КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Общие положения. В химической технологии широко распространена группа объектов, которые характеризуются высокойстепенью однородности содержимого объема
В химической технологии широко распространена группа объектов, которые характеризуются высокойстепенью однородности содержимого объема. К таким объектам можно отнести аппараты с мешалкой, барботажные аппараты, аппараты с псевдоожиженным слоем твердой фазы. В качестве примера рассмотрим моделирование статики выпарного аппарата. В выпарном аппарате (рис. 1) происходят следующие физические процессы: конденсация пара в греющей камере, передача тепла от пара через стенку поверхности нагрева к кипящей жидкости, в результате чего выделяются пары растворителя и увеличивается концентрация раствора. Выпарные аппараты одной из распространенных конструкций представляют собой емкость с выпариваемым раствором, обогреваемую перегретым паром. Вторичный пар, образующийся при кипениираствора,отсасывается из верхней части аппарата вакуум-насосом; упаренный раствор отводится из нижней части аппарата.Необходимый для обеспечения теплопередачи от греющего пара к выпариваемому раствору перепад температуры получается вследствие того, что давление греющего пара выше, чем давление над кипящим раствором.
Рисунок 1 – Схема выпарного аппарата
Входными координатами выпарного аппарата являются расход mвх и концентрация Свх раствора, подаваемогона вход, расход тепла q, поступающего со свежим греющим паром (расход тепла для насыщенного параоднозначно определяется его температурой Тп). Выходные координаты – расход вторичного пара mвт, расход mвых и концентрация Свых раствора на выходе. Наиболее важной выходной координатой для выпарных аппаратов является концентрация раствора на выходе. С учетом последнего замечания, структурная схема выпарного аппарата может быть представлена в виде, показанном на рис. 2.
Будем рассматривать выпарной аппарат как одно звено. Примем следующую систему допущений: 1. Гидродинамический режим – идеальное смешение. 2. Тепловые потери в окружающую среду отсутствуют. 3. В выпарной аппарат подается раствор, нагретый до температуры кипения. 4. Выпарной аппарат является стационарным объектом. 5. Теплоемкость раствора и теплота парообразования не зависят от температуры и концентрации раствора. Целью построения математической модели является получение уравнений, связывающих выходную координату с входными: Свх, mвх, Тп. Математическая модель статики выпарного аппарата состоит из следующих уравнений: − материального баланса (1) Рисунок 2 – Структурная схема выпарного аппарата
− материального баланса по сухому веществу (2) − теплового баланса (с учетом допущения 2): (3) где qт – поток тепла через поверхность теплообмена от греющего пара к кипящему раствору, Дж/с; qвх – поток тепла,вносимого в аппарат с раствором, Дж/с; qвых – поток тепла, уходящего из аппарата с раствором, Дж/с; qвт – поток тепла, уходящего из аппарата со вторичным паром, Дж/с. Потоки тепла выражаются следующими зависимостями: (4) где kт – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·град; Тр– температуракипения раствора, оС; Тп– температурагреющего пара, оС; F – площадь теплообмена, м2 (5) где сt – теплоемкость раствора, Дж/кг град; Твх – температура раствора на входе, оС; (6) (7) где r – теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг. Учитывая допущение 3, уравнение (5) может быть записано в следующем виде: (8) Подставив в уравнение (3) выражения (4), (6) – (8), получим: (9) Из уравнений (1), (2), (9) легко получить искомую зависимость: (10)
Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 326; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |