ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закон сохранения массы из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 1" В покоящейся системе законы сохранения массы и энергии означают, что внутри системы они могут превращаться, оставаясь в совокупности неизменными. Если система состоит из нескольких компонентов к и одной фазы Ф, то при отсутствии химических взаимодействий по закону сохранения массы сумма масс всех компонентов должна быть равна массе всей системы, т.е. [c.19] Если система имеет несколько (ш) фаз Ф и один компонент, то по закону сохранения массы сумма масс всех фаз должна быть равна общей массе системы, т.е. [c.19] Обычно в химико-технологических процессах все вещества находятся в движении или, как принято говорить, в потоке. Под потоком понимают перемещение какой-либо среды в пространстве. Наиболее часто инженеру-технологу приходится иметь дело с конвективными потоками, которые характеризуются движением множества частиц под действием какой-либо силы из одного места пространства в другое. Если конвективный поток отнесен к единице площади, через которую он переносится, то говорят о плотности конвективного потока. Плотность потока является вектором, направление которого совпадает с направлением движения потока размерность плотности потока [ ] = [ед. количестваДм с)]. [c.20] Для характеристики любой системы достаточно трех потоков массы (или компонента), теплоты (или энтальпии) и импульса. [c.20] В тех случаях, когда баланс составляют для части аппарата или малой области пространства (например, при выводе дифференциальных уравнений), существенными могут быть не только конвективные, но и молекулярные составляющие потоков - например, за счет диффузии (если среда, протекающая через рассматриваемый объем, имеет неравномерное распределение концентраций). [c.20] Законы сохранения массы, энергии и импульса обычно рассматривают совместно. Поэтому и подход к составлению балансов этих субстанций должен быть идентичным. [c.20] Материальный баланс. По веществам, участвующим в химикотехнологическом процессе, материальные балансы различают следующим образом 1) общий по всему веществу (брутто-баланс) 2) частный-для одного компонента 3) элементный-для химического элемента или свободного радикала (например, баланс кислорода, углерода, водорода, бензольного кольца и т.д.). [c.20] Обычно в инженерных расчетах составляют балансы по первым двум вариантам. Анализ и расчет любого химико-технологического процесса начинают с составления материального баланса. Отметим, что материальный баланс должен включать в себя столько уравнений, сколько компонентов в перерабатываемом веществе. [c.20] По иерархической структуре производства материальные балансы подразделяют на следующие виды 1) части аппарата (т.е. части элемента процесса) 2) аппарата (т.е. всего элемента процесса) 3) установки (т.е. части производства) 4) всего производства-от сырья до готового продукта (т.е. участка цеха, цеха или нескольких цехов) 5) многих производств (т.е. комбината) 6) отрасли народного хозяйства. [c.20] Для нестационарных процессов материальный баланс имеет несколько иной вид, так как потоки, направленные внутрь рассматриваемого объема (приход), и потоки, направленные наружу (расход), могут быть не равны (например, происходит накопление массы), т.е. [c.21] Для стационарных процессов правая часть выражения (1.5) равна нулю, и без учета потерь оно приобретает вид уравнения (1.3). [c.21] Материальный и энергетический балансы в макрообъемах (например, в аппарате) при взаимодействии, например, двух фаз для тепло- или массопереноса будут зависеть от их относительного движения. Наиболее распространенные виды такого относительного движения потоков (или фаз) представлены на рис. 1-1. При рассмотрении конкретных процессов тепло- и массопереноса будет показано, что температуры (для теплопереноса) или концентрации (для массопереноса) потоков на выходе из аппаратов могут существенно различаться, например, для прямоточного (рис. 1-1, й) и противоточного (рис. 1-1, движения потоков при одних и тех же их значениях (начальных температур и концентраций) на входе в аппараты. Проиллюстрируем это положение следующим примером. [c.21] Уравнение (1.8) описывает связь рабочих концентраций компонента в потоках, обычно его называют уравнением рабочей линии. [c.22] Уравнение (1.9) отличается от (1.8) знаком перед коэффициентом А. На рис. 1-2, я и 1-2,6 построены линии рабочих концентраций по уравнениям (1.8) и (1.9), которые в дальнейшем, после рассмотрения условий равновесия систем (гл. 2), позволят подойти к определению движущих сил процессов переноса массы. [c.22] Вернуться к основной статье