Единицы давления, механического напряжения

1 бар = 10⁵ Па; 1 ат = 1 кгс/см² =735,6 мм рт. ст. = = Ю м вод. ст. ^ 9,81 • 10⁴ Па « 0,1 МПа « 1 бар; 1 атм = 1 физ. ат = = 1,033 кгс/см² = 760 мм рт. ст. = 10,33 м вод. ст. ^ 10,13 Ю⁴ Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па; 1 кгс/м² = 1 мм вод. ст. « 9,81 Па; 1 дин/см² =0,1 Па единицы динамической вязкости

1 П = 0,1 Па-с =0,0102 кгс с/м² единицы кинематической вязкости

1 Ст = 10"⁴ м²/с единицы работы, энергии

1 эрг = 10~⁷ Дж; 1 кВт-ч =3,6 МДж; 1 ккал » 4,19 кДж единицы мощности, теплового потока

1 эрг/с = 10~⁷ Вт; 1 л. с. « 0,736 кВт; 1 ккал/ч = 1,163 Вт

5. Понятие о моделировании процессов и аппаратов

При разработке промышленных аппаратов для осуществления соответствующих процессов необходимо располагать основными закономерностями, определяющими размеры аппарата и его про­изводительность при заданных требованиях к качеству получае­мых продуктов.

Основой получения этих закономерностей является экспери­мент, базирующийся на глубоком знании существенных стадий процесса. Это позволяет моделировать процессы и аппараты и осу­ществлять процессы на установках сравнительно небольшого масштаба. Затем данные, представленные в виде уравнений, гра­фиков или таблиц, можно использовать для расчетов промышлен­ных аппаратов.

Моделирование может быть физическим, гидравлическим и математическим.

Физическое моделирование заключается в исследовании основ­ных закономерностей процесса на реальных рабочих системах и при рабочих параметрах, которые предполагается поддержи­вать в промышленных условиях. Установка, на которой выпол­няют физическое моделирование, отличается размерами от круп­ной установки. Конструкции аппаратов также могут быть непохо­жими на промышленные. На модельной установке варьируют основ­ные рабочие параметры процесса (температуру, давление, кон­центрацию, скорость потоков и т. д.), чтобы выяснить взаимосвязь между ними.

Гидравлическое моделирование осуществляется на специальных стендах, включающих фрагменты основных рабочих элементов в натуральную величину. В качестве рабочих сред используют

модельные системы: воду, воздух, песок и т. п. При гидравли­ческом моделировании выявляют закономерности, определяющие величину сопротивления и производительность аппарата для раз­личных типов контактных устройств. Используя данные физиче­ского и гидравлического моделирования, можно выбрать опти­мальные условия процесса и размеры аппарата.

Математическое моделирование стало возможным в связи с широким использованием электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Этот вид моделирования является ценным дополнением физического и гидравлического моделирования.

Под математическим моделированием понимают разработку и анализ систем уравнений процесса при соответствующих началь­ных и граничных условиях с целью выявления оптимальных ус­ловий проведения процесса или работы аппарата. Использование этого метода предполагает достаточно глубокое знание основных закономерностей процесса (работы аппарата).

Математическое моделирование включает следующие основные этапы:

а) составление систем уравнений, начальных и граничных условий;

б) анализ систем уравнений с применением ЭВМ (деформация модели);

в) корректировка параметров уравнений модели на основе данных физического и гидравлического моделирования;

г) проверка соответствия модели реальному объекту (про- верка адекватности модели и объекта).

Этап, связанный с деформацией модели, позволяет выявить, как те или иные переменные влияют на конечные показатели про­цесса (выход продуктов, степень конверсии сырья, чистоту про­дуктов и т. д.) и отобрать наиболее важные. Этот этап в какой- то мере дополняет физический эксперимент, но ни в коей мере не заменяет его. После этапа деформации модели физическое и ги­дравлическое моделирование может быть выполнено более целе­направленно и при меньшем объеме экспериментов.

Поскольку математическое моделирование основывается на данных экспериментов, возникают этапы, требующие уточнения параметров уравнений модели для использования их при расчетах промышленных объектов. На этих этапах математического модели­рования широко привлекаются данные, полученные на аналогич­ных укрупненных или промышленных установках.

Для получения расчетных зависимостей экспериментальные данные обрабатывают с привлечением критериев подобия, позво­ляющих применять уравнения ко всему классу подобных процес­сов (аппаратов). Если уравнения модели достаточно хорошо раз­работаны и представлены в форме, удобной для расчетной инже­нерной практики, то определяют параметры соответствующих уравнений на основе экспериментальных данных.