ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системная теория промышленных печей из "Проектирование и эксплуатация промышленных печей" Промышленные печи — это высокотемпературные термотехнологические процессоры (устройства) с рабочей камерой, огражденной от окружающей атмосферы, предназначенные для получения целевых продуктов за счет осуществления физического, химического или коллоидного превращения исходных материалов при тепловом воздействии. [c.5] В данной книге рассматриваются только промышленные печи. [c.5] Печи являются основными устройствами для экономически целесообразного или экологически необходимого получения различных целевых продуктов (заданного. количества, качества, химического состава, физических и химических свойств) во многих отраслях промышленной технологии. В связи с тем, что промышленная технология как совокупность приемов и способов получения и обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов либо изделий в различных отраслях промышленности, строительстве и т. д. — понятие широкое, из нее выделяется часть, где способом получения целевых продуктов является только тепловое воздействие (нагрев и охлаждение) на исходные материалы. Этой разновидности промышленной технологии дается термин термотехнология . Процессоры и протекающие в них технологические процессы называются термотехнологическими . [c.5] Главным отличительным признаком печей от других термотехнологических устройств является обязательное наличие ограждения рабочей камеры от окружающей среды. Используемые ниже термины исходные материалы и продукты — обобщенные понятия, которые имеют следующий смысл исходные материалы — это химические вещества, вводимые в рабочую камеру печи в виде сырья, шихты, реагентов, материалов, изделий, тесто-хлеба, отходов, загрязняющих окружающую среду, и т. п. целевые продукты —это конкретные результаты целенаправленных превращений исходных материалов, получаемые из печи в виде материалов, полуфабрикатов, промышленных, бытовых, хлебопекарных изделий и обезвреженных химических веществ, нейтральных к окружающей среде, и т. п. [c.5] Современная функционирующая печь представляет собой синхронно работающий печной комплекс, т. е. упорядоченную совокупность, состоящую из непосредственно печи, средств обеспечения печного процесса, а также систем автоматизированного регулирования и управления печным процессом и средствами его обеспечения. [c.5] Системная теория печей считает, что изучение кинетики физических, химических и коллоидных превращений исходных материалов и физической сущности изменения их энергетического состояния при теплообмене на микроуровне является предметом специальных базовых научных дисциплин. Она рассматривает эти изменения с учетом сопутствующих процессов на макроуровне, обеспечивающем получение информации, необходимой для проведения исследований, проектирования, конструирования и эксплуатации печей, для создания в них необходимых и оптимальных условий осуществления печных процессов и управления ими. Осуществление термотехнологических процессов для получения заданных продуктов является целью, смыслом и назначением печей, а осуществление теплотехнических и механических процессов и создание необходимой печной среды в рабочей камере футеровки печи—это средства, обеспечивающие возможность полного и успешного протекаиия термотехнологических процессов. Термотехнологические процессы определяют необходимый профиль температур в печи, ее тепловую мощность, место теплогенерации, вид, фазу, химический состав, температуру, плотность печной среды, геометрию рабочей камеры, вид материала, конструкцию футеровки и т. д. [c.6] Системная теория печей находится на стыке технологии, химии, технической физики и физической химии на их теоретических основах она базируется и имеет сугубо прикладной характер. [c.6] Предыдущие теории печей получали свои наименования в зависимости от их теоретической основы (гидравлическая, энергетическая, общая тепловая и комплексная). Рассматриваемую теорию следует именовать системной потому, что в ее основу положена концепция функционирующая печь представляет собой единую химикотермическую печную систему материал—среда—футеровка . [c.6] При изучении процессов, протекающих в рабочей камере печей, используется системный метод научного познания, заключающийся в рассмотрении функционирующих печей как искусственно создаваемых и управляемых систем, состоящих из трех элементов исходных материалов и получаемых из них продуктов печной среды футеровки рабочей камеры печи. [c.7] Сущностью системного метода научного познания печного процесса является совместное рассмотрение всех элементов химикотермической печной системы материал—среда—футеровка как находящихся между собой в теснейших химических, термических и механических взаимоотношениях и взаимодействиях. [c.7] Научное познание всего многообразия взаимодействующих, взаимосвязанных и взаимозависимых процессов и явлений с химическими веществами, протекающих в функционирующих печах одновременно, последовательно или накладываясь один на другой, возможно только при совместном рассмотрении их как единой целостной печной системы. При системном методе принято целостность взаимодействия внутри элементов и между ними считать базовым понятием. [c.7] Печная система — это целостность множества взаимодействующих, взаимосвязанных и взаимозависимых элементов, которые изолированы от окружающей среды наружными поверхностями печи. [c.7] Эта концепция весьма важна, поскольку дальнейшее рассмотрение печной системы основано на расчленении ее для анализа и последующего синтеза как в объеме одного элемента, так и в объеме всей системы. [c.8] Изучение функционирования каждого элемента печной системы в отдельности позволяет вскрыть иерархию структуры и рассматривать систему на разных уровнях ее детализации. Одновременно, имея количественную информацию о функциях и поведении печи, ее можно рассматривать как подсистему химико-технологической системы, в состав которой входит печной агрегат. [c.8] Таким образом, один из принципов системного изучения функционирующей печей — соединение анализа и синтеза составляющих ее элементов и их взаимодействий. Без предварительного и полного аналитического изучения отдельно каждого элемента и процесса невозможно получить подробную информацию, необходимую для разработки печной системы и конструкции печи. [c.8] Наиболее сложным при разработке печной системы является создание оптимального и совместного функционирования всех ее элементов во взаимной связи при максимальном подавлении протекания нежелательных сопутствующих процессов. [c.8] Структура печной системы. Для изучения печной системы существенным является выявление ее структуры, заключающееся в определении составляющих ее элементов, их взаимного расположения и видов взаимодействия, означающих практически расшифровку механизма функционирования. [c.8] Сущность печного способа получения целевых продуктов основана на различных превращениях исходных материалов, которые представляют собой определенные химические вещества. В процессе превращения исходные материалы и полученные из них продукты окружены печной средой, представляющей собой специально создаваемые или полученные при осуществлении печного процесса химические вещества (см. гл. 4). Исходные материалы, полученные продукты и печная среда заключены в футеровку печи, которая также представляет собой различные огнеупорные химические вещества или гарнисаж из исходных материалов либо целевых продуктов (см. гл. 5). [c.8] Целенаправленные превращения исходных материалов в целевые продукты в печах имеют различную сущность, и поэтому их цели также различны. Если целенаправленными процессами, осуществляемыми в печах, являются физические превращения исходных материалов в целевые продукты, то химические взаимодействия между исходными материалами должны быть исключены или минимальны, так как они снижают выход целевых продуктов и увеличивают количество получаемых отходов. В химических целенаправленных превращениях исходных материалов в целевые продукты степень химического превращения их должна быть максимально возможной. [c.9] При осуществлении целенаправленного коллоидного превращения исходных материалов в целевые продукты одновременно или последовательно протекают также физические, химические, микробиологические, биохимические процессы, которые являются этапами одного общего термотехнологического процесса. [c.9] Вернуться к основной статье