2. Общая характеристика хтс

Химико-технологическая система – это совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как единое целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций по переработке исходного сырья в промежуточные и конечные продукты.

взаимосвязь явлений в отдельных процессах и аппаратах

В любом химическом производстве для получения из исходного сырья готового продукта всегда используется не один, а комплекс взаимосвязанных между собой аппаратов. Например, установка для мокрой очистки и утилизации тепла отходящих газов включает взаимосвязанные между собой теплообменники 1 и 3, мокрый пылеуловитель 2 и циркуляционный насос 5 (рис. 1.1). При этом между всеми элементами установки существует взаимное влияние друг на друга. Так режим теплообмена в пылеуловителе влияет на температуру подаваемой в теплообменник 1 воды, а, следовательно, и на саму работу теплообменника 1. Степень охлаждения газов в теплообменнике 1 влияет на параметры потока в пылеуловителе и, следовательно, на эффективность его работы. Работа насоса, задающая кратность циркуляции нагреваемой в теплообменнике 1 воды влияет на температуру выходящего из теплообменника газа, а значит и на режим работы пылеуловителя.

Рис. 1. 1. Установка для мокрой очистки и утилизации тепла горячих газов: 1 – кожухотрубчатый теплообменник; 2 – мокрый пылеуловитель; 3 – встроенный змеевиковый теплообменник; 4 – решетка; 5 - циркуляционный насос; 6 – смеситель.

Как следует из выше сказанного расчёт и оптимизация технологических режимов отдельных аппаратов не всегда приводит к оптимальному режиму работы ХТС в целом. Определить параметры оптимального функционирования всей системы можно лишь с учетом связей между элементами ХТС, которые обуславливают их взаимное влияние.

Хтс как объект исследования

Любая ХТС имеет определенную структуру и заданные параметры, а взаимодействие ХТС с окружающей средой и результаты ее функционирования можно охарактеризовать входными и выходными переменными (рис. 1.2).

Рис. 1. 2. Принципиальная схема ХТС

Технологическая структураХТС – это строение системы, отражающее состав элементов и форму связи между ними. Формально технологическую структуру ХТС (G) можно охарактеризовать числом элементов конструкционного типаN_э, в которых протекают технологические процессыg_э, законом взаимосвязей между отдельными элементамиRи числом технологических потоковN_т.п.:

G = G{Nэ(gэ), R, Nт.п.}

(1.1)

Параметры ХТС – это физические и химические величины, характеризующие особенности протекания физико-химических явлений в каждом ХТП, условия проведения и особенности инженерно-аппаратурного оформления каждого ХТП системы. Параметры ХТС подразделяют на конструкционные и технологические.

Конструкционные параметры ХТС () – это геометрические характеристики конструкций элементов системы (объем, площадь, диаметр, толщина стенки, высота аппарата и т.п.).

Технологические параметрыХТС () – это физико-химические величины характеризующие свойства, механизм и кинетику ХТП, происходящих в элементах системы (константы скоростей реакций, коэффициенты тепло- массопередачи и т.п.).

Параметры технологического режима – это основные физико-химические факторы внутри системы, влияющие на скорость протекания ХТП, на выход и качество продуктов (температура, давление, концентрация и т.п.).

Входные переменные ХТС() – это параметры входных технологических потоков (ТП) системы, а также параметры физико-химических воздействий окружающей среды на ХТС (температура, давление, влажность и т.п.).

Выходные переменные ХТС() – это параметры выходных ТП системы.

Параметры i-го ТП подразделяют напараметры состояния потока(расход, концентрация, давление, температура и т.д.) ипараметры свойств потока(теплоемкость, вязкость, плотность и т.д.). Каждыйi-й ТП характеризуют определенным числом независимых параметров, которое называютпараметричностью потока.

Иерархия ХТС

ХТС состоит из отдельных элементов и имеет уровни иерархии (рис. 1.3).

Рис. 1. 3. Иерархия ХТС