Единый кинетический закон

Кинетика – наука о скорости и механизме процесса.

Скорость важнейшая характеристика т.к. она определяет основные размеры аппарата, а следовательно его материало- и энергоемкость, занимаемые или производственные площади. Чем скорость выше, тем размер аппарата меньше, материала меньше, производственные площади снижаются, т.е. затраты уменьшаются.

Скорость процесса пропорциональна градиенту соответствующего потенциала (движущей силе) и обратно пропорциональна сопротивлению переноса:

Скорость переноса = движущая сила/сопротивление.

Согласно определению, общее кинетическое уравнение имеет вид

– единая кинетическая закономерность

∆ – движущая сила процесса;

R – сопротивление;

1/R = К– коэффициент скорости процесса;

Импульс: А=V, ∆ = ∆P,

Тепло: А=Q, ∆ = ∆t,

Вещество: А=M, ∆ = ∆C, .

Общие принципы расчета пабт

Целью расчета ПАБТ является определение материальных и энергетических затрат на проведение процесса, оптимальных условий протекания процесса, а также основных размеров аппаратов, применяемых для их осуществления.

Площадь F≈ основному размеру аппарата.

В основе общей схемы расчета лежит единый кинетический закон: :

Порядок расчета:

1. Исходя из законов гидродинамики и термодинамики, выявляют условия равновесия и определяют направление течения процесса.

2. По данным о равновесии устанавливают начальные и конечные значения процессов.

3. На основании законов сохранения составляют материальный и тепловой балансы.

4. По величинам, характеризующим рабочие и равновесные параметры, определяют движущую силу процесса.

5. На основании законов кинетики рассчитывают кинетические коэффициенты процесса.

6. По полученным данным определяют характеризующий о размер аппарата . Это может быть площадь поперечного сечения, поверхность нагрева, поверхность контакта фаз.

7. Производят выбор стандартного аппарата (ГОСТ)

Мы стремимся чтобы площадь была меньше, т.к. затраты при этом уменьшаться. Поэтому коэффициент скорости процесса К и движущая сила должны быть максимальны.

Лимитирующие стадии

Многие процессы ХТ многостадийны, т.е. распадаются на ряд стадий (этапов, путей). Как правило, одна из стадий лимитирует процесс. Если мы хотим оказать воздействие на такой процесс, то воздействие должно оказываться именно на лимитирующую стадию. То, какая именно стадия лимитирует процесс, определяется, с одной стороны, соотношением скоростей разных стадий, а с другой – их взаимным расположением. Если стадии последовательны, то лимитирует самая медленная (наименее производительная), если стадии параллельны, то лимитирует самая производительная.

Встречаются процессы, когда ни медленная, ни быстрая стадия не могут лимитировать процесс. Это бывает тогда, когда, казалось бы, нелимитирующая стадия влияет на протекание той стадии, которая должна была бы лимитировать.

Интенсификация процессов, т.е. увеличение скорости переноса субстанции, которая пропорциональна градиенту соответствующего потенциала (движущей силе) и обратно пропорциональна сопротивлению переноса: процесса. (Вспомним единый кинетический закон) Скорость переноса = движущая сила/сопротивление. .

Движущая сила определяется степенью отклонения реального состояния от равновесного и гидродинамических условий протекания процесса.

Сопротивление в значительной степени определяется механизмом переноса.

Скорость многостадийного процесса определяется лимитирующей стадией.

Самостоятельно: