ВВЕДЕНИЕ. Сущность дисциплины Процессы и аппараты и ее роль в области интенсификации химических производственных процессов

ВВЕДЕНИЕ 2 часа

Сущность дисциплины "Процессы и аппараты" и ее роль в области интенсификации химических производственных процессов, обеспечения выпуска качественной продукции, охраны окружающей среды.

Классификация основных процессов и аппаратов. Принципы анализа и расчетов процессов и аппаратов. Использование теории подобия при расчетах.

Промышленное производство характеризуется разнообразием технологических процессов – результатом целенаправленной деятельности человека для получения определенных продуктов, предметов и материалов. Аппараты – технические объекты для осуществления технологических процессов.

Предмет, задачи и содержание курса

Курс «Процессы и аппараты» строится на основе выявления аналогии между различными стадиями того или иного процесса и функциями аппаратов для осуществления этих стадий независимо от отрасли промышленности.

Таким образом, предметом курса являются процессы и аппараты однотипных стадий производств.

Задачей курса является изучение:

· теории основных технологических процессов;

· принципов устройства и работы аппаратов и машин для осуществления технологических процессов;

· методов расчета основных характеристик аппаратов и машин;

· проблем и закономерностей перехода от лабораторных процессов и моделей к промышленным процессам и аппаратам (моделирование).

Наука о процессах и аппаратах возникла на базе одной из ведущих отраслей тяжелой индустрии – химической промышленности, объединяющей целый комплекс производств и методов переработки сырья и материалов. Инициатива в создании курса процессов и аппаратов химической технологии принадлежит профессору
И. А. Тищенко, впервые начавшему преподавать этот курс на химическом факультете МВТУ им. Н. Э. Баумана в 1911 г. Большое значение для его разработки имели работы профессора Санкт-Петербургского технологического института А. К. Крупского.

Усилия профессоров и преподавателей МТИ им. Д. И. Менделеева И. А. Тищенко, Н. Ф. Юшкевича, Н. Н. Ворожцова-старшего, Б.С. Швецова, Я. И. Михайленко, М. П. Дукельского, П. П. Шорыгина и других по повышению инженерного уровня технологического образования были поддержаны профессурой других вузов, особенно академиком Д. П. Коноваловым, автором учебного
руководства «Материалы и процессы химической технологии» (1924-1925), и профессором Л. Ф. Фокиным, автором книги «Методы и орудия химической техники» (1923) (одновременно в США вышла монография В. Уокера, В. Льюиса, В. Мак-Адамса «Принципы инженерной химии»).

В 1935 -1937 гг. профессор МХТИ А. Г. Касаткин опубликовал учебник «Основные процессы химической технологии», получивший широкое распространение в нашей стране и за рубежом. По последовательному изменению содержания этого учебника (выдержавшего 9 изданий и переведенного на немецкий, венгерский, польский, чешский, румынский, болгарский, китайский и другие языки) можно судить о ходе развития науки о процессах и аппаратах химической технологии. Учебник А. Г. Касаткина дополнило учебное пособие для вузов К. Ф. Павлова, П. Г. Романкова, А.А. Носкова «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии», выдержавшее 10 изданий и переведенное на 12 иностранных языков.

Для эволюции науки о процессах и аппаратах оказались весьма значимыми работы профессора А.А. Гухмана, академика М. В. Кирпичева и других ученых в области теории физического моделирования, что открыло возможности для обобщения и утверждения общих взглядов на природу и механизм некоторых технологических процессов.

Большой вклад в развитие науки о процессах и аппаратах внесли академики Н. М. Жаворонков, В. В. Кафаров, чл.-корр. АН СССР П. Г. Романков, профессора А. Н. Плановский, В. Н. Ста6ников, Ю. И. Дытнерский и многие другие выдающиеся отечественные ученые.

В большинстве химико-технологических, технологических, машиностроительных и политехнических высших и средних учебных заведений курс «Процессы и аппараты» - основная инженерная дисциплина, закладывающая фундамент общей технической подготовки будущих специалистов – технологов и механиков.

Классификация основных процессов и аппаратов

По общепринятой классификации, основанной на кинетической (скоростной) закономерности процессов, различают:

• гидромеханические процессы, скорость j_г которых определяется законами гидродинамики:

где V – объем перемещаемой среды; F- площадь сечения аппа­рата; т - время; К, - коэффициент скорости процесса (величина, обратная гидравлическому сопротивлению R_i); 4р - перепад давлений (движущая сила процесса).

К гидромеханическим относятся процессы перемещения жид­костей и газов, осаждения, фильтрования, центрифугирования, псевдоожижения*, перемешивания в жидких средах и др.;

· тепловые процессы, скорость j_Т которых определяется закона­ми теплопередачи:

где Q – количество переданной теплоты; F – поверхность тепло­обмена; К₂ – коэффициент теплопередачи (величина, обратная термическому сопротивлению R₂); Δt – разность температур между обменивающимися теплотой материалами (движущая сила процесса).

К тепловым относятся процессы нагревания, охлаждения, кипения, конденсации, выпаривания и др.;

· массообменные (диффузионные) процессы, скорость j_M которых определяется скоростью перехода вещества из одной фазы в другую:

где М - количество вещества, перенесенного из одной фазы в другую; F – поверхность контакта фаз; К₃ – коэффициент массопередачи (величина, обратная диффузионному сопротивлению R3); Δс - разность между равновесной и рабочей концентрациями вещества в фазах (движущая сила процесса).

К массообменным относятся процессы абсорбции, ректификации, экстракции, адсорбции, сушки, кристаллизации и др.;

· механические процесс, скорость которых определяется законами физики твердого тела.

К механическим относятся процессы измельчения, классификации, дозирования, смешивания твердых материалов, их перемещения и др.;

· химические процессы, связанные с превращением веществ и изменением их химических свойств. Скорость j_х этих процессов определяется закономерностями химической кинетики:

где М – количество прореагировавшего в химическом процессе вещества; V_p – объем реактора; К₄ – коэффициент скорости химического процесса; f(с) – движущая сила процесса, которая является функцией концентраций реагирующих веществ.

Дата добавления: 2014-01-04