17. Базовые процессы в технологии, классификация. Общая характеристика тепловых процессов, используемых в современном производстве.

Все многообразие процессов, используемых технологией, с точки зрения их естественной (природной) сущности можно условно разделить на четыре основные группы: физические, химические, биологические процессы и процессы мышления.

Такая упрощенная классификация не исключает реализацию более сложных по своей сути процессов: физико-химических, биохимических и т.д.

Физические процессы связаны с такими преобразованиями сырья в продукт, при которых существенных изменений химической структуры исходных веществ не происходит.

Все физические процессы, используемые в технологии, в свою очередь, можно подразделить на следующие подгруппы:

• механические процессы;

• гидромеханические процессы;

• тепловые процессы;

• массообменные процессы.

Химические процессы связаны с глубокими и, как правило, необратимыми изменениями химической структуры (формулы) исходных веществ и, следовательно, их свойств.

Биологические процессы связаны либо с использованием живых микроорганизмов с целью получения требуемых продуктов (традиционная биотехнология), либо с воспроизведением в искусственных условиях процессов, протекающих в живой клетке (современная биотехнология).

С помощью процессов мышления человек постигает не только окружающий мир, но и собственное «я». Без них невозможно существование важнейших областей человеческой деятельности — науки, образования, культура.

К тепловым относятся процессы, скорость которых определяется скоростью переноса энергии в форме теплоты: нагревание, охлаждение, испарение, плавление и др. Процессы переноса теплоты часто сопутствуют другим технологическим процессам: химического взаимодействия, разделения смесей и т.д.

По механизму переноса энергии различают три способа распространения теплоты — теплопроводность, конвективный перенос и тепловое излучение.

Теплопроводность — перенос энергии микрочастицами (молекулами, ионами, электронами) за счет их колебаний при тесном соприкосновении.

Процесс протекает по молекулярному механизму и поэтому теплопроводность зависит от внутреннего молекулярного строения рассматриваемого тела и является постоянной величиной.

Конвективный перенос теплоты (конвекция) — процесс переноса теплоты от стенки к движущейся относительно нее жидкости (газу) или от жидкости (газа) к стенке. Таким образом, он обусловлен массовым движением вещества и происходит одновременно путем теплопроводности и конвекции.

В зависимости от причины, вызывающей движение жидкости, различают вынужденную и естественную конвекцию. При вынужденной конвекции движение обусловлено действием внешней силы — разности давлений, создаваемой насосом, вентилятором или иным источником (в том числе и природного происхождения, например, ветром). При естественной конвекции движение возникает вследствие изменения плотности самой жидкости (газа), обусловленного термическим расширением.

Тепловое излучение — перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, поглощаемых телом. Источниками этих колебаний являются заряженные частицы — электроны и ионы, входящие в состав излучающего вещества. При высоких температурах тел тепловое излучение становится преобладающим по сравнению с теплопроводностью и конвективным обменом.

На практике широко применяются следующие разновидности тепловых процессов:

• процессы нагревания и охлаждения;

• процессы выпаривания, испарения, конденсации;

• процессы искусственного охлаждения;

плавление и кристаллизация.