Принципи аналізу і розрахунку процесів

Лекція 2

Аналіз процесу починається з визначення умов рівноваги системи з урахуванням законів гідродинаміки, термодинаміки і масообміну. Найбільше число параметрів, які можна змінювати, не порушуючи рівноваги, визначають за допомогою правила фаз Гіббса для різних систем

(2.1)

де Ф — число фаз;

С — число ступенів свободи, тобто число незалежних змінних, значення яких можна довільно змінювати без порушення числа або складу фаз в системі;

К — число компонентів системи.

По характерних рівноважних і робочих параметрах визначають рушійну силу процесу, використовувану для розрахунку основних розмірів проектованого апарату.

За даними про рівновагу складають матеріальний баланс приходу і витрати речовин в даному процесі

(2.2)

де ∑ М_н і ∑ М_к — число початкових (початкових) і кінцевих речовин відповідно.

Зміна теплової енергії системи можна описати рівнянням теплового балансу

(2.3)

де ∑ Q_н і ∑ Q_к — теплоти, поступаючі в апарат з початковими матеріалами і відводяться з апарату з кінцевими продуктами відповідно;

Qp — тепловий ефект процесу (реакція);

Qп — втрати теплоти в навколишнє середовище.

За одержаними в результаті вивчення статики і кінетики даними, використовуючи, наприклад, співвідношення (В.1) —(В.З), визначають основний розмір відповідного апарату (площу поперечного перетину, поверхню теплопередачі, діаметр і висоту масообмінного апарату), що є метою здійснюваного технологічного розрахунку.

Велику роль при аналізі і розрахунку процесів і апаратів мають їх математичні моделі, які дозволяють цілеспрямовано досліджувати механізм процесу в цілому, вивчати його окремі сторони і явища, вплив початкових параметрів і чинників на його кінцеві результати, а також визначити таке поєднання режимів функціонування, яке забезпечить оптимальні умови його проведення.

Проте у ряді випадків математичні моделі, що враховують максимальне число впливаючих на процес величин, настільки ускладнюються, що їх точне рішення стає скрутним, а іноді і взагалі неможливим.

Практика інженерної діяльності привела до створення науково обгрунтованого методу, що формує умови проведення експериментів, а також обробки досвідчених даних з можливістю розповсюдження результатів на групу подібних явищ — теорії подібності.

Дата добавления: 2014-01-15