3. Способы перемешивания в жидких средах. Схемы установок.

Цели: 1) создание однородной системы из дисперсных фаз; 2) интенсификация процессов теплообмена и массообмена. Три способа перемешивания в хим. промышленности:

1) механическое перемешивание- за счет ввода механической энергии в объем (с помощью мешалок). Этот вид перемешивания имеет преимущественное значение в химических и нефтехимических производствах.

2) пневматическое перемешивание-осуществляется путем пропускания газа через слой перемешиваемой жидкости. Сжатый газ поступает в аппарат, наполненный жидкостью. Газ распределяется барометром. Газ, выходящий через отверстия в трубах, перемешивает жидкость.

Интенсивность перемешивания: [a]=[м³/(м²*мин)] – кол-во воздуха, подаваемое через сечение аппарата в единицу времени. Режим 0,4-слабая интенсивность перемешивания; 0,8-средняя; 1,2 – интенсивное перемешивание. Пневматическое перемешивание имеет ограниченные области применения-когда допускается контакт с газом перемешиваемой жидкости и перемешивание осуществляется кратковременными периодами.

3) циркуляционное перемешивание-производится многократным прокачиванием жидкости через систему аппарат-циркуляционный насос-аппарат. Применяется: при перемешивании вредных веществ; для перемешивания веществ, для которых контакт с кислородом воздуха недопустим.

Интенсивность циркуляционного перемешивания определяется кратностью циркуляции: n=Q/Vр-отношение секундной производительности циркуляционного насоса к рабочему объему перемешиваемой среды. В соответствии с n обеспечивается та или иная интенсивность перемешивания. n – сколько раз обновится в секунду объем жидкости, находящийся в емкости.

Эффективность перемешивания – определяется двумя способами в зависимости от целей.

Для 1-ой цели: 1) определяются концентрации дисперсных частиц в разных точках объема. 2) определяем среднеарифметическое значение концентрации. 3) определяем среднее отклонение от среднего значения: х= ±∆х

Для разных аппаратов сравниваем ∆х. Чем оно меньше, тем эффективность выше. Процесс длительный.

Для 2-ой цели: К_Т1/К_Т2 – коэффициенты пропорциональности в уравнении кинетических законов или К_М1/К_М2 – коэффициенты массы.

К_Т1/К_Т2 >1 – эффективнее 1 аппарат.

Билет №10.

1) Скорость теплового процесса. Движущая сила теплового процесса. Основное уравнение теплопередачи.

Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепла, называют тепловыми. К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, конденсация, испарение.

В тепловых процессах взаимодействуют не менее чем две среды с различными температурами, тепло передаётся самопроизвольно только от среды с более высокой температурой (теплоносителя) к среде с более низкой температурой (хладоагент).

Основная характеристика любого теплового процесса – количество передаваемого тепла: от этой величины зависят размеры теплообменных аппаратов. Основным размером теплообменного аппарата является теплопередающая поверхность (поверхность теплообмена).

Связь между количеством передаваемого в аппарате тепла и поверхностью теплообмена определяется основным кинетическим уравнением переноса тепла:

= = , где - скорость теплового процесса,

Скорость теплового процесса прямопропорциональна движущей силе и обратнопропорциональна сопротивлению .

Для установившегося процесса и единицы времени основное уравнение теплопередачи имеет вид: Q=k , где Q-количество тепла, переданного через всю поверхность теплообмена в ед. времени;

k - коэффициент теплоотдачи между средами, средний для всей поверхности теплообмена;

- средняя разность температур между средами;

F – поверхность теплообмена.

Из осн. уравнения теплопередачи определяют поверхность теплообмена аппарата:

F=Q/(k

Движущей силой тепловых процессов является разность температур сред, при наличии которой тепло распространяется от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой. При теплопередаче от одного теплоносителя к другому разность между температурами теплоносителей не сохраняет постоянного значения вдоль поверхности теплообмена, и поэтому в тепловых расчётах, где применяется основное уравнение теплопередачи Q=k к конечной поверхности теплообмена, необходимо пользоваться средней разностью температур (ср. движущей силой).

Средняя движущая сила определяется, с учётом принятой схемы организации движения потоков теплоносителей в теплообменнике, как среднелогарифмическая величина , где - большая и меньшая разность температур между горячим и холодным теплоносителем в процессе теплообмена. А если соотношение , то, с достаточной точностью, можно определить как среднеарифметическую величину: .