ПАХТ
1 ВОПРОС
Классификация основных процессов. Основной кинетический закон . Общие принципы анализа и расчёта процессов и аппаратов.
1)Гидромеханические процессы( основываются на законах гидродинамики)- течение по трубам, фильтрование, отстаивание, осаждение в центробежном поле, перемешивание в жидких средах, псевдоожижение.
ϳг- скорость гидродинамических процессов
,
2) Тепловые процессы- основываются на законах термодинамики и теплопередачи (испарение, нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация)
Q-количество
тепла, F-поверхность
теплопередачи,
3) Массообменные процессы (диффузионные)- основываются на законах массопередач или диффузии: адсорбция, абсорбция, ректификация, сушка.
М- масса
4)Химические процессы определяются законами превращения веществ и химической кинетики.
5) Механические процессы основываются на законах физики твердого тела: дроблении, измельчении, транспортировании твёрдых веществ.
Скорость
любого процесса
jм=
=
=Kм*ΔС
– основной закон кинематики
Принципы анализа и расчёта:
Цель: определение необходимого материала и энергетических затрат на проведение процесса а так же определение основных геометрических размеров аппарата.
1) определив равновесное состояние системы, установить направление протекания процесса и его движущую силу.
2)составить материальный баланс.
3) Определение теплового баланса.
всё из второго пункта ,но для Q.
4) Определение характерных размеров аппаратов
13 Вопрос
Выпаривание. Конструкции выпарных аппаратов. Назначение элементов конструкций. Материальный баланс выпаривания.
Выпаривание это процесс концентрирования растворов нелетучих соединений методом удаления части растворителя . Разделяется на 3 основных способа :
-простое или однократное,
-многократное или многокорпусное,
- выпаривание в помощью теплового насоса.
В. может осуществляться под атмосферным, избыточным давлением и под вакуумом.
Выпарные аппараты классифицируются по различным признакам. Наиболее существенной является классификация по принципу организации циркуляции кипящего раствора в аппарате. Различают выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией раствора, пленочные и барботажные (с погружными горелками) аппараты. Хорошая циркуляция раствора в аппарате способствует интенсификации теплообмена, в первую очередь со стороны кипящей жидкости.
Выпарные
аппараты с естественной циркуляцией.
Циркуляция раствора в таких аппаратах
вызывается различием плотностей
парожидкостной смеси в циркуляционной
трубе и кипятильных трубах. (1
– циркуляционная труба; 2 – кипятильная
труба.)Скорость
(кратность)
циркуляции
здесь невелика (скорость движения
парожидкостной смеси составляет 0,3-0,8
м/с). Поэтому коэффициенты теплопередачи
также относительно низкие. Несмотря на
достаточную простоту, аппараты этого
типа заменяются на другие-с более
интенсивной циркуляцией.
В
этом аппарате циркуляционная труба не
обогревается, следовательно раствор в
ней не кипит и парожидкостная смесь не
образуется. Разность плотностей
парожидкостной смеси в кипятильных
трубах 2 и раствора в циркуляционной
трубе больше, чем в аппаратах с центральной
циркуляционной трубой, поэтому кратность
циркуляции и коэффициенты теплопередачи
несколько выше. Повышение
скорости движения парожидкостной смеси
в кипятильных трубах уменьшает возможность
отложения солей, которые могут выделяться
при концентрировании растворов.
Выпарные
аппараты с принудительной циркуляцией.
Более высокие кратности циркуляции,
соответствующие скоростям движения
парожидкостной смеси более 2-2,5 м/с,
достигаются в выпарных аппаратах с
принудительной циркуляцией. Повышение
кратности циркуляции обеспечивается
установкой в циркуляционной трубе
осевых насосов 5, обладающих высокой
производительностью. В связи с более
высокими скоростями движения жидкости
в этих аппаратах достаточно высоки
коэффициенты теплопередачи -более 2000
Вт/(м2*К), поэтому такие аппараты могут
эффективно работать при меньших полезных
разностях температур (равных 3—5 °С). В
аппаратах с принудительной циркуляцией
можно с успехом концентрировать
высоковязкие или кристаллизующиеся
растворы.
В
ряде случаев выпарные аппараты с
принудительной циркуляцией выполняют
с вы песенной наг ре нательной камерой.
В этом случае появляется возможность
производить замену нагревательной
камеры при ее загрязнении, а иногда к
одному сепаратору подсоединять две или
три нагревательные камеры.
Пленочные выпарные аппараты. Их относя т к группе аппаратов, работающих без циркуляции; процесс выпаривания осуществляется за один проход жидкости по кипятильным трубам, причем раствор движется в них в виде восходящей или нисходящей пленки жидкости. Как правило, эти аппараты работают при прямоточном движении раствора и образующегося вторичного пара, который занимает центральную часть труб. В связи с этим здесь отсутствует гидростатический столб парожидкостной смеси и, следовательно, гидростатическая депрессия. Для обеспечения заданных пределов изменения концентраций упариваемых растворов кипятильные трубы делают длинными (6-10 м).
Барботажные
выпарные аппараты
с погружными горелками. Для выпаривания
таких а
грессивных
жидкостей, как серная, фосфорная,
хлороводородная кислоты, сульфаты и
хлориды некоторых металлов и др., наиболее
эффективным способом оказался барботаж
дымовых газов с помощью погружных
горелок 2, работающих на газообразном
юга жидком топливе. В этом методе
выпаривания создаются хорошие условия
для тепломассообмена между дымовыми
газами и жидкостью, гак как дымовые газы
при барботаже в растворы распыляются
в виде пузырьков, образуя газожидкостную
смесь, обладающую большой меж фазной
поверхностью.
Материальный баланс однократного выпаривания определяется по следующей формуле: по всему вешеству:
Gn = Gy + W
по растворенному веществу:
Gnxn = Gyxy
где Gn, Gy – массовые расходы соответственно поступающего и упаренного раствора, кг/ч; W – количество выпариваемой воды, кг/ч; хп и ху – соответственно начальная и конечная концентрации раствора, масс, %.