Структура и описание ТС

Система — объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним строением, большим числом составных частей и элементов (аппаратов), взаимосвязанных технологическими потоками (связями) и действующих как единое целое.

Элемент — самостоятельная и условно неделимая единица. В химической технологии — это чаще всего аппарат, в котором протекает какой-либо типовой процесс (химический, диффузионный, тепловой и т.п.).

Подсистема — группа элементов (агрегат), обладающая определенной целостностью и целенаправленностью. Это самостоятельно функционирующая часть системы. Как между элементами, так и между подсистемами существуют различные виды связей — материальная, энергетическая, тепловая, информационная.

Связь между элементами осуществляется с помощью потоков и отражает перенос потоком вещества, теплоты, энергии от элемента к элементу.

Совокупность элементов и связей образует структуру системы.

а б

г

в v_A v_B v_C

v_E

Типы технологических связей: а – последовательная; б – параллельная; в – последовательно-обводная (байпас); г – обратная.

Последовательная технологическая связь — это такая связь (а), когда поток, выходящий из одного элемента, является входящим для следующего элемента системы не более одного раза. Последовательное соединение элементов — основной прием в химической технологии, так как оно соответствует многошаговому принципу переработки сырья.

Параллельная технологическая связь — это такая связь, когда выходящий из элемента ХТС поток разбивается на несколько параллельных подпотоков (б). Она применяется для повышения мощности, надежности, гибкости ХТС, а также при параллельном получении на базе одного исходного вещества двух или нескольких продуктов.

Последовательно-обводная (байпас) технологическая связь — это такая связь, при реализации которой часть выходного потока из одного элемента минует некоторые элементы ХТС в последовательной цепи аппаратов, а затем снова объединяется с основным потоком (в). Она широко применяется в системах переработки с последующим смешением, где для обеспечения заданного состава и качества продукта необходимо переработать не весь поток, а лишь его часть. Потоки смешиваются в таком соотношении, чтобы получился продукт заданного качества.

Обратнаятехнологическая связь (г) характеризуется наличием рециркуляционного потока, связывающего выход последующего элемента ХТС с входом предыдущего. Она предусматривает многократное возвращение потоков в один и тот же элемент системы (синтез метанола, аммиака).

По особенностям технологической структуры ХТС подразделяют на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых ХТС технологические потоки проходят через любой элемент системы только один раз. Замкнутыми называются ХТС, содержащие, по крайне мере, одну обратную технологическую связь по потокам массы (г), энергии (д) или комбинированную (е).

д е

Замкнутая ХТС: по потокам энергии (д); комбинированная (е); 1, 4, 6 – теплообменники; 2, 3 – реакторы; 5 – сепаратор; 1′ – смеситель; 2′ – компрессор

Для характеристики обратных связей используют коэффициент отношения рециркуляции

R=V_E/V_B=V_E/V_C,

а также коэффициент рециркуляции

K_ц=V_B/V_A=V_C/V_D,

где V_A, V_B, V_C, V_D, V_E – массовые расходы входного (А), внутренних (В,С), выходного (D) и обратного (Е) технологических потоков (г).

Дата добавления: 2014-01-11