
- •Цели и задачи курса. Классификация основных процессов химической технологии.
- •2. Силы и напряжения, действующие в жидких средах. Режим движения жидкости.
- •3. Механизмы и уравнения переноса субстанций.
- •Молекулярный механизм
- •Перенос массы Молекулярный механизм переноса массы
- •Конвективный механизм переноса массы
- •Турбулентный механизм переноса массы
- •Конвективный перенос импульса
- •Турбулентный перенос импульса
- •4. Закон сохранения массы. Интегральная и локальная формы.
- •Интегральная форма (материальный баланс)
- •Локальная форма сохранения массы
- •5. Закон сохранения энергии. Интегральная форма. Уравнение Бернулли для идеальной изотермической жидкости.
- •Интегральная форма закона сохранения энергии (первый закон термодинамики)
- •Уравнение Бернулли для идеальной жидкости
- •6. Уравнение Бернулли для вязкой жидкости.
- •7. Локальная форма закона сохранения энергии. Уравнение Фурье-Кирхгофа.
- •8. Закон сохранения импульса. Уравнение Навье - Стокса. Частные Случаи.
- •Интегральная форма закона сохранения импульса
- •Локальная форма закона сохранения импульса
- •9. Исчерпывающее описание процессов переноса. Условие однозначности. Пограничные слои.
- •2.1.6.1. Условия однозначности
- •Пограничные слои
- •10. Аналогия процессов переноса.
- •Межфазный перенос субстанции
- •11. Локальные и интегральные формы уравнений массо-, тепло-, и импульсоотдачи Локальная форма уравнений
- •Интегральная форма уравнений
- •12. Локальные и интегральные формы уравнений массо-, тепло-, и импульсопередачи. Локальная форма уравнений
- •Интегральная форма уравнений
- •13. Моделирование технологических процессов. Математическое моделирование.
- •Математическое моделирование
- •14. Физическое моделирование. Основы теории подобия.
- •Теория подобия
- •15. Подобие гидромеханических процессов.
- •16. Подобие тепловых процессов.
- •17. Подобие массообменных процессов.
- •18. Определение коэффициентов массо-, тепло-, и импульсоотдачи.
- •19. Проблема масштабного перехода для промышленных аппаратов. Понятие о сопряженном математическом и физическом моделировании.
- •Понятие о сопряженном физическом и математическом моделировании
- •20. Математическое моделирование гидродинамической структуры потоков. Модель идеального вытеснения (мив)
- •Модель идеального смешения (мис)
- •Ячеечная модель (мя)
- •Диффузионная модель (мд)
- •21. Гидростатика. Основное уравнение гидростатики. Абсолютное и избыточное давление, вакуум. Закон Паскаля и его использование в технике.
- •Абсолютное и избыточное давление, вакуум.
- •Закон Паскаля и его использование в технике
- •22. Сила давления жидкости на плоские и криволинейные стенки. Закон Архимеда.
- •Сила давления жидкости на криволинейные стенки. Закон Архимеда
- •23. Гидродинамика. Классификация жидкостей. Поток жидкости и его геометрические элементы, и гидравлические параметры.
- •Поток жидкости. Геометрические элементы и гидравлические параметры потока
- •Ламинарное движение жидкости в трубах
- •25. Турбулентное течение жидкости в трубах. Формула Дарси-Вейсбаха. Некруглые трубопроводы.
- •Некруглые трубопроводы
- •26. График Никурадзе. Способы уменьшения гидравлических сопротивлений.
- •Способы уменьшения гидравлических сопротивлений
- •27. Местные гидравлические сопротивления.
- •28. Расчет газопровода.
- •29. Классификация трубопроводов. Расчет простого трубопровода.
- •30.Определение оптимального диаметра трубопровода.
- •31. Расчет сложных трубопроводов. Разветвленный трубопровод. Параллельное соединение трубопроводов.
- •32. Расчет сложных трубопроводов. Непрерывная раздача расхода по пути. Кольцевой трубопровод.
- •33. Двухфазная система «жидкость(газ) – твердое тело». Характеристики зернистого слоя. Движение жидкости через неподвижный зернистый слой. Характеристика зернистого слоя
- •Движение жидкости через неподвижный зернистый слой
- •34. Расчет скорости псевдоожижения, витания(осаждения) и уноса. Псевдоожиженный слой
- •Расчет скорости витания (осаждения) и уноса
- •35. Осаждение твердых частиц в поле центробежных сил.
- •36. Гидро- и пневмотранспорт. Пневмотранспорт зпс.
- •Пневмотранспорт заторможенным плотным слоем
- •37. Двухфазная система «газ (пар) – жидкость». Пленочное течение жидкости ( с учетом и без учета влияния газового потока)
- •38. Образование и движение капель и газовых пузырей. Барботаж.
- •39. Двухфазная система «жидкость – жидкость». Варианты реализации. Основные закономерности.
- •40. Разделение неоднородных систем, классификация и методы их разделения.
- •41. Осаждение неоднородных систем в поле сил тяжести. Конструкция пылеосадительных камер и отстойников.
- •Конструкция аппаратов гравитационного осаждения
- •42. Разделение неоднородных систем в поле центробежных сил. Осадительные центрифуги, их расчет. Циклоны.
- •43. Очистка газов в электрическом поле. Конструкции электроосадителей.
- •Конструкции электроосадителей
- •44. Мокрая и инерционная очистка газовых неоднородных систем.
- •45. Фильтрование неоднородных систем. Перегородки, осадки. Основное уравнение фильтрования.
- •Основное уравнение фильтрования
- •46. Конструкции фильтров для очистки газовых и жидких неоднородных систем. Фильтрующие центрифуги.
- •Очистка газов фильтрованием
- •Фильтрование жидких неоднородных систем
- •47. Классификация насосов. Основные параметры насосов.
- •Основные рабочие параметры насосов
- •48. Устройство и принцип действия центробежных насосов. Формула напора.
- •Основное уравнение центробежных машин (уравнение Эйлера)
- •49. Рабочие характеристики центробежных насосов. Работа центробежного насоса на сеть. Формулы пропорциональности Характеристики центробежных насосов
- •Работа центробежного насоса на сеть
- •50. Высота всасывания центробежного насоса.
- •51. Вихревые и осевые насосы. Осевые насосы
- •Вихревые насосы
- •52. Объемные насосы. Устройство и принцип действия поршневых насосов. Конструкции насосов.
- •Объемные насосы.
- •Поршневые насосы
- •53. Производительность поршневых насосов. Графики подач. Конструкции поршневых насосов. Производительность (подача) поршневых насосов
- •54. Классификация машин для сжатия и перемещения газов. Термодинамические основы процесса сжатия газов. Процессы сжатия газа. Классификация компрессорных машин
- •Термодинамические основы сжатия газов
- •Процессы сжатия газа в идеальной компрессорной машине
- •55. Поршневые компрессоры, мощность компрессоров, многоступенчатое сжатие газа. Поршневые компрессорные машины
- •Мощность и кпд поршневых компрессорных машин
- •Многоступенчатое сжатие газа в компрессорной машине
- •56. Динамические компрессоры (турбокомпрессоры). Сравнительный анализ и области применения компрессоров различных типов.
- •57. Перемешивание в жидких средах. Эффективность и интенсивность перемешивания. Перемешивание в жидкой среде
- •58. Механическое перемешивание. Классификация и конструкции мешалок. Мощность мешалки.
- •Расход мощности на перемешивание
- •59. Пневматическое и гидравлическое перемешивание. Пневматическое перемешивание
- •5.1.3. Гидравлическое перемешивание
- •60. Кондуктивный теплообмен в плооской стенке.
- •61. Кондуктивный теплообмен в цилиндрической стенке.
- •62. Конвективный теплообмен. Гидродинамический и тепловой ламинарные пограничные слои на плоской пластине. Конвективный теплообмен
- •Гидродинамический и тепловой пограничные слои на плоской пластине
- •63. Гидродинамический и тепловой турбулентные пограничные слои на плоской пластине.
- •64. Конвективный теплообмен в круглой трубе.
- •Теплоотдача при конденсации пара
- •66. Теплообмен при кипении жидкости. Теплоотдача при кипении жидкостей
- •67. Теплообмен излучением. Радиационно-конвективная теплоотдача. Тепловое излучение. Радиационно-конвективная теплоотдача.
- •68. Оптимизация и интенсификация теплообмена
- •69. Промышленные способы подвода и отвода теплоты. Виды теплоносителей.
- •Подвод теплоты
- •Отвод теплоты
- •70. Классификация и конструкция теплообменников
- •Рекуперативные теплообменники
- •1 Корпус аппарата; 2 змеевик.
- •Регенеративные теплообменники
- •Смесительные теплообменники
- •71. Методика расчета теплообменника.
- •Тепловой расчет теплообменника
- •72. Выпаривание. Способы выпаривания. Классификации и конструкции выпарных аппаратов. Схемы многокорпусных выпарных аппаратов.
- •Классификация и конструкция выпарных установок
- •73. Материальный и тепловой балансы однокорпусной выпарной установки.
- •74. Температурные потери в выпарных установках. Способы распределения полезной разности температур по корпусам.
- •Полезная разность температур в многокорпусной установке и ее распределение по корпусам
- •75. Массообмен. Фазовые равновесия. Материальный баланс. Уравнения рабочих и равновесных линий. Фазовые равновесия.
- •Материальный баланс.
- •Уравнения рабочих и равновесных линий.
- •76. Различные модификации уравнений массоотдачи и массопередачи. Уравнения массоотдачи и массопередачи в локальной форме.
- •Интегральная форма уравнений массоотдачи и массопередачи
- •77. Объемные коэффициенты массоотдачи и массопередачи. Число и высота единиц переноса. Объёмные коэффициенты массоотдачи и массопередачи.
- •Число и высота единиц переноса
- •78. Упрощенные модели массоотдачи: пленочная модель, модель турбулентного диффузионного пограничного слоя Ландау - Левича, модель обновления.
- •79. Классификация массообменных аппаратов. Технологический расчет аппарата с непрерывным контактом фаз.
- •Технологический расчет аппарата с непрерывным контактом фаз
- •Используя величину удельной поверхности контакта фаз вначале можно определить рабочий объем аппарата:
- •80. Классификация массообменных аппаратов. Технологический расчет аппарата со ступенчатым контактом фаз.
- •Технологический расчет аппарата со ступенчатым контактом фаз.
- •81. Абсорбция. Равновесие при абсорбции. Закон Генри.
- •Равновесие при абсорбции. Закон Генри.
- •82. Материальный баланс абсорбции. Расход абсорбента.
- •83. Тепловой баланс абсорбции. Кинетика абсорбции. Тепловой баланс абсорбции.
- •Кинетика абсорбции.
- •84. Конструкции абсорберов.
- •Плёночные абсорберы.
- •Насадочные абсорберы.
- •Выбор насадки.
- •Тарельчатые абсорберы.
- •Распыливающие аппараты.
- •85. Перегонка жидкостей. Равновесие в системе жидкость – пар. Закон Рауля.
- •Взаиморастворимые жидкости в любых соотношениях.
- •86. Простая перегонка (дистилляция): однократная, многократная и постепенная. Материальный баланс постепенной дистилляции.
- •Однократная дистилляция.
- •Постепенная дистилляция.
- •Материальный баланс постепенной дистилляции.
- •87. Ректификация. Материальный баланс непрерывной ректификации бинарных смесей.
- •Материальный баланс колонны по всему потоку:
- •Материальный баланс по нк:
- •Уравнения рабочих линий.
- •Выбор флегмовога числа.
- •88. Тепловой баланс ректификационной колонны.
- •89. Периодическая ректификация.
- •90. Жидкостная экстракция. Равновесие в системе жидкость – жидкость. Селективность экстрагента.
- •Жидкостная экстракция
- •91. Материальный баланс однократной экстракции.
- •92. Основные способы проведения жидкостной экстракции: однократная, многоступенчатая перекрестная, многократная противоточная и непрерывная противоточная.
- •Многократная экстракция с противоточным движением растворителя.
- •Непрерывная противоточная экстракция.
- •93. Классификация и конструкции экстракторов.
- •4.1.5.1. Ступенчатые экстракторы
- •4.1.5.2 Дифференциально-контактные экстракторы. Экстракторы без подвода дополнительной энергии.
- •Экстракторы с подводом дополнительной энергии.
Экстракторы с подводом дополнительной энергии.
Роторно-дисковые экстракторы (рис.4.16.) по конструкции схожи с полочными колоннами. Отличия заключаются в том, что диски имеют меньший диаметр, закреплены на валу и вращаются вместе с ним. Легкая фаза может изначально диспергироваться при обтекании кольцевых перегородок либо с помощью распылителя. Затем, соприкасаясь с поверхностью вращающихся дисков, она многократно коалесцирует и редиспергируется. В каждой секции, расположенной между соседними кольцевыми перегородками, образуются сложные, как правило, турбулентные тороидальные течения, способствующие увеличению коэффициентов массопередачи и уменьшению обратного перемешивания в аппарате в целом, несмотря на то, что в каждой секции структура потоков близка к идеальному смешению. Иногда вместо дисков на валу ротора устанавливаются мешалки различных типов. Недостатком роторно- дисковых экстракторов является снижение их эффективности при увеличении диаметра аппарата.
Для интенсификации процесса массопередачи используются пульсационные экстракторы, в которых на противоточное движение фаз накладываются возвратно-поступательные колебания небольшой амплитуды. Используются два способа создания пульсаций: с помощью пульсаторов, расположенных вне колонны, или за счет вибрации тарелок, находящихся внутри экстрактора. Применение пульсаций способствует лучшему многократному дроблению капель, увеличивая коэффициент массопередачи.
Рис 4.17. Пульсационный наса- Рис.4.18. Экстрактор с вибри-
дочный экстрактор: 1 – пульсатор; рующими тарелками: 1 – штанга
2 – насадка; с закрепленными перфориро-
ванием; 2 – привод кривошипно-
шатунного механизма;
3,4 – распределители легкой
и тяжелой фаз.
Колонна с вынесенным пульсатором может быть полой, тарельчатой или насадочной (рис. 4.17). Пульсатор, как правило, представляет собой поршневой или диафрагмовый насос, подключенный к линии подачи легкой фазы. Пульсации передаются всему объему жидкости в колонне, что требует больших затрат энергии и прочных массивных фундаментов. Достоинствами экстракторов с вынесенными пульсаторами являются отсутствие движущихся частей внутри аппарата и удобство обслуживания пульсатора, что особенно важно при работе с токсичными средами.
Колонны с возвратно-поступательным движением перфорированных тарелок, их еще называют вибрационными экстракторами (рис. 4.18), потребляют меньше энергии, так как пульсации сообщаются не всему объему жидкости, а лишь слоям, находящимся в непосредственной близости от тарелок. Однако они более сложны в обслуживании.
При невысокой разности плотностей фаз для обеспечения достаточной относительной скорости их движения и улучшения сепарации используют центробежные экстракторы (рис. 4.19). Внутри вращающегося ротора 2 установлены цилиндрические перфорированные перегородки.
Рис.4.19. Центробежный экстрактор: 1 – вал; 2 – ротор; 3 – перфорированные перегородки.
Легкая и тяжелая фазы вводятся по каналам с противоположных концов полого вала 1. При этом легкая фаза подается к периферии ротора, а тяжелая – ближе к оси вращения. Под действием центробежной силы тяжелая фаза движется от центра к периферии, вытесняя легкую. При этом обе они многократно дробятся и коалесцируют, проходя сквозь отверстия перфорированных перегородок, обеспечивая высокую интенсивность массопередачи. Тяжелая фаза отводится по каналам от периферии ротора, а легкая – из центральной части. Достоинствами центробежных экстракторов служат компактность, малое время пребывания сред в аппарате, недостатками – дороговизна и большие затраты на эксплуатацию.