- •Кафедра “Информационно-коммуникационные системы управления технологическими процессами”
- •5321700– Информационно-коммуникационные системы управления технологическими процессами
- •Бухара-2017
- •Введение
- •Лекция №1 основные понятия курса план:
- •Возникновение и развитие курса. Предмет курса и его задачи
- •Статика и кинетика процессов
- •Классификация процессов
- •4.Общая схема разработки и расчета аппаратуры
- •5.Материальный баланс процесса
- •6.Энергетический (тепловой) баланс
- •7.Определение основного размера аппарата
- •Основные определения и понятия
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •3. Основное уравнение гидростатики
- •Это есть основное уравнение гидростатики
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция №3 основы гидродинамики план:
- •Свойство жидкостей
- •Виды движения жидкостей
- •2.Уравнение сплошности (неразрывности) потока.Режимы движения жидкости
- •3.Моделирование процессов и аппаратов.
- •1. Устройство и принцип действия насосов
- •2.Сжатие и разрежение газов. Устройство и принцип действия компрессоров
- •3.Вентиляторы и вакуум-насосы.
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция №5 разделение неоднородных смесей план:
- •1.Разделение неоднородных систем
- •Материальный баланс процесса разделения
- •2.Осаждение в гравитационном поле (отстаивание)
- •4.Фильтрование.
- •Фильтровальная перегородка
- •5.Устройство и принцип действия фильтров. Фильтры периодического действия.
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция №6 центрифугирование. Перемешивание в жидких средах. План:
- •1. Центрифугирование. Устройство и принцип действия центрифуг
- •2. Перемешивание в жидких средах. Устройство и принцип действия механических мешалок.
- •Конструкции механических мешалок
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки
- •Измельчение. Устройство и принцип действия дробилок и мельниц
- •1. Линейная степень измельчения
- •2. Объёмная степень измельчения
- •Методы измельчения.
- •Принцип работы щёковых дробилок
- •2. Машины раздавливающего действия применяются для среднего и мелкого дробления.
- •3. Машины для тонкого и сверхтонкого измельчения.
- •Классификация зернистых материалов
- •1.Общие сведения. Способы переноса тепла.
- •Передача тепла теплопроводностью
- •Передача тепла конвекцией
- •Основное уравнение теплопередачи
- •Лучистый теплообмен
- •Характеристики теплового излучения
- •2. Тепловой баланс.
- •Частные случаи.
- •Тепловой баланс
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки:
- •Лекция №9 теплоносители. Теплообменники план:
- •Теплоносители
- •Нагревание водяным паром
- •Способы нагрева водяным паром
- •Нагревание топочными газами
- •Классификация теплообменников
- •Теплообменники. Их устройство и принцип действия. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты
- •Основные способы увеличения интенсивности теплообмена
- •1.Выпаривание
- •Циркуляционной трубой
- •Материальный и тепловой баланс выпарного аппарата
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки:
- •1. Общие сведения о массообменных процессах
- •Классификация массообменных процессов
- •Материальный баланс при массопередаче
- •2.Равновесие при массопередаче. Законы фика.
- •3. Массоотдача. Уравнение массопередачи.
- •1. Сушка. Способы сушки.
- •Равновесие в процессах сушки
- •2.Материальный и тепловой баланс сушильной установки. Материальный баланс сушки
- •Тепловой баланс конвективных сушилок
- •3.Устройство и принцип действия сушилок
- •1.Процесс абсорбции.
- •Физическая сущность процесса абсорбции
- •Равновесие при физической абсорбции
- •2.Материальный баланс абсорбера и расход абсорбента Материальный баланс абсорбции
- •Противоточного процесса
- •Абсорбента
- •3.Устройство и принцип действия абсорберов Промышленные схемы абсорбции
- •Линии двухступенчатой абсорбции Конструкции абсорберов
- •Насадочные аппараты
- •Гидравлического сопротивления насадки от скорости газа
- •Тарельчатые аппараты
- •Расчет абсорберов
- •Плотность орошения.
- •1.Адсорбция. Характеристики адсорбентов
- •Принципиальная схема адсорбции
- •Равновесие процесса адсорбции
- •Кинетика адсорбции
- •Классификация адсорберов
- •1 Цилиндрический корпус; 2 решетка; 3,4 штуцеры
- •Расчет адсорберов
- •1.Экстракция в системе “жидкость-жидкость”.
- •Принципиальная схема процесса
- •Выбор экстрагента
- •Равновесие в системе «жидкость жидкость»
- •Кинетика экстракции
- •Принципиальные схемы экстракции
- •Многократная (многоступенчатая) экстракция
- •Другие виды экстракции
- •Классификация экстракторов
- •Конструкции экстракторов
- •Способы повышения интенсивности процесса
- •2.Экстракция в системе “жидкость-твердое тело”. Устройство и принцип действия экстракторов. Экстракция в системах «твёрдое тело – жидкость»
- •Равновесие и скорость выщелачивания
- •Способы растворения и выщелачивания
- •Вакуум-фильтрах:
- •Устройство и принцип действия экстракторов.
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки:
- •Лекция №16 перегонка и ректификация план:
- •1.Перегонка и ректификация
- •Физическая сущность процесса
- •Равновесие в системе «жидкость – пар»
- •Физическая сущность процесса
- •2.Аппаратура для ректификационной установки Описание схемы процесса непрерывной ректификации
- •Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарных смесей
- •Тепловой расчет колонны
- •3.Ректификационные колонны
- •Вопросы для самопроверки:
- •Лекция №17 кристаллизация. Мембранные процессы план:
- •1.Кристаллизация. Общие сведения.
- •Принципиальная схема кристаллизации
- •Равновесие процесса кристаллизации
- •«Пар жидкость твердое тело»
- •Материальный баланс кристаллизации
- •Тепловой баланс кристаллизации
- •Процесса кристаллизации
- •Кинетика процесса
- •Конструкции аппаратов
- •2.Мембранные процессы. Общие сведения
- •Физическая сущность процесса
- •Классификация мембран
- •Расчет мембранных процессов
- •Ключевые слова и выражения:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Лекция №18 химические процессы план:
- •Химические процессы
- •Классификация химических процессов и реакторов.
- •Конструкция реакторов
- •Устройство и принцип действия реакторов.
- •Ключевые слова и выражения
- •Вопросы для самопроверки:
Вопросы для самопроверки:
-
Чем отличается процесс дистилляции от процесса ректификации?
-
Что такое флегмовое число?
-
Объясните принцип действия и устройство ректификационной колонны непрерывного действия.
-
Как определяется материальный баланс колонны?
-
Какие аппарата используют в ректификационных установках?
-
Какие виды колонн применяют для ректификации под вакуумом и как они работают?
Лекция №17 кристаллизация. Мембранные процессы план:
-
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
-
МЕМБРАННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
1.Кристаллизация. Общие сведения.
Кристаллизация – процесс выделения твердой фазы из растворов, расплавов и паров.
Применяется с целью выделения твердой фазы, разделения веществ, очистки веществ и выращивания монокристаллов.
Кристаллизация состоит из двух основных стадий – образования зародышей кристаллов и роста кристаллов. Обе стадии протекают одновременно.
Если wобр>wрост, то получается большое количество мелких кристаллов, если wобр<wрост, то образуются кристаллы больших размеров.
Начало кристаллизации осуществляется в центрах кристаллизации, в качестве которых могут выступать механические примеси, шероховатость стенок.
Условие протекания процесса – пересыщение раствора, т.е. действительная концентрация раствора вещества должна быть выше равновесной.
Величина предельного пересыщения зависит от свойств растворенного вещества и растворителя, температуры раствора, скорости охлаждения, наличия примесей, механического воздействия.
Принципиальная схема кристаллизации
Принципиальная схема кристаллизации показана на рис.17.1.
Рис.17.1. Принципиальная схема кристаллизации
Равновесие процесса кристаллизации
Кристаллизация – это процесс, обратный растворению. Зависимость между давлением и температурой при фазовом переходе в условиях кристаллизации определяется уравнением Клайпейрона Клазиуса:
, (17.1)
где q – теплота кристаллизации;V1– удельный объем вещества в жидком состоянии;V2 – удельный объем вещества в твердом состоянии.
В действительности вследствие увеличения плотности. Следовательно, , то естьдавление, при котором совершается фазовый переход, увеличивается с увеличением температуры.
На рис.17.2 представлена диаграмма состояний «газ жидкость твердое тело».
Рис.17.2.
Диаграмма состояний«Пар жидкость твердое тело»
Точка
А является тройной: в этой точке в
равновесии
одновременно
находятся газ, жидкость и твердое тело,
что соответствует правилу фаз Гиббса.
Линия ОА является кривой сублимации и отражает условия пере-хода твердого тела в пар, минуя жидкое состояние.
Линия АК является кривой перехода жидкости в газообразное состояние. При температуре выше критической отсутствует различие между газом и жидкостью.
Линия АВ отражает условия перехода жидкости в твердое состояние; продолжается безгранично в вверх.
Условия равновесия удобно иллюстрировать с помощью фазовых диаграмм в координатах «Сt» (рис.17.3).
Рис.17.3.Зависимость равновесной концентрации (1) и пересыщения (2) от температуры
Кривая 1 соответствует условиям растворимости вещества в зависимости от температуры; кривая 2 – условиям пересыщения. На диаграмме выделено три области:
I – зона до насыщенного раствора; пунктирной линией обозначено устойчивое состояние перенасыщенного раствора;
II – метастабильная зона (происходит рост кристаллов);
III – лабильная зона (зона неустойчивого состояния раствора, где из раствора мгновенно выпадают кристаллы).
Существует два метода создания перенасыщения:
1) изогидрический (количество растворителя не изменяется); эффективен для солей со значительной зависимостью растворимости от давления;
2) изотермический (испаряют растворитель, при постоянной температуре); растворимость не зависит от температуры.