Acasă » N. V. Zagladin » Procese mecanice ale tehnologiei chimice. Dispozitive de amestecare în tehnologia chimică Ce procese termice se folosesc în tehnologia chimică

Procese mecanice ale tehnologiei chimice. Dispozitive de amestecare în tehnologia chimică Ce procese termice se folosesc în tehnologia chimică

Introducere

Orice tehnologie, inclusiv tehnologia chimică, este știința metodelor de prelucrare a materiilor prime în produse finite. Metodele de reciclare trebuie să fie benefice din punct de vedere economic și ecologic și justificate.

Tehnologia chimică a apărut la sfârșitul secolului al XVIII-lea și aproape până în anii 30 ai secolului al XX-lea a constat într-o descriere a instalațiilor individuale de producție chimică, echipamentele lor principale, bilanțele materiale și energetice. Odată cu dezvoltarea industriei chimice și creșterea numărului de instalații de producție chimică, a apărut necesitatea studierii și stabilirii principiilor generale pentru construirea proceselor tehnologice chimice optime, implementarea lor industrială și funcționarea rațională. În tehnologia chimică este necesar să se distingă clar fluxurile de substanțe cu care se produce transformarea, mai întâi din materii prime, apoi prin formarea pas cu pas a produselor intermediare până la obținerea produsului final țintă.

Sarcina principală a tehnologiei chimice este combinarea într-un singur sistem tehnologic a diferitelor transformări chimice cu procese fizice, chimice și mecanice: măcinarea și sortarea materialelor solide, formarea și separarea sistemelor eterogene, transferul de masă și căldură, transformări de fază etc.

Procesele mecanice ocupă unul dintre locurile principale în producție, deoarece sunt implicate în fiecare etapă. În această lucrare, un loc special este acordat celui mai comun proces - amestecarea mecanică. În funcție de condițiile procesului, în producție se folosesc recipiente și aparate cu dispozitive de amestecare (agitatoare) de diferite modele.

Obiectivele principale ale lucrării sunt un studiu detaliat al proceselor mecanice de bază, dispozitivelor de amestecare, funcționarea acestora și scopul tehnologic.

Procese mecanice ale tehnologiei chimice

Procesele mecanice includ procese care se bazează pe efecte mecanice asupra produsului, și anume:

Triere

Există două tipuri de separare a produselor: sortarea după calitate în funcție de proprietățile organoleptice (culoare, starea suprafeței, consistență) și separarea după dimensiune în fracții separate (sortarea după boabe și formă).

În primul caz, operațiunea se realizează prin examinarea organoleptică a produselor, în al doilea - prin cernere.

Sortarea prin cernere este folosită pentru îndepărtarea impurităților străine. La cernere, particulele de produs ale căror dimensiuni sunt mai mici decât orificiile sitei trec prin orificii (pasaj), iar particulele cu dimensiuni mai mari decât orificiile sitei rămân pe sită ca deșeuri.

Pentru cernere se folosesc: site metalice cu orificii ștanțate; site de sarma din sarma metalica rotunda, precum si site din matase, fire de nailon si alte materiale.

Sitele de mătase sunt foarte higroscopice și se uzează relativ repede. Nailonul este insensibil la schimbările de temperatură, umiditatea relativă și produsele cernute; Rezistența firelor de nailon este mai mare decât mătasea.

Măcinare

Măcinarea este procesul de împărțire mecanică a produsului prelucrat în părți în scopul unei mai bune utilizări tehnologice a acestuia. În funcție de tipul de materie primă și de proprietățile sale structurale și mecanice, se folosesc în principal două metode de măcinare: zdrobire și tăiere. Produsele cu conținut scăzut de umiditate sunt zdrobite, iar produsele cu conținut ridicat de umiditate sunt tăiate.

Maruntirea pentru a obtine macinarea grosiera, medie si fina se efectueaza pe masini de macinat, fin si coloidal - pe mori speciale de cavitatie si coloidale.

În timpul procesului de tăiere, produsul este împărțit în părți de o formă determinată sau arbitrară (bucăți, straturi, cuburi, bețe etc.), precum și pregătirea unor tipuri de produse fin măcinate.

Pentru a șlefui produse solide cu rezistență mecanică ridicată, se folosesc ferăstraie și freze cu bandă și circulare.

Presare

Procesele de presare a produselor sunt utilizate în principal pentru a le separa în două fracții: lichid și dens. În timpul procesului de presare, structura produsului este distrusă. Presarea se realizează folosind prese cu șurub continue (extractoare de diferite modele).

Amestecarea

Amestecarea favorizează intensificarea proceselor biochimice și chimice termice datorită creșterii interacțiunii de suprafață între particulele amestecului. Durata amestecării amestecurilor determină consistența și proprietățile fizice ale acestora.

Dozare și formare

Producția de produse de întreprindere și lansarea acestora se realizează în conformitate cu GOST-urile sau specificațiile tehnice sau standardele tehnologice interne și colecțiile de rețete, cu standarde pentru așezarea materiilor prime și randamentul produselor finite (greutate, volum). În acest sens, procesele de împărțire a produsului în porții (dozare) și de a le conferi o anumită formă (mulare) sunt esențiale. Procesele de dozare și formare se realizează manual sau cu ajutorul mașinilor în funcție de producție.

Introducere

Procese mecanice ale tehnologiei chimice

Procese de amestecare

1 Principalele caracteristici ale procesului de amestecare

3 Metode de amestecare

Dispozitive de amestecare

1 Mixere cu palete

Mixere cu 2 foi

3 mixere cu elice

4 mixere cu turbine

5 agitatoare speciale

6 Selectarea unui agitator

Concluzie

Lista surselor utilizate

Aplicații

Introducere

Obiectivele principale ale lucrării sunt un studiu detaliat al proceselor mecanice de bază, dispozitivelor de amestecare, funcționarea acestora și scopul tehnologic.

1. Procese mecanice ale tehnologiei chimice

Procesele mecanice includ procese care se bazează pe efecte mecanice asupra produsului, și anume:

Triere.

În primul caz, operațiunea se realizează prin examinarea organoleptică a produselor, în al doilea - prin cernere.

Pentru cernere se folosesc: site metalice cu orificii ștanțate; site de sarma din sarma metalica rotunda, precum si site din matase, fire de nailon si alte materiale.

Măcinare.

Maruntirea pentru a obtine macinarea grosiera, medie si fina se efectueaza pe masini de macinat, fin si coloidal - pe mori speciale de cavitatie si coloidale.

Pentru a șlefui produse solide cu rezistență mecanică ridicată, se folosesc ferăstraie și freze cu bandă și circulare.

Presare.

Amestecarea.

Dozare și formare.

2. Procese de amestecare

.1 Principalele caracteristici

Amestecarea este unul dintre cele mai comune procese în industria alimentară și chimică. La amestecare, particulele dintr-un material lichid sau în vrac se mișcă în mod repetat în volumul aparatului sau al recipientului una față de alta sub acțiunea unui impuls care este transmis mediului agitat de la un agitator mecanic sau un jet de lichid, gaz sau abur.

Scopuri de amestecare:

accelerarea reacțiilor sau proceselor chimice;

asigurarea distribuției uniforme a particulelor solide în lichid;

asigurarea distribuției uniforme a lichidului în lichid;

intensificarea încălzirii sau răcirii;

asigurând o temperatură stabilă în întregul lichid.

Există multe modele de dispozitive de amestecare, dar cele mai comune sunt malaxoarele mecanice cu mișcare rotativă a elementelor de amestecare. Odată cu aceasta se realizează amestecarea cu gaz sau abur, amestecarea prin lichid circulant, amestecarea prin vibrații sau pulsații.

Fiecare dintre tipurile enumerate de dispozitive de amestecare are propriile sale avantaje și dezavantaje specifice și un domeniu specific de aplicare.

Atunci când selectați un dispozitiv de amestecare sau o metodă de amestecare, sunt utilizate următoarele concepte de bază:

Gradul de amestecare sau gradul în care două sau mai multe substanțe sau lichide sunt distribuite reciproc după ce întregul sistem a fost amestecat. Gradul de amestecare, numit uneori indice de omogenitate, este determinat experimental din probele prelevate și este utilizat pentru a determina eficacitatea amestecării.

Intensitatea amestecării, exprimată folosind anumite cantități, cum ar fi viteza de rotație a mixerului, puterea consumată pentru amestecare, redusă la o unitate de volum sau densitate a produsului. În practică, intensitatea amestecării este determinată de timpul de realizare a unui rezultat tehnologic specific, adică. amestecare uniformă.

Eficiența amestecării, determinată de capacitatea de a obține calitatea necesară a amestecării în cel mai scurt timp și cu un consum minim de energie. Astfel, din doua aparate cu mixere functioneaza mai eficient cea in care rezultatul se obtine cu cel mai mic consum de energie.

2.2 Amestecuri

Orice materii prime și produse intermediare sunt anumite produse tehnice care sunt prelucrate: separarea în substanțe pure sau invers, adăugarea altor componente la acestea pentru a crea noi amestecuri.

Amestecuri de substanțe se împart în omogene (omogene) și eterogene (eterogene). Tabelul 1 oferă exemple de diferite amestecuri.

Starea agregată a părților constitutive (înainte de formarea amestecului) Amestecul omogen (sistem omogen) Amestec eterogen (sistem eterogen) Solid - solid Soluții solide, aliaje (de exemplu, alamă, bronz) Roci (de exemplu, granit, care conțin minerale) minereuri etc.) Lichid - lichid Soluții lichide (de exemplu, oțet - o soluție de acid acetic în apă) Sisteme lichide cu două și mai multe straturi, emulsii (de exemplu, lapte - picături de grăsime lichidă în apă) Starea agregată a părțile constitutive (înainte de formarea amestecului) Amestecul omogen (sistem omogen) Amestec eterogen (sistem eterogen) Solid - lichid Soluții lichide (de exemplu, soluții apoase de săruri) Solid în lichid - suspensii sau suspensii (de exemplu, particule de argilă în apă, soluții coloidale) Lichid în solid - lichid în corpuri poroase (de exemplu, soluri, soluri) Solid - gazos Hidrogen chimisorbit în platină, paladiu, oțel Solid în gaz - pulberi, aerosoli, inclusiv fum, praf, smog Gazos în solid - materiale poroase (de exemplu, cărămidă, piatră ponce) Lichid - solid Lichide solide (de exemplu, sticlă - solid, dar încă lichid) Poate lua diferite forme și le poate fixa (de exemplu, vase - diferite forme și culori) Lichid - gazos Soluții lichide (de exemplu, o soluție de dioxid de carbon în apă) Lichid în gaz - aerosoli de lichid în gaz, inclusiv ceață Gazos în lichid - spumă (de exemplu, spumă de săpun) Gazos - gazosSoluții gazoase (amestecuri de orice cantități și orice număr de gaze ), de exemplu. aer.Un sistem eterogen este imposibil

În amestecurile omogene, părțile constitutive nu pot fi detectate nici vizual, nici cu ajutorul instrumentelor optice, deoarece substanțele sunt în stare fragmentată la nivel micro. Amestecuri omogene sunt amestecuri de orice gaze și soluții adevărate, precum și amestecuri de anumite lichide și solide, cum ar fi aliajele.

În amestecurile eterogene, fie vizual, fie folosind instrumente optice, se pot distinge regiuni (agregate) de diferite substanțe delimitate de interfață; fiecare dintre aceste zone este omogenă în sine. Astfel de zone se numesc faza.

Un amestec omogen constă dintr-o fază, un amestec eterogen este format din două sau mai multe faze. Amestecuri eterogene în care o fază sub formă de particule individuale este distribuită într-o alta se numesc sisteme dispersate. În astfel de sisteme, se face distincția între un mediu de dispersie (mediu de distribuție) și o fază dispersată (substanță zdrobită în mediul de dispersie).

Este necesar să se facă distincția între amestecuri și substanțe complexe. Amestecuri spre deosebire de substanțe complexe:

se formează printr-un proces fizic - amestecarea substanțelor pure;

proprietățile substanțelor pure din care este compus amestecul rămân neschimbate;

substanțele pure (simple și complexe) pot fi prezente într-un amestec în orice raport de masă.

Amestecuri se formează prin amestecarea diferitelor componente. Amestecarea este unul dintre cele mai comune procese în tehnologia chimică și în industriile conexe. Amestecarea poate avea loc:

sub influența forțelor externe create de corpurile de lucru ale mașinilor de amestecare;

ca urmare a ambilor factori.

Amestecarea și amestecarea sunt cuvinte sinonime. Se obișnuiește să se folosească termenul de amestecare pentru materiale solide în vrac și păstoase. Pentru mediile lichide și substanțele gazoase se folosește termenul agitare.

La amestecare, distribuția particulelor componentelor individuale în mediul amestecat este aleatorie și are loc sub influența multor forțe, cum ar fi forțele gravitaționale, inerțiale și diferite hidrodinamice și mecanice. În acest caz, distanțarea și segregarea lor, distribuția în volum și sedimentarea pot avea loc simultan.

La amestecare, ei se străduiesc să obțină o distribuție reciprocă perfectă a particulelor. Amestecarea perfectă sau completă este o astfel de amestecare, ca urmare a căreia mostre infinitezimale ale amestecului prelevate oriunde în sistemul mixt vor avea aceeași compoziție sau aceeași temperatură. Întrucât nu este posibilă atingerea unei astfel de stări, în practică, se folosesc diverse criterii de calitate a amestecului pentru a caracteriza calitativ procesul de amestecare.

Amestecuri gata preparate sunt cel mai adesea reprezentate de soluții, emulsii, suspensii, paste, compoziții granulare și amestecuri gaz-lichid.

Soluțiile sunt un amestec omogen (omogen) format din cel puțin două componente, dintre care unul se numește solvent și celălalt substanță solubilă; este, de asemenea, un sistem de compoziție variabilă care se află într-o stare de echilibru chimic.

Emulsiile sunt sisteme dispersate cu un mediu de dispersie lichid și o fază dispersată lichidă (mai rar gazoasă).

Suspensiile sunt sisteme grosiere cu o fază solidă dispersată și un mediu lichid de dispersie.

Amestecurile granulare sunt amestecuri formate dintr-un număr mare de particule granulare.

Amestecurile gaz-lichid sunt sisteme dispersate multifazice, ale căror proprietăți fizico-chimice depind de raportul de volum al fazelor lichide și gazoase din amestec.

2.3 Metode de amestecare

Metode de amestecare în funcție de starea fizică a componentelor care se amestecă.

1.Circulație și amestecare în linie.

La transportul lichidului prin aceste conducte cu viteză mare are loc o amestecare intensă - turbulizarea fluxului. Prin urmare, pentru a amesteca lichidele conținute în dispozitiv, este suficient să plasați o pompă de circulație lângă dispozitiv, care va pompa lichidul pentru o perioadă de timp. Acest amestec se numește circulație. Eficiența amestecării crește semnificativ dacă lichidul din aparat este pulverizat sau introdus tangențial. Intensitatea amestecării în circulație depinde de debitul fluidului din pompa de circulație și de volumul aparatului în sine. Pompele cu jet sunt folosite pentru a amesteca lichide pure, de exemplu, alcool brut și apă în timpul rectificării alcoolului. În acest caz, amestecarea are loc într-un flux și se numește amestecare în linie. Pentru a amesteca lichide nevâscoase în conducte, sunt instalate mixere, al căror element de lucru este format din șuruburi sau turbine diferite răsucite instalate succesiv. Amestecarea în linie se realizează datorită energiei cinetice a fluxurilor. Aceleași dispozitive pot fi folosite pentru a amesteca lichide și gaze.

Mixerele cu raft sunt utilizate în industriile de fermentație. Pe rafturi se amestecă melasa și apa. În acest caz, apa rece și caldă este furnizată pe diferite rafturi în zone, ceea ce vă permite să mențineți temperatura setată.

2.Amestecare gravitațională

În atelierele pregătitoare ale producției chimice, este adesea necesar să se creeze un amestec de mai multe componente uscate în vrac. În acest caz, materialul solid în vrac se ridică la o anumită înălțime și cade sub influența gravitației, descriind traiectorii mai mult sau mai puțin complexe, amestecându-se în același timp. Cele mai comune în aceste scopuri sunt mixerele cu șurub, al căror corp de lucru este unul sau mai multe șuruburi. O bună amestecare a materialelor în vrac se realizează în tamburele rotative. Axa de rotație a tamburului este înclinată spre orizont, iar acest lucru asigură deplasarea materialului nu numai în plan vertical, ci și de-a lungul axei tamburului. Tamburele se rotesc, de regulă, la o frecvență joasă (5...10 rpm). Pentru a crește înălțimea de ridicare a materialului, pe suprafața interioară a tamburului sunt instalate lame speciale. Procesele de amestecare a materialelor în vrac pot fi intensificate prin utilizarea vibrațiilor mecanice care însoțesc amestecarea cu șuruburi sau lame care se rotesc pe un arbore. Astfel de dispozitive se numesc mixere vibrante.

3.Amestecare mecanică.

Agitarea mecanică este cea mai comună metodă de amestecare în medii lichide. Este produs folosind dispozitive speciale - elice, pale, turbină, ancoră și mixere cu cadru. De regulă, fluidele tehnice au caracteristici diferite, prin urmare mecanismele de amestecare diferă în caracteristicile lor și parametrii de funcționare.

Amestecare pneumatică

Amestecarea pneumatică cu gaz inert comprimat sau aer este utilizată atunci când lichidul agitat este foarte activ din punct de vedere chimic și distruge rapid agitatoarele mecanice. Amestecarea cu gaz comprimat este un proces de intensitate redusă. Consumul de energie în cazul amestecării pneumatice este mai mare decât în cazul amestecării mecanice. Amestecarea pneumatică nu este utilizată pentru prelucrarea lichidelor volatile din cauza pierderilor semnificative ale produsului amestecat. Amestecarea cu aer poate fi însoțită de oxidarea sau gudronarea substanțelor. Amestecarea cu gaz comprimat se efectuează în dispozitive echipate cu dispozitive speciale - un barbotator sau o conductă de circulație centrală. Barbotorul este format din conducte situate de-a lungul fundului aparatului cu orificii, prin care gazul este barbotat prin stratul de lichid care este procesat. În timpul amestecării în circulație (lifting aerian), gazul este alimentat într-o conductă de circulație. Bulele de gaz transportă lichidul din vas în sus pe țeavă, care apoi cade în spațiul inelar dintre țeavă și pereții aparatului, asigurând amestecarea în circulație a lichidului.

Agitarea electromagnetică

Acest tip de amestecare poate fi utilizat în metode de intensificare a proceselor tehnologice în metale lichide. Conform metodei propuse, amestecarea topiturii conductoare de electricitate în mixere și cuptoare se realizează prin expunerea simultană la un câmp electromagnetic deplasare și unul sau mai multe câmpuri electromagnetice pulsatorii situate în zona câmpului de călătorie, acționând de-a lungul întregii înălțimi a coloanei de topire pe partea laterală a mixerului. Câmpurile care acționează asupra topiturii creează mișcarea acesteia într-o direcție sau alternativ într-o direcție sau alta pe parcursul întregului timp de amestecare într-un plan paralel cu partea laterală a mixerului sau cuptorului. Prin variarea intensității câmpurilor electromagnetice pulsatorii la intrarea și la ieșirea câmpului electromagnetic care se deplasează, este posibilă modificarea traiectoriei topiturii conductoare de electricitate în timpul procesului de amestecare. Agitarea electromagnetică în vase de sticlă deschise sau închise se realizează adesea folosind agitatoare electromagnetice. Principiul de funcționare al acestor mixere se bazează pe faptul că un electromagnet montat pe axa unui motor situat vertical se rotește cu o frecvență de până la 24 de secunde. -1pune în mișcare o ancoră de fier moale. Acesta din urmă este plasat într-o fiolă de grafit, sticlă sau polimer, care este sigilată și plasată în partea inferioară a aparatului. Agitatoarele electromagnetice sunt folosite pentru amestecarea lichidelor cu vâscozitate scăzută (în timpul hidrogenării, electrolizei, titrarii etc.), când se lucrează în vid înalt etc. Dacă este necesar, izolați amestecul de reacție de acțiunea apei și a aerului, precum și pentru a preveni scurgeri de substante volatile, agitatoarele sunt sigilate cu dopuri de cauciuc sau pluta, garnituri lichide (mercur sau glicerina), sectiuni cilindrice de sticla.

Dezavantajele acestei metode sunt:

) eficiență scăzută de amestecare a topiturii în „zona moartă” dintre intrarea și ieșirea canalului și în colțurile mixerului și cuptorului;

) dispozitivele care implementează metoda, în special un canal cu pereți subțiri sau metal laminat, au o fiabilitate scăzută atunci când sunt expuse la topituri de metal la temperatură înaltă.

Metode de amestecare în funcție de organizarea procesului în sine.

Cu amestecarea periodică, toate etapele individuale ale procesului au loc secvenţial, în momente diferite. Natura modificării concentrațiilor substanțelor care reacţionează este aceeași în toate punctele volumului de reacție, dar diferită în timp pentru același punct din volum. Într-un astfel de proces, timpul de reacție poate fi măsurat direct, deoarece timpul de reacție și timpul de rezidență al reactanților în volumul de reacție sunt aceleași. Parametrii procesului se modifică în timp.

Cu agitare continuă, toate etapele individuale ale procesului de transformare biochimică a unei substanțe (furnizarea de reactanți, reacții biochimice, producția produsului final) sunt efectuate în paralel, simultan. Natura modificării concentrațiilor de substanțe care reacţionează în volumul de reacţie este diferită în fiecare moment de timp în diferite puncte ale volumului aparatului, dar este constantă în timp pentru același punct din volum. Parametrii procesului sunt constanți în timp.

Cu amestecarea semi-continuă, unul dintre reactanți este furnizat continuu, iar celălalt - periodic. Opțiunile sunt posibile atunci când reactivii sunt furnizați periodic, iar produsele de reacție sunt descărcate continuu. Această metodă este utilizată atunci când modificarea ratei de alimentare cu reactivi vă permite să reglați viteza procesului.

amestecul de sortare agitator agitator

3. Dispozitive de amestecare

Dispozitivele mecanice de amestecare constau din trei părți principale: mixerul în sine, arborele și antrenarea. Agitatorul este un element de lucru al dispozitivului, montat pe un arbore vertical, orizontal sau înclinat. Acționarea poate fi efectuată fie direct de la un motor electric (pentru malaxorele de mare viteză), fie printr-o cutie de viteze sau curea trapezoidale. Pe baza designului paletelor, există diferite tipuri de mixere: pale, tablă, elice, turbină și speciale. Pe baza tipului de curgere de lichid creat de agitatorul din aparat, se disting agitatoarele care asigură fluxuri predominant tangenţiale, radiale şi axiale. În curgere tangenţială, lichidul din aparat se mişcă predominant în cercuri concentrice paralele cu planul de rotaţie al malaxorului. Amestecarea are loc din cauza vârtejurilor care apar la marginile mixerului. Calitatea amestecării va fi mai proastă atunci când viteza de rotație a lichidului este egală cu viteza de rotație a mixerului.

Curgerea radială se caracterizează prin mișcarea direcționată a lichidului de la agitator către pereții aparatului perpendicular pe axa de rotație a agitatorului. Fluxul axial al lichidului este direcționat paralel cu axa de rotație a mixerului, ceea ce determină zonele de aplicare a acestora.

La viteze mari de rotație ale mixerelor, lichidul agitat este tras într-o mișcare circulară și se formează o pâlnie în jurul arborelui, a cărei adâncime crește odată cu creșterea numărului de rotații și scăderea densității și vâscozității. mediu. Pentru a preveni formarea unei pâlnii, în aparat sunt plasate pereți despărțitori reflectorizanti, care, în plus, contribuie la apariția vârtejurilor și cresc turbulența sistemului. Formarea unei pâlnii poate fi prevenită și atunci când aparatul este complet umplut cu lichid, adică în absența unui spațiu de aer între lichidul care se amestecă și capacul aparatului, precum și atunci când arborele agitatorului este instalat excentric la axa aparatului sau când se folosește un dispozitiv de secțiune dreptunghiulară. În plus, pereții despărțitori reflectorizante sunt instalate în toate cazurile la amestecarea în sisteme gaz-lichid. Utilizarea deflectoarelor reflectorizante, precum și a unui aranjament excentric sau înclinat al arborelui mixerului, duce la creșterea consumului de energie al acestuia.

3.1 Mixere cu palete

Malaxoarele cu palete sunt dispozitive formate din două sau mai multe lame dreptunghiulare montate pe un arbore vertical sau înclinat rotativ (Fig. 1). Mixerele cu palete includ și unele mixere cu destinație specială: ancoră, cadru și foaie. Datorită nesemnificației fluxului axial, mixerele cu palete amestecă numai acele straturi de lichid care se află în imediata apropiere a paletelor mixerului.

Dezvoltarea turbulenței în volumul lichidului agitat are loc lent, iar circulația lichidului este mică. Prin urmare, mixerele cu palete sunt folosite pentru amestecarea lichidelor a căror vâscozitate nu depășește 103 ppm. sec/m 2. Aceste malaxoare nu sunt potrivite pentru amestecarea în flux, de exemplu în mașini continue. O ușoară creștere a debitului axial de fluid se realizează atunci când paletele sunt înclinate la un unghi de 30-45° față de axa arborelui. Un astfel de mixer este capabil să mențină particulele în suspensie, a căror viteză de decantare este scăzută. Pentru a crește turbulența mediului la amestecarea cu malaxoare cu palete, în dispozitivele cu un raport mare înălțime-diametru, se folosesc malaxoare cu două lame cu mai multe rânduri cu mai multe rânduri de malaxoare instalate pe arbore, rotite la 90° relativ unul altuia. Distanța dintre rândurile individuale este aleasă în intervalul (0,3-0,8d), unde d este diametrul mixerului, în funcție de vâscozitatea mediului amestecat.

Pentru amestecarea lichidelor cu o vâscozitate de cel mult 104 ppm. sec/m2, precum și pentru amestecarea în aparate încălzite cu manta sau serpentine interioare, în cazurile în care este posibilă sedimentarea sau contaminarea suprafeței de transfer termic, se folosesc mixere cu ancoră (Fig. 2) sau cadru (Fig. 3). Au o formă care se potrivește cu forma internă a aparatului și un diametru apropiat de diametrul intern al aparatului sau bobinei. Când se rotesc, aceste mixere curăță pereții și fundul aparatului de contaminanții aderați.

Avantajele mixerelor cu palete:

) simplitatea dispozitivului și costul redus de producție;

) amestecare destul de satisfăcătoare a lichidelor moderat vâscoase.

Defecte:

) intensitate scăzută de amestecare a lichidelor vâscoase;

) improprietate pentru amestecarea substanțelor ușor de separat.

Principalele aplicații ale mixerelor cu palete:

) amestecarea lichidelor cu vâscozitate scăzută;

) dizolvarea și suspendarea solidelor;

) amestecarea grosieră a lichidelor.

Figura 1 - Mixer cu palete

Figura 2 - Agitator de ancorare

Figura 3 - Mixer cadru

3.2 Mixere de foi

Malaxoarele cu plăci (Fig. 4) au palete mai largi decât malaxoarele cu palete și sunt clasificate ca malaxoare care asigură fluxul tangenţial al mediului amestecat. Pe lângă fluxul pur tangențial, care este predominant, marginile superioare și inferioare ale mixerului creează fluxuri de vortex, similare cu cele care apar atunci când lichidul curge în jurul unei plăci plane cu margini ascuțite. La viteze mari de rotație ale mixerului cu tablă, curgerea tangențială se suprapune fluxului radial cauzat de forțele centrifuge. Mixerele cu folie sunt folosite pentru amestecarea lichidelor cu vâscozitate redusă (vâscozitate mai mică de 50 ppm sec/m2), intensificând procesele de transfer de căldură în timpul dizolvării. Pentru procesele de dizolvare se folosesc mixere de foi cu orificii în palete. Când un astfel de mixer se rotește, la ieșirea din găuri se formează jeturi, favorizând dizolvarea materialelor solide. Dimensiunile principale ale mixerelor cu palete variază în funcție de vâscozitatea mediului. În mod obișnuit, pentru malaxorele cu palete sunt acceptate următoarele rapoarte de dimensiune: diametrul mixerului d = (0,66-0,9) D (D este diametrul interior al aparatului), lățimea paletei agitatorului b = (0,1 - 0,2) D, înălțimea nivelului lichidului în vas H = (0,8-1,3)D, distanța de la agitator până la fundul vasului h d 0,3D. Pentru malaxoarele cu foi d = (0,3-0,5) D, b = (0,5-1,0) D, h = (0,2-0,5) D. Viteza periferică a malaxoarelor cu palete și foi, în funcție de vâscozitatea mediului agitat, poate variază în limite largi (de la 0,5 - 5,0 sec-1), iar odată cu creșterea vâscozității și a lățimii lamei, viteza de rotație a agitatorului scade. La viteze mari de rotație ale mixerelor cu palete, în aparat sunt instalate partiții reflectorizante. Mixtoarele de foi, de regulă, nu sunt utilizate fără pereți despărțitori reflectorizanti.

Figura 4 - Mixer de foi

3.3 Mixere cu elice

Partea de lucru a unui mixer cu elice este elicea (Fig. 5) - un dispozitiv cu mai multe pale de formă curbate de-a lungul profilului elicei. Elicele cu trei pale sunt cele mai comune. Pe arborele mixerului se instalează una sau mai multe elice, care pot fi amplasate vertical, orizontal sau oblic, în funcție de înălțimea stratului de lichid. Datorită formei lor mai raționalizate, mixerele cu elice consumă mai puțină energie la același număr Reynolds decât alte tipuri de mixere.

Figura 5 - Mixer cu elice

Corpul dispozitivului

Elice

Difuzor

Figura 6 - Mixer cu elice cu difuzor:

Pentru a îmbunătăți amestecarea unor volume mari de lichide și a organiza fluxul direcțional al lichidului (cu un raport mare dintre înălțimea și diametrul aparatului), în vase este instalat un aparat de ghidare sau difuzor (Fig. 6). Difuzorul este o sticlă scurtă cilindrică sau conică, în interiorul căreia este plasat un agitator. La viteze mari de rotație a mixerului în absența unui difuzor, în aparat sunt instalate partiții reflectorizante. Mixerele cu elice sunt utilizate pentru amestecarea lichidelor cu o vâscozitate de cel mult 2,103 ppm. sec/m2, pentru dizolvare, formare de suspensii, amestecare rapidă, formare de emulsii cu vâscozitate scăzută și omogenizare de volume mari de lichid. Pentru malaxoarele cu elice sunt acceptate următoarele rapoarte ale dimensiunilor principale: diametrul mixerului d= (0.2-0.5) D, pasul șurubului s=(1.0-3.0) D, distanța de la malaxor până la fundul vasului h=(0) , 5-1,0) d, înălțimea nivelului lichidului din vas H = (0,8-1,2) D. Viteza mixerelor cu elice ajunge la 40 pe secundă, viteza periferică este de 15 m/sec.

Avantajele mixerelor cu elice:

) amestecare intensivă;

) consum moderat de energie, chiar și la un număr semnificativ de rotații;

) cost scăzut.

Defecte:

) eficiență scăzută de amestecare a lichidelor vâscoase;

) volum limitat de lichid amestecat intens.

Mixerele cu elice sunt utilizate în principal în următoarele scopuri:

) amestecarea intensivă a lichidelor cu vâscozitate scăzută;

) prepararea suspensiilor si emulsiilor;

) resuspendarea sedimentelor care conțin până la 10% din faza solidă, constând din particule de până la 0,15 mm în dimensiune.

3.4 Mixere cu turbine

Aceste malaxoare au forma unor roți de turbină de apă cu palete plate, înclinate sau curbate, de obicei montate pe un arbore vertical (Fig. 7). În dispozitivele cu malaxoare cu turbină se creează fluxuri de fluid predominant radiale. Atunci când mixerele cu turbină funcționează la viteze mari, împreună cu un flux radial, poate apărea un flux tangențial (circular) al conținutului aparatului și formarea unei pâlnii. În acest caz, în aparat sunt instalate partiții reflectorizante. Mixerele cu turbină închise (Fig. 7), spre deosebire de cele deschise (Fig. 7 a, b, c), creează un flux radial mai clar definit. Agitatoarele închise au două discuri cu orificii în centru pentru a permite trecerea lichidului; discurile de sus și de jos sunt sudate pe lamele plate. Lichidul intră în mixer paralel cu axa arborelui, este aruncat de mixer în direcția radială și ajunge în cele mai îndepărtate puncte ale aparatului. Mixerele cu turbină asigură amestecarea intensivă pe întregul volum al aparatului. Pentru valori mari ale raportului înălțime și diametru al aparatului, se folosesc mixere cu turbină cu mai multe rânduri. Puterea consumată de mixerele cu turbină care funcționează în dispozitive cu deflectoare în condiții de amestecare turbulente este practic independentă de vâscozitatea mediului. Prin urmare, acest tip de mixer poate fi folosit pentru amestecuri a căror viscozitate se modifică în timpul amestecării.

Mixerele cu turbină sunt utilizate pe scară largă pentru formarea suspensiilor (dimensiunea particulelor pentru malaxoarele închise poate ajunge la 25 mm), dizolvarea, absorbția gazelor și intensificarea transferului de căldură. Pentru amestecarea în volume mari (de exemplu, la omogenizarea lichidelor în depozite cu un volum de până la 2500 m3 sau mai mult), mixerele cu turbină sunt mai puțin potrivite decât mixerele cu elice sau duzele. În funcție de aplicație, mixerele cu turbină au de obicei un diametru d = (0,15-0,65) D cu un raport dintre înălțimea nivelului lichidului și diametrul aparatului nu mai mult de doi. Pentru valori mari ale acestui raport, se folosesc mixere cu mai multe rânduri. Viteza agitatorului variază de la 2-5 pe secundă, iar viteza periferică este de 3-8 m/sec.

a - deschis cu lamele drepte

b - deschis cu lamele curbate

c - deschis cu lamele înclinate

g - închis cu o paletă de ghidare

Mixer cu turbina

Paleta de ghidare

Figura 7 - Mixer cu turbină

Avantajele mixerelor cu turbine:

) viteza de amestecare și dizolvare;

) amestecarea eficientă a lichidelor vâscoase;

) adecvarea pentru procese continue.

Dezavantajul mixerelor cu turbină este complexitatea lor relativă și costul ridicat de producție. Domenii de aplicare ale malaxoarelor cu turbine:

) agitarea și amestecarea intensivă a lichidelor de diferite vâscozități, care pot varia într-o gamă largă (malaxeare de tip deschis până la 105 spz., mixere de tip închis până la 5 * 105 spz);

) dispersie fină și dizolvare rapidă;

) agitarea sedimentelor în lichide care conțin 60% sau mai mult fază solidă (pentru mixere deschise - până la 60%); dimensiuni admisibile ale particulelor solide: până la 1,5 mm pentru mixere deschise, până la 25 mm pentru mixere închise.

3.5 Agitatoare speciale

Acest grup include mixere care au o utilizare mai limitată decât tipurile de mixere discutate mai sus.

Mixerele cu tambur (Fig. 8) constau din două inele cilindrice legate între ele prin lame verticale cu secțiune transversală dreptunghiulară. Înălțimea agitatorului este de 1,5-1,6 ori diametrul său. Mixerele cu acest design creează un flux axial semnificativ și sunt utilizate (dacă raportul dintre înălțimea coloanei de lichid din aparat și diametrul tamburului este de cel puțin 10) pentru efectuarea reacțiilor gaz-lichid, producerea emulsiilor și a sedimentelor agitate. .

Figura 8 - Mixer tambur.

Mixerele cu discuri (Fig. 9) sunt unul sau mai multe discuri netede care se rotesc cu viteză mare pe un arbore vertical. Fluxul de fluid în aparat are loc în direcția tangenţială datorită frecării fluidului împotriva discului, iar discurile conice creează, de asemenea, un flux axial. Uneori, marginile discului sunt zimțate. Diametrul discului este de 0,1-0,15 din diametrul aparatului. Viteza periferică este de 35 m/s, ceea ce corespunde unor viteze foarte mari cu dimensiuni mici ale discurilor. Consumul de energie variază de la 0,5 kW pentru medii cu vâscozitate scăzută până la 20 kW pentru amestecuri vâscoase. Mixerele cu discuri sunt folosite pentru amestecarea lichidelor in volume de pana la 4 m3.

Figura 9 - Mixer cu discuri

Mixerele cu vibrații au un arbore cu unul sau mai multe discuri perforate atașate la acesta (Fig. 10). Discurile efectuează o mișcare alternativă, care realizează amestecarea intensivă a conținutului aparatului. Energia consumată de acest tip de mixer este scăzută. Sunt utilizate pentru amestecarea amestecurilor și suspensiilor lichide, în principal în aparatele sub presiune. Timpul necesar pentru dizolvare, omogenizare, dispersie la utilizarea mixerelor vibrante este redus semnificativ. Când este amestecat cu aceste mixere, suprafața lichidului rămâne calmă și nu se formează nicio pâlnie. Mixerele cu vibrații sunt fabricate cu un diametru de până la 300 mm și sunt utilizate în dispozitive cu o capacitate de cel mult 3 m3.

Figura 10 - Proiectarea discurilor mixerului vibrant

3.6 Selectarea unui agitator

Alegerea unui tip de mixer sau altul este determinată de scopul vizat al dispozitivelor de amestecare și de condițiile specifice ale procesului. Orice recomandare clară cu privire la această problemă nu poate fi încă formulată. Prin urmare, atunci când alegeți un anumit tip de dispozitiv de amestecare, puteți utiliza caracteristicile aproximative ale condițiilor pentru utilizarea corespunzătoare a diferitelor tipuri de mixere prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2 - Caracteristici aproximative pentru selectarea unui mixer

Tip de malaxoare Volumul lichidului amestecat cu un mixer, m3 Conținut în fază solidă în timpul suspensiei, % Vâscozitatea dinamică a lichidului agitat, kg/(m*s) Viteza periferică a malaxorului, m/s Viteza de rotație a lamei mixerului<1,5<5< 0,011,7-5,00,3-1,35Пропеллерные<4,0<10<0,064,5-17,08,5-20,0Турбинные: - Открытые - Закрытые <10,0 <20,0 <60 60 и больше <1,00 <5,00 1,8-13,0 2,1-8,0 0,7-10,0 1,7-6,0Специальные<20,0<75< 5,006,0-30,01,7-25,0Concluzie

În timpul procesului de amestecare, există un contact strâns al particulelor și o reînnoire continuă a suprafeței de interacțiune a substanțelor. Ca rezultat, la agitare, procesele de transfer de masă sunt accelerate semnificativ, de exemplu, cum ar fi dizolvarea solidelor în lichid, apariția majorității reacțiilor chimice și procesul de transfer de căldură. Agitarea promovează procesul de accelerare a absorbției, evaporării și proceselor de bază ale tehnologiei chimice.

Amestecarea este procesul de mișcare repetată a particulelor dintr-un mediu fluid eterogen unul față de celălalt de-a lungul întregului volum al unui recipient sau al unui aparat, care are loc datorită impulsurilor într-un mediu cu un agitator, un curent de lichid sau gaz. Amestecarea cu un agitator este o condiție prealabilă pentru implementarea cu succes a multor operațiuni tehnologice diferite. În producție, amestecarea cu ajutorul unui mixer se efectuează în următoarele scopuri:

a) asigurarea distribuției și zdrobirii uniforme, măcinarea la o anumită dispersie (dispersie) a gazului în lichid sau lichid în lichid, precum și a distribuției uniforme a particulelor solide în volumul de lichid;

b) intensificarea încălzirii sau răcirii maselor prelucrate într-un recipient sau aparat, precum și asigurarea unei distribuții uniforme a temperaturii în recipientul sau aparatul agitat;

c) intensificarea transferului de masă într-un mediu agitat, precum și distribuția uniformă a substanței dizolvate în masa agitată.

Astfel, agitarea cu un agitator mecanic are o influență decisivă asupra vitezei diferitelor procese de transformare chimică, deoarece în condiții industriale viteza acestor procese este determinată nu numai de cinetica chimică, ci, în mare măsură, de condițiile de transfer de căldură și masă. .

În funcție de scopurile și condițiile procesului, se folosesc recipiente și aparate cu dispozitive de amestecare de diferite modele.

Procesul de amestecare cu ajutorul unui agitator este utilizat pe scară largă în multe industrii precum chimică, vopsele și lacuri, energie, petrol, asfalt, alimente și altele pentru producerea și prepararea suspensiilor, suspensiilor, soluțiilor, reactivilor și emulsiilor, efectuarea reacțiilor, omogenizarea , suspendarea, dizolvarea, amestecarea, agitarea etc.

Lista surselor utilizate

1.#"justify">2. #"justifica">. Kafarov V.V., Dorokhov I.N., Arutyunov S.Yu., Analiza de sistem a proceselor tehnologice chimice . M.: Chimie, 1988. - 214-298 p.

. #"justifica">. #"centru"> Anexa A

Tabelul 1 - Opțiuni pentru amestecuri de substanțe în diferite stări de agregare

Starea agregată a părților constitutive (înainte de formarea amestecului) Amestecul omogen (sistem omogen) Amestec eterogen (sistem eterogen) Solid - solid Soluții solide, aliaje (de exemplu, alamă, bronz) Roci (de exemplu, granit, care conțin minerale) minereuri etc.) Lichid - lichid Soluții lichide (de exemplu, oțet - o soluție de acid acetic în apă) Sisteme lichide cu două și mai multe straturi, emulsii (de exemplu, lapte - picături de grăsime lichidă în apă) Solid - lichid Soluții lichide (de exemplu, soluții apoase de săruri) Solid în lichid - suspensii sau suspensii (de exemplu, particule de argilă în apă, soluții coloidale) Lichid în solid - lichid în corpuri poroase (de exemplu, soluri, soluri) Solid - gazos Chimiesorbit hidrogen în platină, paladiu, oțel Solid în gaz - pulberi, aerosoli, inclusiv fum, praf, smog Gazos în solide - materiale poroase (de exemplu, cărămidă, piatră ponce) Lichid - solide Lichide solide (de exemplu, sticlă - solide, dar încă lichid) Poate lua diferite forme și îl poate fixa (de exemplu, vase - diferite forme și culori) Lichid - gazos Soluții lichide (de exemplu, o soluție de dioxid de carbon în apă) Lichid în gaz - aerosoli de lichid în gaz, inclusiv ceață Gazos în lichid - spume (de exemplu, spumă de săpun) Gazos - gazos Soluții gazoase (amestecuri de orice cantitate și orice număr de gaze), de exemplu. aer.Un sistem eterogen este imposibil Anexa B

Un exemplu de calcul al fluxurilor de material la amestecarea soluțiilor

Sarcină. Se amestecă 50 ml de soluție de NaOH 45% ( r = 1,480 g/ml) și 70 ml soluție de Na 1,8N 2CO 3 (r = 1,180 g/ml). Calculați fluxul de material.

Soluţie.

cârtiță.

cârtiță

mol/l

mol/kg

mol∙eq/l

Denumirea componenteiGreutate, g n,cârtiță ω i, % χ i,%NaOH33,3000,83321,311,8N / A2 CO3 13,3560,1268,51,8H2 O109.9446.10870.286.4Total156.6007.067100100

Bilanțul material al soluțiilor de amestecare

încărcat primit denumirea masei componentei, g. denumirea masei componentei, g. tehnic în calcul 100% tehnic în calcul 100% A) Materii prime, inclusiv: 1) soluție NaOHH

Procesele termice sunt procese a căror rată de apariție este determinată de rata de furnizare sau de eliminare a căldurii. Cel puțin două medii cu temperaturi diferite iau parte la procesele termice, iar căldura este transferată spontan (fără costul muncii) de la un mediu cu o temperatură mai mare T1 la un mediu cu o temperatură mai scăzută T2, adică. dacă se respectă inegalitatea T 1 >T 2.

În acest caz, mediul cu temperatura T 1 se numește lichid de răcire, iar mediul cu temperatura T 2 se numește agent frigorific. Pentru procesele termice utilizate în producția chimică, aceste temperaturi fluctuează într-un interval foarte larg - de la aproape 0K la mii de grade.

Principala caracteristică a procesului termic este cantitatea de căldură transferată, din care se calculează suprafața de transfer de căldură a aparatului. Pentru un proces constant, cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp este determinată de formula:

Q = KDT*F, (10,4)

K – coeficientul de transfer de căldură, T – diferența medie de temperatură între medii,

F – suprafata de schimb de caldura.

Forța motrice a proceselor termice este gradientul de temperatură

DT = T 1 – T 2. (10,5)

Procesele termice includ: încălzirea, răcirea, condensarea, evaporarea și evaporarea, schimbul de căldură.

1. Încălzire– procesul de creștere a temperaturii materialelor prelucrate prin furnizarea de căldură a acestora. Încălzirea este utilizată în tehnologia chimică pentru a accelera transferul de masă și procesele chimice. În funcție de natura lichidului de răcire utilizat pentru încălzire, se disting:

– încălzire cu vapori de apă ascuțiți printr-un barbotor sau cu vapori de apă morți printr-o bobină sau manta;

– încălzire prin gaze de ardere prin peretele aparatului sau prin contact direct;

– incalzire cu apa intermediara preincalzita: uleiuri minerale, saruri topite;

– incalzire prin curent electric in cuptoare electrice de diverse tipuri (inductie, arc, rezistenta);

– încălzire cu un lichid de răcire solid granular, inclusiv un catalizator într-un flux de gaz.

Schema de încălzire cu lichid de răcire granular lichid de răcire

Cuptor

încălzit

componentă

componenta de transport la rece

1 – focar, 2 – aparat pentru încălzirea materialului granular, 3 – aparatul pentru încălzirea gazului, 4 – dispozitiv de încărcare, 5 – separator pentru material granular

2.Răcire– procesul de scădere a temperaturii materialelor prelucrate prin îndepărtarea căldurii din acestea. Pentru răcire se folosesc următorii agenți frigorifici: apă, aer, agenți frigorifici. Dispozitivele de răcire sunt împărțite în:

– dispozitive de contact indirect al materialului răcit cu lichidul de răcire prin perete (frigidere) și

– dispozitive pentru contactul direct al materialului răcit cu agentul frigorific (turnuri de răcire sau scrubere).

Alegerea designului dispozitivului este determinată de natura materialului care este răcit și a lichidului de răcire.

3.Condens- procesul de lichefiere a vaporilor unei substanţe prin îndepărtarea căldurii din aceştia. Pe baza principiului contactului agentului frigorific cu vaporii condensați, se disting următoarele tipuri de condensare:

– condensarea de suprafață, în care se produce lichefierea vaporilor pe suprafața peretelui răcit cu apă al aparatului și

– condensarea prin amestecare, în care răcirea și lichefierea vaporilor are loc prin contact direct cu apa de răcire. Dispozitivele de primul tip sunt numite condensatoare de suprafață, dispozitivele de al doilea tip sunt numite condensatoare de amestec și condensatoare barometrice. Condensarea prin amestecare este utilizată în cazurile în care lichidul evaporat nu se amestecă cu apa.

4. Evaporare- procesul de concentrare a solutiilor de substante solide nevolatile prin indepartarea din acestea a unui solvent volatil sub forma unei pene. Evaporarea este un tip de proces de evaporare termică. Condiția pentru ca procesul de evaporare să aibă loc este ca presiunea aburului deasupra soluției să fie egală cu presiunea aburului din volumul de lucru al evaporatorului.

Dacă această condiție este îndeplinită, temperatura vaporilor secundari formați deasupra solventului de fierbere este teoretic egală cu temperatura vaporilor saturati ai solventului. Evaporarea se poate face sub presiune sau în vid, ceea ce permite reducerea temperaturii procesului. Evaporarea poate fi realizată în două variante: evaporare multiplă și evaporare cu o pompă de căldură.

Evaporarea repetată este procesul de evaporare folosind abur secundar ca abur de încălzire. Pentru a face acest lucru, evaporarea se efectuează în vid sau folosind abur de încălzire de înaltă presiune.

Numărul clădirilor de instalații este determinat de considerente economice, în special de costurile de producție și întreținere a aburului, și depinde de concentrația inițială și finală a soluției evaporate.

Procesul de evaporare a pompei de căldură se bazează pe faptul că aburul secundar este încălzit la temperatura aburului de încălzire prin comprimarea acestuia într-un turbocompresor sau injector și apoi este folosit din nou pentru a evapora solventul în același evaporator.

Schema de evaporare multiplă.

Condens de condens

1 – primul evaporator, 2 – al doilea evaporator, p gr1 – presiunea aburului de încălzire a primului aparat (abur proaspăt), p at1 – presiunea aburului secundar de la primul aparat, egală cu p gr2 – presiunea aburului de încălzire a celui de-al doilea aparat, p at2 – presiunea perechii secundare de la al doilea dispozitiv.

Schema de evaporare cu pompa de caldura.

Lichid evaporat

Lichid evaporat

1 – evaporator, 2 – dispozitiv pentru încălzirea aburului secundar.

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține secțiunii:

Tehnologia chimică

Instituția de învățământ de stat federală.. Învățământ profesional superior.. Universitatea de stat din Novgorod numită după Iaroslav cel Înțelept..

Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:

Toate subiectele din această secțiune:

11. 2 Principiile de bază ale proceselor omogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene 12 Procesele eterogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene

Mediu inconjurator
Sursa primară de satisfacere a nevoilor materiale și spirituale ale omului este natura. De asemenea, reprezintă habitatul său – mediul. În mediu există naturale

Activitatea de producție umană și resursele planetei
Condiția existenței și dezvoltării umanității este producția materială, adică. atitudinea socială și practică a omului față de natură. Scară diversă și gigantică a producției industriale

Biosfera și evoluția ei
Mediul este un sistem complex cu mai multe componente, ale cărui componente sunt interconectate prin numeroase conexiuni. Mediul este format dintr-un număr de subsisteme, fiecare dintre ele

Industria chimica
În funcție de scopul produselor produse, industria este împărțită în sectoare, dintre care unul este industria chimică. Ponderea industriilor chimice și petrochimice în producția totală

Știința chimică și fabricație
3.1 Tehnologia chimică - baza științifică a producției chimice Producția chimică modernă este o producție pe scară largă, automatizată, baza

Caracteristicile tehnologiei chimice ca știință
Tehnologia chimică diferă de chimia teoretică nu numai prin necesitatea de a lua în considerare cerințele economice pentru producția pe care o studiază. Între sarcini, scopuri și conținut teoretic

Relația dintre tehnologia chimică și alte științe
Tehnologia chimică folosește materiale dintr-o serie de științe:

Materii prime chimice
Materiile prime sunt unul dintre elementele principale ale procesului tehnologic, care determină în mare măsură eficiența procesului și alegerea tehnologiei. Materiile prime sunt materiale naturale

Resurse și utilizarea rațională a materiilor prime
Ponderea materiilor prime în costul produselor chimice ajunge la 70%. Prin urmare, problema resurselor și a utilizării raționale a materiilor prime în timpul prelucrării și extragerii acestora este foarte relevantă. În industria chimică

Pregătirea materiilor prime chimice pentru prelucrare
Materiile prime destinate procesării în produse finite trebuie să îndeplinească anumite cerințe. Acest lucru se realizează printr-un set de operațiuni care alcătuiesc procesul de pregătire a materiilor prime pentru prelucrare.

Inlocuirea materiilor prime alimentare cu minerale nealimentare si vegetale
Progresele în chimia organică fac posibilă producerea unui număr de substanțe organice valoroase dintr-o varietate de materii prime. De exemplu, alcoolul etilic, utilizat în cantități mari în producția de materiale sintetice

Utilizarea apei, proprietățile apei
Industria chimică este unul dintre cei mai mari consumatori de apă. Apa este folosită în aproape toate industriile chimice pentru o varietate de scopuri. Consumul de apă la instalațiile chimice individuale

Tratarea apei industriale
Efectele nocive ale impurităților conținute în apa industrială depind de natura lor chimică, concentrație, starea dispersată, precum și de tehnologia de producere specifică a apei. Soare

Utilizarea energiei în industria chimică
În industria chimică au loc diverse procese care sunt asociate fie cu eliberarea, fie cu consumul, fie cu transformările reciproce ale energiei. Energia este cheltuită nu numai pe produse chimice

Principalele surse de energie consumate de industria chimică sunt combustibilii fosili și produsele acestora, energia apei, biomasa și combustibilul nuclear. Departamentul de valoare energetică

Indicatori tehnico-economici ai producției chimice
Pentru industria chimică, ca ramură a producției de materiale pe scară largă, contează nu numai tehnologia, ci și aspectul economic strâns legat de aceasta, asupra căruia

Structura economică a industriei chimice
Indicatori precum costurile de capital, costurile de producție și productivitatea muncii sunt, de asemenea, importanți pentru evaluarea eficienței economice. Acești indicatori depind de structura economică

Bilanțele materiale și energetice ale producției chimice
Datele inițiale pentru toate calculele cantitative efectuate la organizarea unei noi producții sau la evaluarea eficienței uneia existente se bazează pe bilanțele materiale și energetice. Aceste

Conceptul de proces tehnologic chimic
În procesul de producție chimică, substanțele inițiale (materiile prime) sunt procesate în produsul țintă. Pentru a face acest lucru, este necesar să se efectueze o serie de operațiuni, inclusiv pregătirea materiilor prime pentru transferul lor în reacție.

Proces chimic
Procesele chimice se desfășoară într-un reactor chimic, care reprezintă aparatul principal al procesului de producție. Eficiența reactorului chimic depinde de proiectarea reactorului chimic și de modul de funcționare al acestuia.

Viteza de reacție chimică
Viteza reacției chimice care are loc în reactor este descrisă prin ecuația generală: V = K* L *DC L-parametru care caracterizează starea sistemului de reacție; K-const

Viteza totală a procesului chimic
Deoarece pentru sistemele eterogene procesele din zonele reactoare 1, 3 și 2 se supun unor legi diferite, ele decurg cu viteze diferite. Viteza totală a procesului chimic din reactor este determinată de

Calcule termodinamice ale proceselor tehnologice chimice
La proiectarea proceselor tehnologice, calculele termodinamice ale reacțiilor chimice sunt foarte importante. Ele ne permit să tragem o concluzie despre posibilitatea fundamentală a acestei transformări chimice,

Echilibrul în sistem
Randamentul produsului țintă al unui proces chimic într-un reactor este determinat de gradul în care sistemul de reacție se apropie de o stare de echilibru stabil. Echilibrul stabil îndeplinește următoarele condiții:

Calculul echilibrului din date termodinamice
Calculul constantei de echilibru și modificarea energiei Gibbs face posibilă determinarea compoziției de echilibru a amestecului de reacție, precum și a cantității maxime posibile de produs. Calculul se bazează pe cons

Analiza termodinamică
Cunoașterea legilor termodinamicii este necesară pentru ca un inginer nu numai să efectueze calcule termodinamice, ci și să evalueze eficiența energetică a proceselor tehnologice chimice. Valoarea analizei

Producția chimică ca sistem
Procesele de producție din industria chimică pot diferi semnificativ în ceea ce privește tipurile de materii prime și produse, condițiile de implementare a acestora, puterea echipamentelor etc. Cu toate acestea, cu toată diversitatea specificului

Simulare prin sistem de inginerie chimică
Problema unei tranziții pe scară largă de la experimentul de laborator la producția industrială la proiectarea acesteia din urmă este rezolvată prin metoda modelării. Modelarea este o metodă de cercetare

Selectarea fluxului de proces
Organizarea oricărui proces chimic cuprinde următoarele etape: – elaborarea diagramelor de proces chimic, de principiu și tehnologic; – selectarea parametrilor și setărilor tehnologice optime

Selectarea parametrilor de proces
Parametrii instalației de prelucrare chimică sunt selectați astfel încât să asigure cea mai mare eficiență economică nu a funcționării sale individuale, ci a întregii producții în ansamblu. Deci, de exemplu, pentru producția considerată mai sus

Managementul producției chimice
Complexitatea producției chimice ca sistem multifactorial și pe mai multe niveluri duce la necesitatea utilizării unei varietăți de sisteme de control pentru procesele individuale de producție,

Procese hidromecanice
Procesele hidromecanice sunt procese care au loc în sisteme eterogene, cel puțin în două faze și respectă legile hidrodinamicii. Astfel de sisteme constau dintr-o fază dispersată,

Procese de transfer în masă
Procesele de transfer de masă sunt procese a căror viteză este determinată de viteza de transfer a materiei de la o fază la alta în direcția atingerii echilibrului (rata de transfer de masă). În procesul de massoo

Principii de proiectare a reactoarelor chimice
Etapa principală a procesului tehnologic chimic, care îi determină scopul și locul în producția chimică, este implementată în aparatul principal al schemei tehnologice chimice, în care are loc procesul chimic.

Proiectări de reactoare chimice
Din punct de vedere structural, reactoarele chimice pot avea forme și structuri diferite, deoarece efectuează o varietate de procese chimice și fizice care apar în condiții dificile de transfer de masă și căldură

Construcția dispozitivelor de contact
Reactoarele chimice pentru efectuarea proceselor catalitice eterogene se numesc dispozitive de contact. În funcție de starea catalizatorului și de modul de mișcare a acestuia în aparat, acestea sunt împărțite în:

Caracteristicile proceselor omogene
Procese omogene, de ex. procesele care au loc într-un mediu omogen (amestecuri lichide sau gazoase care nu au interfețe care separă părți ale sistemului unele de altele) sunt relativ rar întâlnite

Procese omogene în faza gazoasă
Procesele omogene în faza gazoasă sunt utilizate pe scară largă în tehnologia substanțelor organice. Pentru a efectua aceste procese, materia organică este evaporată, iar apoi vaporii ei sunt procesați de către unul sau altul.

Procese omogene în fază lichidă
Dintre numărul mare de procese care au loc în faza lichidă, procesele de neutralizare a alcaline în tehnologia sărurilor minerale fără formarea de sare solidă pot fi clasificate ca omogene. De exemplu, obținerea de sulfat

Principii de bază ale proceselor omogene
Procesele omogene, de regulă, au loc în regiunea cinetică, adică. viteza totală a procesului este determinată de viteza reacției chimice, prin urmare se aplică și legile stabilite pentru reacții

Caracteristicile proceselor eterogene
Procesele chimice eterogene se bazează pe reacții între reactivi în diferite faze. Reacțiile chimice sunt una dintre etapele unui proces eterogen și apar după mișcare

Procese în sistemul gaz-lichid (G-L)
Procesele bazate pe interacțiunea dintre reactivi gazoși și lichizi sunt utilizate pe scară largă în industria chimică. Astfel de procese includ absorbția și desorbția gazelor, evaporarea lichidelor

Procese în sisteme binare solide, lichide bifazate și multifazice
Procesele care implică numai faze solide (S-T) includ de obicei sinterizarea materialelor solide în timpul arderii. Sinterizarea este procesul de producere a pieselor dure și poroase din pulberi fine.

Procese și aparate de temperatură înaltă
O creștere a temperaturii afectează echilibrul și viteza proceselor tehnologice chimice care au loc atât în regiunea cinetică, cât și în cea de difuzie. Prin urmare, controlul temperaturii

Esența și tipurile de cataliză
Cataliza este o modificare a vitezei reacțiilor chimice sau a excitării acestora ca urmare a influenței substanțelor catalizatoare, care, deși participă la proces, rămân chimic nechimice la sfârșitul procesului.

Proprietățile catalizatorilor solizi și prepararea lor
Catalizatorii solizi industriali sunt un amestec complex numit masă de contact. În masa de contact, unele substanțe sunt catalizatorul real, în timp ce altele servesc ca activatori.

Proiectarea hardware a proceselor catalitice
Aparatele de cataliză omogene nu au nicio caracteristică; efectuarea reacțiilor catalitice într-un mediu omogen este ușor de implementat din punct de vedere tehnic și nu necesită aparate speciale.

Cea mai importantă producție chimică
În ziua de azi Sunt cunoscute peste 50.000 de substanțe anorganice individuale și aproximativ trei milioane de substanțe organice. Doar o mică parte din substanțele descoperite este obținută în condiții industriale. De fapt

Aplicație
Activitatea ridicată a acidului sulfuric, combinată cu costul relativ scăzut de producție, a predeterminat la scară largă și varietatea extremă a utilizării acestuia. Dintre minerale

Proprietățile tehnologice ale acidului sulfuric
Acid sulfuric anhidru (monohidrat) H2SO4 este un lichid uleios greu care se amestecă cu apa în toate proporțiile, eliberând o cantitate mare

Metode de obținere
În secolul al XIII-lea, acidul sulfuric a fost produs prin descompunerea termică a sulfatului de fier FeSO4, motiv pentru care și acum una dintre varietățile de acid sulfuric se numește ulei de vitriol, deși acidul sulfuric a fost mult timp.

Materii prime pentru producerea acidului sulfuric
Materia primă în producerea acidului sulfuric poate fi sulful elementar și diverși compuși care conțin sulf, din care se poate obține sulf sau oxidul de sulf însuși. Depozitele naturale

Metoda de contact pentru producerea acidului sulfuric
Metoda de contact produce cantități mari de acid sulfuric, inclusiv oleum. Metoda de contact include trei etape: 1) purificarea gazului de impurități nocive pentru catalizator; 2) contact

Producerea acidului sulfuric din sulf
Arderea sulfului este mult mai simplă și mai ușoară decât arderea piritelor. Procesul tehnologic de producere a acidului sulfuric din sulf elementar diferă de procesul de producție

Tehnologia cu azot fix
Azotul gazos este una dintre cele mai persistente substanțe chimice. Energia de legare într-o moleculă de azot este de 945 kJ/mol; are una dintre cele mai mari entropii pe a

Baza de materie primă din industria azotului
Materiile prime pentru obținerea produselor în industria azotului sunt aerul atmosferic și diverse tipuri de combustibil. Unul dintre componentele aerului este azotul, care este utilizat în procesele semi-chimice.

Obținerea gazelor de proces
Gaz de sinteză din combustibil solid. Prima dintre principalele surse de materii prime pentru producerea gazului de sinteză a fost combustibilul solid, care a fost prelucrat în generatoare de apă gazoasă după următoarele metode:

Sinteza amoniacului
Să luăm în considerare o schemă tehnologică elementară a producției moderne de amoniac la presiune medie cu o productivitate de 1360 tone/zi. Modul său de funcționare este caracterizat de următorii parametri: temperatura

Procese tipice tehnologice de sare
Majoritatea UM reprezintă diferite săruri minerale sau solide cu proprietăți asemănătoare sărurilor. Schemele tehnologice pentru producerea UM sunt foarte diverse, dar, în cele mai multe cazuri, depozitul

Descompunerea materiilor prime fosfatice și producerea de îngrășăminte fosfatice
Fosfații naturali (apatite, fosforite) sunt utilizați în principal pentru producerea de îngrășăminte minerale. Calitatea compușilor de fosfor obținuți este evaluată prin conținutul lor de P2O5

Producția de acid fosforic
Metoda de extracție pentru producerea acidului fosforic se bazează pe reacția de descompunere a fosfaților naturali cu acidul sulfuric. Procesul constă din două etape: descompunerea fosfaților și filtrarea produsului.

Producerea de superfosfat simplu
Esența producerii superfosfatului simplu este transformarea fluorapatitei naturale, insolubile în apă și soluții din sol, în compuși solubili, în principal fosfat monocalcic.

Producerea de superfosfat dublu
Superfosfatul dublu este un îngrășământ cu fosfor concentrat obținut prin descompunerea fosfaților naturali cu acid fosforic. Conține 42-50% P2O5 digerabil, inclusiv în

Descompunerea acidului azotic a fosfaților
Obținerea îngrășămintelor complexe. O direcție progresivă în prelucrarea materiilor prime fosfatice este utilizarea metodei de descompunere a acidului azotic a apatitelor și fosforitelor. Această metodă apelează

Producția de îngrășăminte cu azot
Cel mai important tip de îngrășăminte minerale sunt îngrășămintele cu azot: nitrat de amoniu, uree, sulfat de amoniu, soluții apoase de amoniac etc. Azotul joacă un rol extrem de important în viață.

Producția de azotat de amoniu
Azotat de amoniu sau azotat de amoniu, NH4NO3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat, ambele forme de azot sunt ușor absorbite

Producția de uree
Ureea (ureea) ocupă locul al doilea în rândul îngrășămintelor cu azot în ceea ce privește volumul de producție, după nitratul de amoniu. Creșterea producției de uree se datorează gamei sale largi de aplicații în agricultură.

Producția de sulfat de amoniu
Sulfatul de amoniu (NН4)2SO4 este o substanță cristalină incoloră, conține 21,21% azot, când este încălzit la 5130C se descompune complet în

Producția de nitrat de calciu
Proprietăți Azotatul de calciu (calcar sau azotat de calciu) formează mai mulți hidrați cristalini. Sarea anhidră se topește la o temperatură de 5610C, dar deja la 5000

Producția de îngrășăminte cu azot lichid
Alături de îngrășămintele solide se mai folosesc și îngrășămintele cu azot lichid, care sunt soluții de azotat de amoniu, uree, azotat de calciu și amestecurile acestora în amoniac lichid sau în concentrat.

caracteristici generale
Peste 90% din sărurile de potasiu extrase din intestinele pământului și produse prin metode industriale sunt folosite ca îngrășăminte. Îngrășămintele minerale cu potasiu sunt naturale sau sintetice

Obținerea clorurii de potasiu
Metoda de producție prin flotație Metoda de flotație pentru separarea clorurii de potasiu de silvinită se bazează pe separarea prin flotație-gravitație a mineralelor solubile în apă ale minereului de potasiu într-un mediu

Procese tipice de tehnologie a materialelor silicate
În producția de materiale silicate se folosesc procese tehnologice standard, ceea ce se datorează asemănării principiilor fizice și chimice ale producției lor. În forma cea mai generală, producerea oricărui silicat

Producția de cal aerian
Varul de aer sau de construcție este un liant fără silicați pe bază de oxid și hidroxid de calciu. Există trei tipuri de var aerian: - var fierbinte (var nestins

Procesul de producere a sticlei
Materiile prime pentru producția de sticlă sunt o varietate de materiale naturale și sintetice. După rolul lor în formarea sticlei, acestea sunt împărțite în cinci grupe: 1. Formatori de sticlă care creează baza

Producția de refractare
Materialele refractare (refractare) sunt materiale nemetalice caracterizate prin rezistență crescută la foc, adică. capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate fără a se topi

Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu
Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu produce clor, hidrogen și sodă caustică (sodă caustică). Clorul la presiunea atmosferică și la temperatură normală este un gaz galben-verde cu

Electroliza soluției de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit
Electroliza unei soluții de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit face posibilă obținerea de sodă caustică, clor și hidrogen într-un singur aparat (electrolizor). La trecerea constantă

Electroliza soluțiilor de clorură de sodiu în băi cu catod de mercur și anod de grafit face posibilă obținerea unor produse mai concentrate decât în băile cu diafragmă. Când săriți

Producerea acidului clorhidric
Acidul clorhidric este o soluție de acid clorhidric în apă. Clorura de hidrogen este un gaz incolor cu un punct de topire de –114,20C și un punct de fierbere de –85

Electroliza topiturii. Producția de aluminiu
În timpul electrolizei soluțiilor apoase se pot obține numai substanțe al căror potențial de eliberare la catod este mai pozitiv decât potențialul de eliberare a hidrogenului. În special, un astfel de electronegativ

Producția de alumină
Esența producției de alumină este separarea hidroxidului de aluminiu de alte minerale. Acest lucru se realizează prin utilizarea unui număr de tehnici tehnologice complexe: transformarea aluminei într-o soluție solubilă

Producția de aluminiu
Aluminiul este produs din alumină dizolvată în criolit Na3AlF6. Criolitul, ca solvent de alumină, este convenabil deoarece dizolvă Al destul de bine

Metalurgie
Metalurgia este știința metodelor de obținere a metalelor din minereuri și alte materii prime și ramura industriei care produce metale. Producția metalurgică a apărut în vremuri străvechi. Încă o dată în zori

Minereuri și metode de prelucrare a acestora
Materiile prime în producția de metale sunt minereurile metalice. Cu excepția unui număr mic (platină, aur, argint), metalele se găsesc în natură sub formă de compuși chimici care fac parte din materialele metalice.

Producția de fier
Materiile prime pentru producția de fontă sunt minereurile de fier, împărțite în patru grupe: Minereuri de oxid de fier magnetic sau minereuri de fier magnetice, conțin 50-70% fier și constau în principal

Producția de cupru
Cuprul este un metal utilizat pe scară largă în tehnologie. În forma sa pură, cuprul are o culoare roz deschis. Punctul său de topire este 10830C, punctul său de fierbere este 23000C, este

Prelucrarea combustibilului chimic
Combustibilul se referă la substanțele organice combustibile naturale sau produse artificial, care reprezintă o sursă de energie termică și materii prime pentru industria chimică. După natură la sută

Cocsificarea cărbunelui
Cocsificarea este o metodă de prelucrare a combustibililor, în principal a cărbunelui, care presupune încălzirea acestora fără acces la aer la 900-10500C. În acest caz, combustibilul se descompune odată cu formarea de

Producerea și prelucrarea combustibililor gazoși
Combustibilul gazos este un combustibil care se află în stare de gaz la temperatura și presiunea de funcționare. După origine, combustibilii gazoși sunt împărțiți în naturali și sintetici

Sinteza organică de bază
Sinteza organică de bază (BOS) este un ansamblu de producții de substanțe organice cu structură relativ simplă, produse în cantități foarte mari și utilizate ca

Materii prime și procese de protecție a mediului
Producția de produse de protecție a mediului se bazează pe materii prime organice fosile: petrol, gaze naturale, cărbune și șist. Ca urmare a diverselor pre-chimice si fizico-chimice

Sinteze pe bază de monoxid de carbon și hidrogen
Sinteza organică pe bază de monoxid de carbon și hidrogen a primit o dezvoltare industrială pe scară largă. Sinteza catalitică a hidrocarburilor din CO și H2 a fost efectuată pentru prima dată de Sabatier, sintetiz

Sinteza alcoolului metilic
Multă vreme, alcoolul metilic (metanol) a fost obținut din apa de gudron eliberată în timpul distilării uscate a lemnului. Randamentul alcoolic depinde de tipul de lemn și variază de la 3

Producția de etanol
Etanolul este un lichid mobil incolor cu miros caracteristic, punct de fierbere 78,40C, punct de topire –115,150C, densitate 0,794 t/m3. Se amestecă etanolul

Producția de formaldehidă
Formaldehida (metanal, aldehidă formică) este un gaz incolor cu miros ascuțit iritant, cu un punct de fierbere de 19,20C, un punct de topire de –1180C și o densitate (în lichid

Prepararea rășinilor uree-formaldehidice
Reprezentanții tipici ai rășinilor artificiale sunt rășinile uree-formaldehidă, care se formează ca urmare a reacției de policondensare care are loc în timpul interacțiunii moleculelor și formelor de uree.

Producția de acetaldehidă
Acetaldehidă (etanal, oțet

Producția de acid acetic și anhidridă
Acidul acetic (acidul etanoic) este un lichid incolor cu miros înțepător, cu un punct de fierbere de 118,10C, un punct de topire de 16,750C și o densitate.

Monomeri de polimerizare
Monomerii sunt compuși cu molecul scăzut, de natură predominant organică, ale căror molecule sunt capabile să reacționeze între ele sau cu moleculele altor compuși pentru a forma

Producerea dispersiei de acetat de polivinil
În URSS, producția industrială de PVAD a fost realizată pentru prima dată în 1965. Principala metodă de obținere a PVAD în URSS a fost în cascadă continuă, totuși, existau producții în care periodic

Compuși cu greutate moleculară mare
Compușii organici naturali și sintetici cu molecular înalt au o mare importanță în economia națională: celuloză, fibre chimice, cauciucuri, materiale plastice, cauciuc, lacuri, adezivi etc. Cum p

Producția de celuloză
Celuloza este unul dintre principalele tipuri de materiale polimerice. Peste 80% din lemnul folosit pentru prelucrarea chimică este folosit pentru a produce celuloză și pastă de lemn. Celuloza, uneori

Producator de fibre chimice
Fibrele sunt corpuri a căror lungime este de multe ori mai mare decât dimensiunile lor foarte mici în secțiune transversală, măsurate de obicei în microni. Materiale fibroase, de ex. substanţe formate din fibre şi

Productie de materiale plastice
Materialele plastice includ un grup larg de materiale, a căror componentă principală sunt DIU naturale sau sintetice, capabile să devină plastice la temperaturi și presiuni ridicate.

Obținerea cauciucului și a cauciucului
Cauciucurile includ DIU elastic, care sunt capabile să fie deformate semnificativ sub influența forțelor externe și să revină rapid la starea inițială după ce sarcina este îndepărtată. Proprietăți elastice

Căldură- formă de transfer de energie care are loc atunci când interacționează corpuri cu temperaturi diferite (J)

Procesul de transfer de căldură care are loc între corpuri cu temperaturi diferite se numește schimb de caldura

Flux de caldura - cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp (J/s = W)

Densitatea fluxului termic (q) - fluxul de căldură care trece printr-o unitate de suprafață pe unitate de timp

Forta motrice este diferența de temperatură dintre corpurile mai multe și mai puțin încălzite

Corpuri, care participă la schimbul de căldură, se numesc lichide de răcire

Există trei moduri de a distribui căldura:

Conductivitate termică - procesul de transfer de căldură datorită mișcării termice și interacțiunea microparticulelor , în contact direct unul cu celălalt

Convecție numit transfer de căldură datorită mișcării și amestecării volumelor macroscopice de gaz sau lichid

Radiație termala - procesul de propagare a oscilațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, cauzate de mișcarea termică a atomilor și moleculelor corpului radiant

În funcție de obiectivele tehnologiei, apar următoarele procese termice:

a) încălzirea și răcirea mediilor monofazate și multifazate;

b) condensarea vaporilor de lichide omogene chimic si a amestecurilor acestora;

c) evaporarea apei într-un mediu vapor-gaz (umidificarea aerului, uscarea materialelor);

d) fierberea lichidelor.

Transfer de căldură prin conducție

Conductivitate termică reprezintă transferul de căldură din zonele mai mult spre mai puțin încălzite ale corpului datorită mișcării termice și interacțiunii microparticulelor în contact direct între ele

Câmp de temperatură– totalitatea temperaturilor din toate punctele corpului la un moment dat.

Procesul de transfer de căldură prin conductivitate termică este descris folosind legea lui Fourier conform căreia cantitatea de căldură dQ, transmisă prin conducție termică printr-un element de suprafață dF, perpendicular pe fluxul de căldură, în timp dτ proporțional cu gradientul de temperatură dt/dn, suprafete dF si timpul dτ

λ – conductivitatea termică a corpului, W/(m K)

arată câtă căldură este transferată prin conductivitate termică pe unitatea de timp printr-o suprafață de schimb de căldură unitară atunci când temperatura scade cu 1 grad pe unitatea de lungime a normalului la suprafața izotermă

Transfer de căldură convectiv (transfer de căldură) - procesul de transfer de căldură de la perete într-un mediu gazos (lichid) sau în direcția opusă.

Transferul de căldură are loc simultan prin convecție și conducție.

Pe baza naturii apariției, există 2 tipuri de convecție:

gratuit cauzată de diferența de densități a particulelor încălzite și reci ale mediului în câmpul gravitațional;

forţat apare în timpul funcționării unei pompe, ventilator

Legea Newton-Richmann a transferului de căldură convectiv- vă permite să determinați fluxul de căldură de la suprafața peretelui încălzit către zona înconjurătoare. mediu sau de la un mediu încălzit la suprafața peretelui

sau α - coeficientul de transfer de căldură, care arată cât de multă căldură este transferată de la 1 m2 de suprafață a peretelui la lichid în decurs de 1 secundă când diferența de temperatură dintre perete și lichid este de 1 grad

Ecuația diferențială Fourier-Kirchhoff caracterizează distribuția temperaturii într-un fluid în mișcare atunci când este furnizată căldură

Această ecuație poate fi rezolvată doar în cazuri rare, așa că folosesc teoria similitudinii și derivă criterii de similaritate. Transferul de căldură convectiv este scris sub forma unei ecuații generalizate sub forma dependenței m/y criteriilor de similitudine

Asemănarea termică

Criteriul Nusselt:

Condițiile necesare pentru asemănarea transferului de căldură este respectarea hidrodinamic Și asemănarea geometrică . Prima se caracterizează prin egalitatea criteriilor Reîn puncte similare de fluxuri similare, al doilea - prin constanța raportului dintre principalele dimensiuni geometrice ale peretelui L1,L2,…,Ln la o dimensiune caracteristică

Ecuația criterială a transferului de căldură convectiv

Radiație termala - procesul de propagare a oscilațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, cauzate de mișcarea termică a atomilor și moleculelor corpului radiant

Legea radiației lui Kirchhoff

Raportul dintre emisivitatea oricărui corp și capacitatea sa de absorbție este același pentru toate corpurile la o anumită temperatură pentru o anumită frecvență și nu depinde de forma și natura lor chimică.

Prin definiție, un corp absolut negru absoarbe toate radiațiile incidente pe el, adică pentru el. Prin urmare, funcția coincide cu emisivitatea unui corp absolut negru, descrisă de legea Stefan-Boltzmann, în urma căreia emisivitatea oricărui corp poate fi găsită doar pe baza capacității sale de absorbție.

Transfer de căldură printr-un perete plat

Transfer de căldură- acesta este procesul de transfer de căldură de la un lichid (gaz) mai încălzit la unul mai puțin încălzit prin suprafața sau peretele solid care le separă

Cantitatea de căldură Q transmis pe unitatea de timp dintr-un lichid de răcire fierbinte cu o temperatură t1 la rece cu temperatura t2 prin peretele gros care le desparte δ și coeficient de conductivitate termică λ. Temperaturile suprafeței peretelui tst1 și tst2 respectiv. Coeficienți de transfer de căldură pentru lichidul de răcire fierbinte α1, si rece – α2.

Să presupunem că procesul de transfer de căldură este constant.

Forța motrice a proceselor de schimb de căldură

Forța motrice a procesului de schimb de căldură este diferența de temperatură a lichidelor de răcire

În cele mai simple cazuri de transfer de căldură - direct și contracurent, diferența medie de temperatură este determinată de ecuația Grashof ca medie logaritmică

Pentru fluxul înainte:

Cursul 1.

Clasificarea principalelor procese ale tehnologiei chimice poate fi efectuată pe baza diferitelor caracteristici.

În funcţie de legile de bază determinante debitul procesele se disting:

1. Procese hidromecanice, a căror viteză este determinată de legile hidrodinamicii, știința mișcării lichidelor și gazelor. Aceste procese includ mișcarea lichidelor, compresia și mișcarea gazelor, separarea sistemelor eterogene lichide și gazoase în domeniul gravitației (decantare), în domeniul forțelor centrifuge (centrifugarea), precum și sub influența diferențelor de presiune atunci când deplasarea printr-un strat poros (filtrare) si amestecarea lichidelor

2. Procese termice care au loc cu o viteză determinată de legile transferului de căldură, știința metodelor de distribuție a căldurii. Astfel de procese sunt încălzirea, răcirea, evaporarea și condensarea vaporilor. Procesele termice pot include, de asemenea, procese de răcire la temperaturi mai mici decât temperatura ambiantă (procese de răcire moderată și profundă). Cu toate acestea, datorită multor caracteristici specifice, aceste procese sunt separate mai jos într-un grup separat de procese de refrigerare.

Viteza proceselor termice depinde în mare măsură de condițiile hidrodinamice (viteze, regimuri de curgere) în care căldura este transferată între mediile schimbătoare de căldură.

3. Procese de transfer de masă (difuzie), caracterizate prin transferul unuia sau mai multor componente ale amestecului inițial de la o fază la alta prin interfața de fază. Cea mai lentă etapă a proceselor de transfer de masă este difuzia moleculară a substanței distribuite. Acest grup de procese descrise de legile transferului de masă include procesele de absorbție, distilare (rectificare), extracție din soluții, dizolvare și extracție din solide poroase, cristalizare, adsorbție, uscare și procese membranare. Apariția proceselor de transfer de masă este strâns legată de condițiile hidrodinamice din faze și la interfața lor și adesea cu procesele de transfer de căldură care însoțesc transferul de masă.

4. Procesele chimice (de reacție) se desfășoară cu o viteză determinată de legile cineticii chimice. Cu toate acestea, reacțiile chimice sunt de obicei însoțite de transferul de masă și energie și, în consecință, viteza proceselor chimice (în special cele industriale) depinde și de condițiile hidrodinamice. Modelele generale ale proceselor chimice și principiile proiectării reactorului sunt discutate în literatura de specialitate.”

5. Procese mecanice descrise de legile mecanicii solide. Aceste procese sunt utilizate în primul rând pentru prepararea materiilor prime solide și prelucrarea produselor solide finale, precum și pentru transportul materialelor în bucăți și în vrac.Procedeele mecanice includ măcinarea, transportul, sortarea (clasificarea) și amestecarea solidelor.

O grupă specială de procese mecanice este constituită din procesele de prelucrare a produselor chimice în produse prin presare, turnare, extrudare etc. Aceste procese și mașini pentru implementarea lor sunt specifice producției de materiale sintetice și sunt discutate în cursuri speciale.

După modul de organizare Principalele procese ale tehnologiei chimice sunt împărțite în periodice şi continue.

Periodic procesele sunt efectuate în dispozitive în care materiile prime sunt încărcate la anumite intervale; După prelucrarea lor, produsele finale sunt descărcate de pe aceste dispozitive. Odată ce dispozitivul este descărcat și reîncărcat, procesul se repetă din nou. Astfel, un proces periodic se caracterizează prin faptul că toate etapele sale au loc într-un singur loc (într-un singur aparat), dar în momente diferite.

Continuu procesele sunt efectuate în dispozitive de flux. Introducerea materialelor sursă în aparat și descărcarea produselor finite se realizează simultan și continuu. În consecință, un proces continuu se caracterizează prin faptul că toate etapele sale au loc simultan, dar sunt separate în spațiu, adică se desfășoară V diferite părți ale unui dispozitiv sau în diferite dispozitive care alcătuiesc o anumită instalație.

De asemenea stiut combinate proceselor. Acestea includ procese continue, ale căror etape individuale sunt efectuate periodic, sau procese periodice, dintre care una sau mai multe etape au loc continuu.

Principalele avantaje ale proceselor continue în comparație cu cele periodice sunt următoarele: I) nu există întreruperi în producția de produse finite, adică nu există timp petrecut la încărcarea echipamentelor cu materiale sursă și la descărcarea produselor din acesta; 2) control automat mai ușor și posibilitatea unei mecanizări mai complete; 3) stabilitatea modurilor de realizare și, în consecință, o mai mare stabilitate a calității produselor rezultate; 4) compactitatea mai mare a echipamentului, care reduce costurile de capital și costurile de exploatare (pentru reparații etc.); 5) utilizarea mai completă a căldurii furnizate (sau respinse) în absența întreruperilor în funcționarea dispozitivelor; posibilitatea utilizării (recuperării) căldurii reziduale.

Datorită acestor avantaje ale proceselor continue, productivitatea echipamentelor crește, necesarul de personal de întreținere scade, condițiile de lucru se îmbunătățesc și calitatea produsului se îmbunătățește. Din aceste motive, producția chimică implică preponderent procese continue.

Procesele periodice își păstrează semnificația V producția la scară mică (inclusiv cele pilot), unde utilizarea lor permite o mai mare flexibilitate în utilizarea echipamentelor la costuri de capital mai mici.

Procesele pot fi, de asemenea, clasificate după de la modificarea parametrilor acestora(viteze, temperaturi, concentrații etc.) în timp. Pe această bază, procesele sunt împărțite în constant ( staționar) și instabil(nestaționare sau tranzitorie).

ÎN stabilitÎn procese, valorile fiecăruia dintre parametrii care caracterizează procesul sunt constante în timp, iar în procesele instabile sunt variabile, adică sunt funcții nu numai ale poziției fiecărui punct în spațiu, ci și ale timpului.

Continuu proceselor diferă din periodicîn funcție de distribuția timpului de rezidență al particulelor medii în aparat. Într-un aparat care funcționează periodic, toate particulele de mediu rămân pentru aceeași perioadă de timp, în timp ce într-un aparat care funcționează continuu, timpii lor de rezidență pot varia semnificativ. Pe baza distribuției timpilor de rezidență și a modificărilor asociate în timp ale altor factori care influențează procesul (temperaturi, concentrații etc.), se disting două modele teoretice (limitative) de aparate cu acțiune continuă: deplasare ideală și amestecare ideală.

În dispozitivele ideale de deplasare, toate particulele se mișcă într-o direcție dată, fără a se amesteca cu particulele care se deplasează în față și în spate și deplasând complet particulele în fața fluxului. Toate particulele sunt distribuite uniform pe secțiunea transversală a aparatului și acționează ca un piston solid atunci când se deplasează. Timpul de rezidență al tuturor particulelor în aparatul de deplasare ideal este același.

În aparatul de amestecare ideal, particulele care intră sunt imediat amestecate complet cu particulele situate acolo, adică sunt distribuite uniform în volumul aparatului. Ca urmare, valorile parametrilor care caracterizează procesul sunt egalizate instantaneu în toate punctele din volum. Timpul de rezidență al particulelor în aparatul de amestecare ideal nu este același.

Dispozitivele reale care funcționează continuu sunt dispozitive de tip intermediar. În acestea, timpul de rezidență al particulelor este distribuit ceva mai uniform decât în aparatele de amestecare ideale, dar nu este niciodată echilibrat, ca în aparatele de deplasare ideale.

Vizualizări