ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые физические понятия из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Введем некоторые физические понятия, необходимые для анализа и математического описания в ближайших разделах курса ПАХТ (другие понятия будут вводиться в последующих разделах по мере необходимости). [c.47] Сплошная среда. Жидкие, твердые, газообразные тела состоят из атомов, молекул, ионов и других элементарных образований число их в единице объема в условиях, интересующих химическую технологию, очень велико. Например, в 1 см воздуха при нормальных условиях содержится 2,7 10 молекул даже в крайне разреженной атмосфере Луны их 10 в 1 см . В рассматриваемых курсом ПАХТ объектах (рабочих телах) атомы, молекулы, ионы и расстояния между ними, как правило, значительно меньше масштабов (размеров) объекта. Поэтому в подавляющем большинстве случаев можно считать, что рабочее тело целиком заполняет рассматриваемую в ходе анализа часть пространства, т. е. является сплошной средой. Дискретность пространства (т. е. различия в свойствах атомов, молекул и промежутков между ними) здесь в расчет не принимается. [c.48] В некоторых (весьма редких) случаях дискретность пространства приходится учитывать например, в разреженных газах, когда расстояния между молекулами и путь их свободного пробега сопоставимы с характерным размером аппарата. В этих случаях делаются специальные оговорки и анализ ведется вне постулата о сплошности среды (см. разд. 2.9). [c.48] Представление о сплошной среде физически оправдано тем, что рассматриваемые химической технологией фрагменты пространства, в том числе трактуемые как бесконечно малые, практически всегда содержат достаточно большое число элементарных частиц (атомов, молекул и т. д.) поэтому можно считать, что они сохраняют общие свойства рабочего тела и закономерности изменения его состояния в ходе проведения с ним технологических операций. Идеализация систем путем введения понятия о сплошных средах позволяет в ходе анализа объектов, явлений, процессов пользоваться математическим аппаратом непрерывных функций, прежде всего — дифференциальным и интегральным исчислением. [c.48] что газы существенно сжимаемы (скажем, идеальные — соответственно закону Клапейрона—Менделеева) реальные газы сопротивляются сдвигу (т. е. обладают вязкостью), хотя и не столь сильно, как реальные жидкости. [c.49] Изотропные и анизотропные среды. Если интересующее нас свойство рабочего тела не изменяется в занимаемом им пространстве, то это пространство и среда в нем называются изотропными относительно данного свойства. Если же наблюдается изменение свойства от точки к точке (иногда считают и во времени), то пространство трактуется как неизотропное, или анизотропное. Такое широкое понимание термина изотропность обычно используется в термодинамике и ряде других научных дисциплин. [c.49] В более узком смысле анизотропными считаются пространства (среды), в пределах которых изменяются некоторые удельные свойства (теплоемкость, вязкость, плотность, прозрачность и т.п.) но здесь термин изотропность не распространяется на изменение интенсивных величин — температуры, давления, концентрации и др. В другом (тоже узком) смысле признаком анизотропности считают неодинаковость какого-либо свойства по разным направлениям пространства (скажем, вдоль координатных осей) примером может служить теплопроводность вдоль разных направлений в кристалле или прочность древесины (например, на сдвиг) вдоль и поперек древесных волокон. Именно такая — узкая — трактовка чаще всего используется в задачах науки ПАХТ. [c.49] Идеальное вьггеснение и идеальное перемешивание. При изучении движения потоков в рабочих зонах технологических аппаратов удобны два упрощенных модельных представления. [c.49] Согласно первому из них все элементарные частицы потока движутся в рабочей зоне с одинаковыми скоростями и минуют эту зону за одинаковые промежутки времени. Такой характер движения называют идеальным вытеснением (ИВ). Здесь для всех элементов потока одинаково время пребывания Тив в рабочей зоне ( ив — сосредоточенная величина), а интересующий нас признак (температура, концентрация, какое-нибудь свойство) изменяется по ходу потока. При этом на выходе из рабочей зоны все элементы потока в силу равенства для них значений Хив имеют одинаковое значение температуры, концентрации, свойства. Заметим, что эту модель используют при анализе технологических процессов наиболее часто и, к сожалению, без необходимых оговорок. [c.49] Математические описания процессов с использованием моделей ИП, и особенно ИВ, часто привлекают простотой получаемых рещений. Реальную ситуацию в рабочей зоне чаще всего (не обязательно ) следует трактовать как промежуточную. Способы анализа и математические описания простейщих идеализированных моделей и более сложных, ближе отвечающих реальным ситуациям, рассмотрены в гл.8. [c.50] Вернуться к основной статье