Классификация основных процессов в аппаратах. Виды аппаратов по процессам.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

В зависимости от закономерностей, характеризующих протекание, процессы как химической, так и экологической технологий делят на пять основных групп:

1. Механические процессы, скорость которых связана с законами физики твёрдого тела. К ним относятся: измельчение, классификация, дозирование и смешение твёрдых сыпучих материалов. Для осуществления безотходных и ресурсосберегающих технологических процессов, механические процессы имеют существенное значение для осуществления экологических технологий, например, при переработке отходов или вторичного сырья из пластических масс.

2. Гидромеханические процессы, скорость протекания которых определяется законами гидромеханики. К ним относятся: сжатие и перемещение газов, перемещения жидкостей, твердых материалов, осаждение, фильтрование, перемешивание в жидкой фазе, псевдоожижение и т. п.

3. Тепловые процессы, скорость протекания которых определяется законами теплопередачи. К ним следует отнести процессы: нагревания, выпаривания, охлаждения (естественного и искусственного), конденсации и кипения.

4. Массообменные (диффузионные) процессы, интенсивность которых определяется скоростью перехода вещества из одной фазы в другую, т.е. законами массопередачи. К диффузионным процессам относятся: абсорбция, ректификация, экстракция, кристаллизация, адсорбция, сушка и др.

5. Химические процессы связаны с превращением веществ и изменением их химических свойств. Скорость этих процессов определяется закономерностями химической кинетики.

В соответствии с выше перечисленным делением процессов аппараты классифицируют следующим образом: измельчающие и классифицирующие машины; гидромеханические, тепловые, массообменные аппараты; оборудование для осуществления химических превращений – реакторы.

По организационно-технической структуре процессы делятся на периодические и непрерывные.

В периодическом процессе отдельные стадии (операции) осуществляются в одном месте (аппарате, машине), но в разное время (рис.1).

Рис.1 Аппарат для проведения периодического процесса: 1 – сырье; 2 – готовый продукт; 3 – пар; 4 – конденсат; 5 – охлаждающая вода

В непрерывном процессе (рис. 2) отдельные стадии осуществляются одновременно, но в разных местах (аппаратах или машинах).

Рис.2 Аппарат для проведения непрерывного процесса: 1 – теплообменник-нагреватель; 2 – аппарат с мешалкой; 3 – теплообменник-холодильник; I – сырье; II – готовый продукт; III – пар; IV – конденсат; V – охлаждающая вода

Непрерывные процессы имеют значительные преимущества: возможность специализации аппаратуры для каждой стадии, улучшение качества продукта, стабилизация процесса во времени, простота регулирования, возможность автоматизации и т.п.

При проведении процессов в любом из перечисленных аппаратов изменяются значения параметров перерабатываемых материалов. Параметрами характеризующими процесс, являются давление, температура, концентрация, плотность, скорость потока, энтальпия и др.

В зависимости от характера движения потоков и изменения параметров веществ, поступающих в аппарат, все аппараты могут быть разделены на три группы:

1. Аппараты идеального (полного) смешения.

2. Аппараты идеального (полного) вытеснения.

3. Аппараты промежуточного типа.

Параметрами, определяющими состояние вещества в аппарате, называются величины характерные для данного процесса, например: температура, давление, концентрация и т.п.

На рис.1 представлена схема теплообменника, работающего по принципу идеального вытеснения (без перемешивания). Температура одного из теплоносителей меняется по длине аппарата от начальной температуры до конечной в результате того, что протекающие через аппарат последующие объёмы жидкости не смешиваются с предыдущими, полностью вытесняя их.

На рис.2 представлена схема аппарата идеального смешения, где последующие и предыдущие объёмы жидкости идеально перемешаны, температура жидкости в аппарате постоянна и равна конечной.

В реальных аппаратах не могут быть обеспечены ни условия идеального смешения, ни идеального вытеснения. На практике можно достигнуть только достаточно близкого приближения к этим схемам, поэтому реальные аппараты – это аппараты промежуточного типа (рис.3).

Рис.3. Изменение температуры при нагревании жидкости в аппаратах различных типов: а – полного вытеснения; б – полного смешения; в – промежуточного типа

Движущая сила (∆ Т) данного процесса нагревания жидкости для любого элемента аппарата представляет разность между температурами греющего пара и нагреваемой жидкости.

Из сравнения графиков следует, что максимальная движущая сила имеет место в аппаратах полного вытеснения, минимальная – в аппаратах полного смешения.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 Следующая ⇒