Принципы оптимизации технологических процессов

Классификация основных процессов

Законы переноса массы и энергии

Экономическая эффективность любого производства в значительной степени зависит от скорости протекания технологических процессов. Эта скорость тем больше, чем больше движущая сила, и тем меньше, чем больше сопротивление осуществляемому действию.

Этот тезис выражается уравнением

L = (1/R)D

Где L - скорость протекания процесса; R - сопротивление процессу переносу; D - движущая сила.

Величину 1/R можно заменить проводимостью К, и полученное выражение примет вид

L=KD

Это выражение называется общим кинетическим уравнением процесса.

Зная движущуюся силу конкретного процесса при использовании общего кинетического уравнения, получаем: Основное уравнение любого процесса

q=kDt

где q – скорость переноса теплоты, удельный тепловой поток, Дж/(м2Кс); к – коэффициент теплопередачи, Дж/(м2 К с) Dt – движущая сила, т.е. средняя разность температур, К (или ^оС)

Тепловой поток – это количество теплоты, переносимое через единицу поверхности,

q=Q/Ft

где Q – кол-во теплоты, Дж F- площадь поверхности, через которую передается теплота, м²,

t - - время, с

Для переноса массопередачи удельный поток массы [кг/(м² с)]

M = Km D C,

m = M/Ft

Где М – кол-во переносимого вещества, кг, F – площадь поверхности, через которую осуществляется перенос, м2. t - время, с

Для гидродинамических процессов, например для фильтрования, кинетическое уравнение примет вид

V/Ft = v = KD p

Где V – объем получаемого фильтрата, м3, F – площадь, через которую идет фильтрование, м2, t - время, с.

Это уравнение иначе называется уравнением Дарси.

Все эти кинетические уравнения получены из основного кинетического уравнения, что демонстрирует единство материального мира.

Анализ общего кинетического уравнения показывает, что увеличить скорость процесса можно, увеличивая движущую силу или же уменьшая сопротивление. В этом - принцип интенсификации технологических процессов.

Все процессы по движущей силе и типу переноса можно разделить на следующие

Тип переноса	Движущая сила	Процессы	Технологические операции
Перенос количества движения	Механическая сила, давление	Механические, гидромеханические	Дробление, резание, сортирование, прессование, отстаивание, фильтрование
Перенос теплоты	Разность температур	Тепловые	Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация
Перенос массы	Разность концентраций	Массообменные	Сушка, экстракция, адсорбция, абсорбция, кристаллизация, растворение, перегонка.

Технологический процесс может быть осуществлен при раз­личных параметрах. При этом затраты энергии, скорость процес­са, а следовательно, выход продукции, затраты живого труда, материалов и т. д. различны.

Совершенствование производства направлено на поиск таких режимов, при которых затраты были бы наименьшими, а выход — наибольшим. Такой поиск называ­ется оптимизацией, а режим работы аппарата в наилучших усло­виях называется оптимальным.

Дата добавления: 2014-01-06