- •Scan Pirat
- •Глава IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения . . .
- •Сравнение и области применения компрессорных машин различных
- •Глава V. Разделение неоднородных систем 176
- •Общие сведения 186
- •Общие сведения . 227
- •Глава VI. Перемешивание в жидких средах 246
- •Общие сведения 246
- •Глава VII. Основы теплопередачи в химической аппаратуре 260
- •Общие сведения 260
- •Глава VIII. Нагревание, охлаждение и конденсация 310
- •Общие сведения . 310
- •Нагревание газообразными высокотемпературными теплоносителями
- •Общие сведения . 347
- •Общие сведения 382
- •Общие сведения 434
- •Глава XV. Сушка . . .Ч 583
- •Глава XVI. Кристаллизация 632
- •Глава XVII. Искусственное охлаждение 646
- •Циклы, основанные на сочетании дросселирования и расширения газа
- •Глава XVIII. Измельчение твердых материалов 679
- •Общие сведения 679
- •Крупное дробление 684
- •Тонкое измельчение n 693
- •Глава XIX. Классификация и сортировка материалов 703
- •Глава XX. Смешение твердых материалов 711
- •2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •3. Классификация основных процессов
- •4. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Основные определения
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •48 Гл. II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлика
- •Уравнение неразрывности (сплошности) потока
- •8. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •9. Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •9., Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •10. Уравнение Бернулли
- •10. Уравнение Бернулли
- •Некоторые практические приложения уравнения Бернулли
- •11. Некоторые практические-приложения уравнения Бернулли
- •12« Основы теории подобия и анализа размерностей.
- •12. Основы теории подобая а анализа размерностей. Принципы моделирования 71
- •12. Основы теории подобия и анализа размерностей. Принципы моделирования п
- •Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобия
- •13. Гидродинамическое подобие
- •Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •Течение неньютоновских жидкостей
- •Закономерности движения неньютоновских жидкостей имеют ряд особенностей. - Для обычных, или ньютоновских, жидкостей зависимость между напряжением сдвига т
- •Неньютоновские жидкости можно разделить на три большие группы. К первой группе относятся так называемые вязкие, или стационарные, не- ньютоновские жидкости. Для этих
- •Времени. По виду данной функции (кривой тече- нии) различают следующие разновидности жид- костей этой группы.
- •Называемый пластическо
- •Зависимость (11,105) изображается на рис. 11-26 линией 2
- •15. Течение неньютоновских жидкостей
- •Ростях сдвига; в результате величины и х становятся пропорциональными друг другу
- •Расчет диаметра трубопроводов
- •17. Движение тел в жидкостях
- •Движение тел в жидкостях
- •17. Движение тел в жидкостях
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 101
- •Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 103
- •Для полидисперсных зернистых слоев расчетный диаметр (1 вычисляют из соотношения
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 105
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 107
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 109
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
- •Глава III
- •Перемещение жидкостей (насосы)
- •Общие сведения
- •Основные параметры насосов
- •3. Напор насоса. Высота всасывания
- •Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •Специальные типы поршневых и центробежных насосов
- •Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •Сравнение и области применения насосов различных типов
- •8. Сравнение и области применения насосов различных типов
- •Глава IV
- •Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2.. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •3. Поршневые компрессоры
- •Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •4. Ротационные компрессоры и газодувки
- •Ротационные компрессоры и газодувки
- •6. Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Винтовые компрессоры
- •Вакуум-насосы
- •8. Вакуум-насосы
- •Глава V
- •1. Неоднородные системы и методы их разделения
- •Материальный баланс процесса разделения
- •Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •3. Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •4. Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Отстойники
- •5. Отстойники
- •5. Отстойники
- •Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •Уравнения фильтрования
- •8. Фильтровальные перегородки
- •Фильтровальные перегородки
- •Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтре*
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •10. Расчет фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •Основные положения
- •12. Центробежная сила и фактор разделения
- •Центробежная сила и фактор разделения
- •Процессы в отстойных центрифугах
- •Процессы в фильтрующих центрифугах
- •Устройство центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •17. Общие сведения
- •17. Общие сведения
- •18. Гравитационная очистка газов
- •2 Камера; 2 — горизонтальные перегородки (полки)! 3 — отражательная перегородка; 4 *- дверцы.
- •Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
- •20. Очистка газов фильтрованием
- •Очистка газов фильтрованием
- •Мокрая очистка газов
- •21. Мокрая очистка газов
- •Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •23. Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •24. Сравнительные характеристики и выбор газоочистительной аппаратуры 245
- •Глава VI
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •Пневматическое перемешивание
- •5. Перемешивание в трубопроводах
- •Перемешивание в трубопроводах
- •6. Перемешивание с помощью сопел и насосов
- •2. Тепловые балансы
- •Тепловые балансы
- •Основное уравнение теплопередачи
- •4. Температурное поле и температурный градиент
- •Температурное поле и температурный градиент
- •Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 277
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 279
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •10. Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •12., Нестационарный теплообмен
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Дгср _ ——-f - j_t -
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Глава VIII нагревание, охлаждение и конденсация
- •Общие сведения
- •Нагревание водяным паром
- •Центробежный насос.
- •4. Нагревание топочными газами
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •1 Сопло горелки; 2 —- огнеупорная пористая панель; 3 — радиантная часть (змеевик); 4 — конвективная часть (змеевик); 5 — перегреватель; 6 и- дымовая труба.
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •I печь со змеевиком; 2 — теплоиспользующнй аппарат; 3 подъемный трубопровод; 4 — опускной трубопровод; 5 — циркуляционный насос.
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •Трубчатые теплообменники
- •Змеевиковые теплообменники
- •Пластинчатые теплообменники
- •Оребренные теплообменники
- •16. Теплообменные устройства реакционных аппаратов
- •Конденсаторы смешения
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Расчет конденсаторов паров
- •Глава IX
- •Общие сведения
- •Однокорпусные выпарные установки
- •2. Однокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Многокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Устройство выпарных аппаратов
- •Расчет многокорпусных выпарных аппаратов
- •Общие сведения
- •1. Общие сведения
- •Равновесие при массопередаче
- •Скорость массопередачи
- •3. Скорость массопередачи
- •Движущая сила процессов массопередачи
- •Массопередача с твердой фазой
- •6. Массопередача с твердой фазой
- •Глава XI
- •Равновесие при абсорбции
- •Материальный и тепловой балансы процесса
- •Скорость процесса
- •Устройство абсорбционных аппаратов
- •— Щели.
- •Расчет абсорберов
- •7. Десорбция
- •8. Схемы абсорбционных установок
- •Глава XII
- •Характеристики двухфазных систем жидкость—пар
- •4. Ректификация
- •4. Ректификация
- •Специальные виды перегонки
- •Глава XIII
- •Общие сведения
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •1/ 2, 8, .... П — ступени.
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •Ступенчатые экстракторы
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •1Л. XIII. Экстракция
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •7. Равновесие и скорость процессов экстракции и растворения
- •Рис, хііі-27. Схема извлечения растворенного вещества из пористого тела и профиль концентраций.
- •Способы экстракции и растворения
- •8. Способы экстракции и растворения
- •Рнс. Хііі-29. Схема противоточной промывки осадка (шлама) на барабанных вакуум-фильтрах:
- •Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •Расчет экстракционных аппаратов
- •Глава XIV
- •Общие сведения
- •2. Характеристики адсорбентов и их виды
- •Равновесий при адсорбции
- •3. Равновесие при адсорбции
- •Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •Десорбция
- •5. Десорбция
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •Расчет адсорберов
- •7. Расчет адсорберов
- •Ионообменные процессы
- •Глава XV
- •Основные параметры влажного газа
- •Равновесие при сушке
- •Материальный и тепловой балансы сушки
- •Определение расходов воздуха и тепла на сушку
- •Варианты процесса сушки
- •Скорость сушки
- •8. Скорость сушки
- •Dwc cftuiP
- •Устройство суЬшлок
- •Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала
- •Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала
- •Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала
- •1 Верхняя камера; 2 — нижняя камера; 3 — раз» рыхлитель.
- •I камера сушилки; 2 — полые плиты.
- •Глава XVI
- •1, Общие сведения
- •Равновесие при кристаллизации
- •Влияние условий кристаллизации на свойства кристаллов
- •Способы кристаллизации
- •Устройство кристаллизаторов
- •I __ труба аппарата; 2 — термоизоляционный кожух; 3 — вентилятор; 4 — труба
- •7. Расчеты кристаллизаторов Материальный баланс кристаллизации
- •Глава XVII искусственное охлаждение
- •Общие сведения
- •Термодинамические основы получения холода
- •Другие методы получения низких температур
- •Компрессионные паровые холодильные машины
- •Абсорбционные холодильные машины
- •Пароводяные эжекторные холодильные машины
- •Циклы с дросселированием газа
- •Циклы с тепловым насосом
- •Сравнение основных циклов глубокого охлаждения
- •Методы разделения газов
- •Механические процессы
- •Глава XVIII измельчение твердых материалов
- •Общие сведения
- •Физико-механические основы измельчения.
- •Щековые дробилки
- •Конусные дробилки
- •Валковые дробилки
- •Ударно-центробежные дробилки
- •Барабанные мельницы
- •Кольцевые мельницы
- •8 Сепаратор Материал
- •Мельницы для сверхтонкого измельчения
- •Глава XIX
- •Классификация и сортировка материалов
- •Грохочение
- •Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
- •Глава XX
- •328 Расчет 343
- •Основные процессы и аппараты химической технологии
II
Химическая
промышленность начала создаваться на
рубеже XVIII и XIX веков и за исторически
короткий период, насчитывающий всего
120—150 лет, превратилась в технически
развитых странах в одну из основных
и ведущих отраслей народного хозяйства.
С развитием химической промышленности
возникла потребность в инженерной
науке, обобщающей закономерности
основных производственных процессов
и разрабатывающей методы расчетов
аппаратов на основе их рациональной
классификации.
В
нашей стране идея об общности ряда
основных процессов и аппаратов,
применяемых в различных химических
производствах, была высказана проф. Ф.
А. Денисовым еще в 1828 г. *. Позднее
аналогичные принципы развивались Д.
И. Менделеевым, предложившим
собственную классификацию основных
процессов химической технологии **. Эти
идеи легли в основу новой учебной
дисциплины по расчету и проектированию
основных процессов и аппаратов,
которая была введена проф. А. К. Крупским
в конце 90-х годов прошлого века в
Петербургском технологическом институте
и несколько позднее проф И. А. Тищенко
в Московском Высшем техническом училище.
Цикл лекций, читавшихся этими учеными,
можно рассматривать как прообраз
современного курса по основным процессам
и аппаратам химической технологии.
Поэтому А. К. Крупский и И. А. Тищенко по
праву считаются основоположниками
курса «Процессы и аппараты» в нашей
стране.
Книга
А. К. Крупского «Начальные главы учения
о проектировании по химической
технологии» (1909 г.) была, по существу,
одной из первых попыток обобщения
теории основных физических и
физико-химических процессов независимо
от отрасли химической промышленности,
в которой они используются. В США
аналогичный труд Уокера, Льюиса и
Мак-Адамса «Принципы науки о процессах
и аппаратах» вышел в свет в 1923 г.
Несколько лет спусти в СССР была
издана книга проф. А. А. Кирова по
аппаратуре и основным процессам
химической технологии (1927 г.).
Большой
вклад в разработку отдельных разделов
науки о процессах и аппаратах внесли
И. А. Тищенко, автор теории расчета
выпарных аппаратов ***, Д. П. Коновалов,
заложив- • ший основы теории перегонки
жидких смесей ***,*, Л. Ф. Фокин и К. Ф.
Павлов, создавшие оригинальные и
глубокие по содержанию монографии по
основным процессам и аппаратам
*****. Из зарубежной литературы, посвященной
принципам расчета основных процессов,
устройству и расчету типовых аппаратов,
можно отметить выпущенную в США (1931 г.)
книгу В. Бэджера и В. Мак-Кэба, изданную
на русском языке в 1933 г. под названием
«Основные процессы и аппараты химических
производств».
В
течение последних пятидесяти лет наука
о процессах и аппаратах непрерывно
развивалась. Ее роль и значение в
разработке на научных основах
аппаратурно-технологического оформления
химических производств, их
интенсификации, а также в создании
новых производств неизменно
возрастали. Так, еще в 30-х годах жидкостная
экстракция использовалась.в химической
технологии в основном для препаративных
и аналитических целей . и не
рассматривалась в литературе по
процессам и аппаратам того времени как
один из основных процессов. В настоящее
время этот перспективный метод разделения
жидких смесей получил значительное
промышленное применение'и для его
осуществления разработана разнообразная
аппаратура интенсивного действия (см.
главу XIII).
В
качестве другого примера можно указать
на процессы адсорбции для разделения
газовых и паро-газовых смесей. Со времени
изобретения акад. Н. Д. Зелинским
универсального угольного противогаза
(1915 г.) адсорбция применялась в
промышленности главным образом для
рекупе
* Денисов
Ф. А. Пространное руководство к общей
технологии или к познанию всех работ,
средств, орудий и машин, употребляемых
в разных химических искусствах. М.,
1828. 548 с.
**
С т а б н и к о в В. Н. Д. И. Менделеев и
наука о процессах и аппаратах. — В сб.:
Химическое машиностроение. Вып. 11, Киев,
«Технжа», 1970. См. с. 50.
***
Тищеико
И. А. Основные процессы и аппараты
химической технологии. Вып. 1—2. М.,
1913—1914. 161 + 240 с.
****
Коновалов
Д. П. Материалы и процессы химической
технологии. Ч. 1. Л., Госиздат, 1924. 104 с.;
Коновалов
Д. П. Материалы и процессы химической
технологии. Ч. 2. Л.—М., Госиздат, 1925. 275
с.
*****
Фокин
Л. Ф. Методы и орудия химической техники,
Ч. 1. Обработка газов. Петроград—Москва,
Госиздат, 1923. 295 с.; Фокин
Л. Ф. Методы и орудия химической
техники. Ч. 2. Обработка жидкостей. Л.*
Госиздат, 1925. 540 с.2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
12
Гл.
I. Общие сведения
рации
из воздуха производственных помещений
паров летучих растворителей —
бензола, ацетона и т. п. Еще двадцать
пять лет тому назад процесс проводился
только в громоздких периодически
действующих аппаратах с неподвижным
слоем зернистого адсорбента
(активированного угля). В настоящее
время успешно внедряются высокоэффективные
непрерывно действующие адсорбционные
установки с движущимся и кипящим слоем
адсорбента, а процессы адсорбции широко
применяются для выделения индивидуальных
газов (этилена, метана, ацетилена и др.)
из, газовых смесей, обогащения слабых
нитрозных газов и, т. д. Адсорбционные
процессы и аппараты получают
дальнейшее развитие в связи с
использованием для разделения газов
пористых кристаллов (молекулярных сит)
и ионообменных смол (ионитов), вопросы
применения которых рассматриваются в
главе XIV.
Еще
одним наглядным примером достижений
науки о процессах и аппаратах является
создание за последние годы
высокопроизводительной аппаратуры с
псевдоожиженным (кипящим) слоем
зернистого материала, позволяющей
интенсифицировать не только процессы
адсорбции, но и ряд других гетерогенных
процессов (сушка, кристаллизация и
др.).
Разработка
указанных выше основных процессов и
аппаратов, а также других прогрессивных
методов разделения и очистки веществ
стимули* руется непрерывно расширяющимся
за последние годы промышленным
использованием атомной энергии,
значительным развитием производств
изотопов некоторых элементов (урана,
водорода и др.), полупроводниковых
материалов, мономеров, полупродуктов
для синтетических материалов и т. д.
Эти отрасли новой техники предъявляют
повышенные требования к чистоте
продуктов и четкости разделения смесей.
Для решения подобных проблем
разрабатываются процессы пленочной
ректификации, молекулярной дистилляции
(глава XII), экстракционного разделения
(глава XIII) и другие:
Значительные
теоретические и экспериментальные
исследования проводятся по
моделированию процессов и аппаратов
на основе принципов теории подобия
(глава II), изучению гидравлики и механизма
массооб- мена в сложных двухфазных и
многофазных системах.
Химические
аппараты и машины очень часто работают
при больших скоростях рабочих сред,
высоких давлениях, достигающих 6-108
н1мг
(—6000
ат)
и более, в широком диапазоне температур
(примерно от —200 до +1000° С) и в сильно
агрессивных средах. Для таких условий
необходимы аппараты надежной
конструкции, изготовленные из
разнообразных конструкционных
материалов, включая легированные,
кислотостойкие и жаропрочные стали,
пластические массы, керамику и др.
Необходимы также автоматизация работы
химического оборудования и дистанционное
управление им (особенно во вредных и
взрывоопасных химических производствах).
В связи с этим для внедрения достижений
науки о процессах и аппаратах важное
значение имеет развитие химического
машиностроения.
В
настоящее время отечественное химическое
машиностроение освоило производство
широкой номенклатуры машин и аппаратов.
Так, например, для сжатия’ азотоводородной
смеси в производстве аммиака выпускаются
шестирядные компрессоры производительностью
16 600 лг/ч,
давлением 3,2- 107
н/(320
ат)
и мощностью привода 5000 кет,
а для произ- . водства. полиэтилена
разработаны компрессоры на давление
3- 108
я/л«2
(3000 ат).
Налажен выпуск автоматических непрерывно
действующих центрифуг большой
производительности (до 50 т/ч
и более), герметизированных взрывоопасных
центрифуг для полимерных материалов
и др. В связи с широким использованием
природного газа в качестве химического
сырья и значительным расширением
производства азотных удобрений созданы
воздухоразделительные установки
производительностью 15 000 л?1ч
азота высокой степени чистоты (99,998% N5)
и 8000 м3!ч
кислорода. Производительность кислородных
установок в
ближайшем будущем превысит 70 000 м3!ч
02.
Приведенные
примеры характеризуют значительно
возросший технический уровень химического
машиностроения. Однако дальнейшее
развитие химической промышленности
выдвигает перед наукой о процессах и
аппаратах и химическим машиностроением
еще более сложные задачи, связанные с
внедрением новой, прогрессивной,
технологии и строительством
производственных агрегатов большой
мощности.