9. Топливо. Электроэнергия.

В химической технологии энергия служит для проведения следующих операций:

– химических реакций;

– компрессии газов и жидкостей;

– нагрева материалов;

– проведения тепловых процессов, не связанных с химическими реак­циями (ректификация, испарение и др.);

– проведения механических и гидродинамических процессов (фильтро­вание, измельчение, сушка и т. д).

В химическом производстве используют электрическую, тепловую, топ­­­лив­ную, световую, ядерную и химическую виды энергии.

Электроэнергия необходима для электрохимических, электротерми­чес­ких, электромагнитных и электростатических процессов, а также для перено­са различных материалов и приведения в действие машин и механизмов.

Тепловая энергия применяется для высокотемпературной переработки сырья (обжиг, нагрев аппаратуры, реагентов и т.д.). Передачу тепла ведут за счет контакта нагреваемой системы с теплоносителем, в качестве которого наиболее распространены горячий воздух, топочные газы, горячая вода и во­дяной пар. Тепловая энергия, используемая в химической промышлен­ности, делится на высокопотенциальную (более 350 ^оС), среднепотен­циаль­ную (100–350 ^оС) и низкопотенциальную (50–100 ^оС).

Топливная энергия (энергия, полученная при сжигании топлива непо-средственно на технологических установках) применяется для производства тепла и электроэнергии в печах специального назначения.

Световую энергию применяют для проведения процессов фотосинтеза, например, при производстве хлороводорода и галогенопроизводных.

Химическая энергия находит применение в работе химических источ­ни­ков тока.

Ядерная энергия применяется для проведения радиационно-химических процессов (например, некоторых полимеризационных процессов, а также для анализа, контроля и регулирования технологических процессов.

В химической промышленности на долю электрической энергии при­ходится примерно 40 %, тепловой – 50 %, топливной – 10 %. Доля осталь­ных видов энергии составляет менее 1 %.

Критерием экономичности является коэффициент использования энергии, равный отношению количества энергии, теоретически необходимой для производства единицы продукции, к фактически затраченной энергии:

= W_Т/W_П.

10. Уравнение теплопроводности.

Уравнение теплопроводности — дифференциальное уравнение в частных производных второго порядка, которое описывает распределение температуры в заданной области пространства и его изменение во времени.

11. Уравнение Эйлера для гидродинамических условий.

Уравнение Эйлера — одно из основных уравнений гидродинамикиидеальной жидкости, которое по своей сути является уравнением движенияжидкости.

Рассмотрим движение идеальной жидкости. Выделим внутри неё некоторый объём V. Согласно второму закону Ньютона, ускорение центра масс этого объёма пропорционально полной силе, действующей на него. В случае идеальной жидкости эта сила сводится к давлению окружающей объём жидкости и, возможно, воздействию внешних силовых полей. Предположим, что это поле представляет собой силы инерции или гравитации, так что эта сила пропорциональна напряжённости поля и массе элемента объёма. Тогда

,

где S — поверхность выделенного объёма, g — напряжённость поля. Переходя, согласно формуле Гаусса — Остроградского, от поверхностного интеграла к объёмному и учитывая, что , где— плотность жидкости в данной точке, получим:

В силу произвольности объёма V подынтегральные функции должны быть равны в любой точке:

Выражая полную производную через конвективную производнуюичастную производную:

получаем уравнение Эйлера для движения идеальной жидкости в поле тяжести:

где — плотность жидкости,— давление в жидкости,— вектор скорости жидкости,— вектор напряжённости силового поля,—оператор набладля трёхмерного пространства.