вытеснения ,

где – t-время, х – координата вдоль которой перемещаеться веществосо скор u.

Любое изменение концентрации на входе в аппарат идеал вытеснения появляеться на его выходе через время равное среднему времени пребывания

t=L/u (L – длинна аппарата)

Передаточная ф-ция для аппаратов идеального вытеснения имеет вид

W(p)=

Отметим,что модели идеал вытес в первом приближении соответствуют процессы, протекабщие в трубчатых аппаратах при большом отношении длины трубы к диаметру.

66.Классификация типовых химико-технолог процессов

Все ХТП по степени влияния возмущающих параметров подраздал.:

-детерминированные

-стохастические

Детерминир – те процессы в которых определяющая величина изменяеться вполна определённо, непрерывно, по определённым законам,при этом предполаг что значение всех величин ,хар – щих процесс однозначно опред-ся заданием входных и управляющих воздействий.

Стохастические – проц-сы в которых измен-ие определяющих величин происходит случайным образом,т е значение выходных величин наход-ся в вероятностном соответствии с входными и не определяеься ими однозначно.

С целью выделения типовых процессов ХТ и определении их природы исполь следующ критерии:

1-общность математич-го описания

2-общность аппаратурно-технологического оформления процесса

3-общность особенностей автоматического управления процессом

По характ материальных и энергетич-ких связейвсе процессы делятся на 5 гр:1-гидродинамические; 2-тепловые;3-диффузионные;4-механические; 5-химические

К гидродинамич относ: перемещение жидкостей и газов в трубопроводах и аппаратах,перемещ в жидких средах,процесс обработки неоднородных жидкостей(очистка газов от пыли)

К тепловым:нагревание,охлаждение,конденсация, теплообмен

К массообмен:перенос различ вещ из одной фазы в друг., увлажнение, сушка, кристаллизация.

Механич процесс.:дробление,измельчение,транспорт твёрд материалов

Химич процессы разнообразны,их скорость описыв-ся

Законом хим кинетики.

29. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ СМЕСЕЙ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Особенности методов построения диаграмм.

В химической технологии часто приходится решать задачи поиска оптимальных вариантов материалов, в частности путем выбора соответствующего соотношения исходных компонентов формовочных смесей. Поскольку требования, предъявляемые к материалам, различны, число возможных вариантов соотношений компонентов, удовлетворяющих этим требованиям может быть велико.

В состав смесей могут входить вещества, не взаимодействующие друг с другом (аддитивные смеси), и вещества, свойства смесей которых резко изменяются в зависимости от соотношения компонентов. Свойства смесей могут обуславливаться как синергизмом, так и антагонизмом исходных веществ.

Известно, что обобщающие исследования свойств смесевых систем обычно представляются в виде различных диаграмм. Проекции сечений поверхности отклика по интересующему нас параметру (например, плотности) выхода образуют сеть изолиний на треугольнике концентраций для трехкомпонентных систем. Такое графическое отражение системы «состав-свойство» позволяет достаточно полно ее описать и сделать практические выводы наилучших составах многокомпонентных смесей.

Однако построение подобных диаграмм предполагает весьма большой объем экспериментальной работы — концентрационный треугольник в общем случае покрывается частой сеткой, в узлах которой и ставятся необходимые опыты. Например, при очень грубой градации в 5% при изучении три компонентной системы требуется провести 210 опытов.

Указанные системы должны обладать общим признаком: их свойства не зависят от количества (массы, веса) каждого из компонентов, а только от относительного (процентного) содержания компонента в системе. Другим особым признаком является нормированность суммы относительных частей компонентов, т. е.

где хi – компонент системы, i=1,2…к

Известно, что каждой фазе или комплексу фаз, находящихся в данной системе в равновесии, соответствует определенный геометрический образ или свое уравнение (принцип соответствия), причем эти уравнения непрерывны (принцип непрерывности). Однако, как правило, априори почти ничего нельзя сказать о виде математической модели, описывающей зависимость свойств смеси от состава. Поэтому предполагается выражать изменение свойств смеси в виде отрезка степенного ряда (полинома той или иной степени).

Но следует иметь в виду, что обсуждаемый раздел методики планирования эксперимента имеет известные ограничения, связанные с тем, что как при изучении температурных превращений вещества, так и во многих других случаях встречаются достаточно резкие скачки свойств в отдельных точках диаграммы (например, эвтектики в сплавах), по линиям и плоскостям раздела. В этих случаях многочлены низких степеней дают слишком сглаженную и поэтому непоказательную модель смесевых превращений. В то же время полиномы выше пятой степени могут указать на ложные эффекты, и требуют слишком большого числа опытов. Это противоречие преодолеваются разбиением всей области концентраций на локальные подобласти, хорошо описывающиеся полиномами невысоких степеней.

В основу описания зависимости «состав-свойство» кладется математический подход. Задача сводится к уточнению вида математической модели, которую необходимо строить; выбору некоторого количества экспериментальных точек; определению свойств у этих сплавов или смесей и по полученным значениям свойств расчету коэффициентов выбранной модели.

Ввиду того, что переменные в сложных системах, содержащих сме¬си компонентов, не являются независимыми, оценка коэффициентов обычной полиномиальной модели в виде ряда Тейлора оказывается невозможной из-за вырожденности информационной матрицы, по¬этому к решению таких задач требуется специфический подход.

Первый путь решения таких задач сводится к выражению одного из компонентов через остаток от общей суммы и вследствие этого – к исключению его из рассмотрения. Тогда оставшиеся переменные могут варьироваться уже независимо друг от друга, а эффект исклю¬ченного фактора окажется распределенным по вычисленным коэф¬фициентам традиционного полинома.

Второй путь оказывается предпочтительнее, поскольку позволя¬ет получить зависимость от всех S смесевых переменных. Это стано¬вится возможным потому, что область определения всех исследуе¬мых переменных представляет собой многогранник, высекаемый в k-мерном факторном пространстве двухсторонними ограничения¬ми на к–S режимные переменные и ранее указанным ограничением.

Широкое применение диаграмм «состав–свойство» началось после публикации результатов работы Шеффе. Им предложены предельно простые решетчатые планы экспериментов с очень малым количеством опытов, которые располагаются в узлах легко создаваемой сетчатой структуры. Шеффе также вывел несложные формулы для расчета ко¬эффициентов аппроксимирующих полиномов специального вида, что позволяет широкому кругу специалистов применять его методы, даже не имея в своем распоряжении мощные вычислительные машины.