ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Число степеней свободы сложного элемента процесса из "Научные основы химической технологии" Из полученной формулы следует, что зависит от числа теоретических тарелок. Если стенки элемента процесса пропускают теплоту или импульс, то - зависимость (4-9) непригодна. [c.41] Определение степеней свободы слож- ного элемента процесса таким путем может оказаться довольно трудным. [c.41] Разграничение элементов процесса, работающих в кинетической или равновесной области, представлено в виде одномерной модели на рис, 4-5, Вопрос о том, когда разность ДГ = Г — Р функций испытуемой интенсивной переменной Г можно принять весьма малой, практически близкой к нулю (что уже считается критерием наступления равновесия), тесно связан с экономикой процесса. [c.42] Геометрические характеристики системы имеют, однако, важное значение, так как каждый процесс материального производства может идти только в конкретных, построенных из соответствующих материалов аппаратах определенной величины и формы. Среди описывающих геометрических характеристик есть и такие, которые не влияют заметно на ход процесса. К их числу относятся, например, размеры фланцев, связывающих отдельные секции колонны. Геометрические данные, имеющие большое значение в инженерной практике, называются основными размерами. [c.43] Установление и конкретный выбор основных размеров аппарата является задачей инженера-химика, так как они определяют емкость оборудования и, следовательно, его производительность по составу вытекающих фаз, т. е. по количеству продукта. [c.43] Из изложенного следует, что в процессе проектирования число степеней свободы элемента процесса повышается за счет основных геометрических размеров или так называемых геометрических степеней свободы. Очевидно, при этом в расчет войдет еще один аддитивный член, так как максимально необходимое и достаточное число геометрических данных будет добавлено к величине Ь определяющего уравнения (4-1) без изменения при этом величины М. [c.43] При отвлеченном определении элемента процесса (аппаратурнопроцессной единицы) в гл. 2 отмечалось, что в материальном производстве следует различать предмет труда, средство (орудие) труда и человеческую деятельность, которая осуществляет взаимодействие предметов и средств труда. Было показано также, что в образовании этого взаимодействия человек играет исключительную роль, которая заключается в том, что из определенного общего числа переменных он выбирает необходимые технологические параметры. Этот свободный выбор составляет основное содержание не только проектирования, но и руководства производством и необходим потому, что число решающих естественных законов меньше общего числа технологических параметров. Таким образом, мы пришли к понятию степени свободы элемента процесса, которое показывает, сколько технологических параметров нужно выбрать в качестве необходимых характеристик элемента процесса. Степени свободы, следовательно, представляют собой данные об элементе процесса сущность их заключается в определении числа воздействий человека на средство труда в данном элементе процесса. С этой точки зрения, не имеет значения, каким образом человек будет устанавливать значения технологических параметров. Если для этой цели он установит регуляторы на оборудовании, то число их должно точно соответствовать числу степеней свободы. Установка автоматического регулятора на оборудовании не изменит отношений между человеком и средством труда, но обусловит управ.тение процессом. [c.43] Число степеней свободы не дает ответа на вопрос о том, какое количество технологических параметров нужно иметь для однозначного определения работы элемента процесса. Как уже было сказано, это количество технологических параметров (соответствующее числу степеней свободы) определяется и устанавливается, исходя из условий производственного опыта, интуиции и технических соображений. [c.44] Наблюдения и опыты Ломоносова, Лавуазье, Майера и Джоуля привели к открытию таких свойств материи, которые в ходе превращений остаются постоянными (законы сохранения массы, энергии и импульса). [c.45] Законы сохранения допускают только такие превращения, при которых суммы массы, энергии и импульса внутри системы остаются неизменными (т. е. конечные суммы равны суммам начальног состояния). Известны различные формулировки законов сохранения. Ниже будут рассмотрены наиболее необходимые их выражения и методы применения. [c.45] Согласно приведенному выражению закона сохранения, вещество может переходить из одной фазы в другую чем больше станет масса одной фазы, тем меньше будет масса другой, но сумма масс всех фаз будет оставаться неизменной. [c.46] С помощью рассмотренных двух предельных случаев можно сформулировать закон сохранения массы для общего случая, когда в системе не идут химические реакции, но присутствует несколько фаз ср и несколько компонентов /с. В последнем случае закон сохранения массы нужно выразить для каждого компонента отдельно. Полученные таким образом уравнения обычно называют балансами компонентов или частными массовыми балансами в отличие от общего массового баланса, или брутто-массового баланса. Если общий массовый баланс представляется уравнением, в котором не различается химическая природа компонентов, то либо в системе имеется только один компонент, либо масса всех компонентов, находящихся в разных местах системы, измеряется одной общей мерой. [c.46] С помощью зависимости (5-5) можно определить состав фазы, если известны мольные доли, т. е. к — 1 компонентов. [c.46] Для совершения работы такой системой ей нужно сообщить теплоту. Вообще, согласно этому закону, можно конструировать только такие машины, которые во время совершения работы потребляют энергию (например, теплоту) в количестве, большем, чем эквивалентное совершаемой работе. [c.48] Важнейшей формой энергии в химической технологии является теплота. В промышленных процессах теплообмен всегда должен быть рассчитанным. Если в системе основная часть энергии потребляется в тепловой форме, то вместо закона сохранения энергии с небольшой погрешностью к этой системе можно применить закон сохранения теплоты. Отсюда логически следует, что тепловой баланс является простейшей формой энергетического баланса. [c.48] Для составления теплового баланса проще всего рассчитать удельную энтальпию к, отнесенную к единице массы (одному молю). Умножив каждый член массового баланса ва соответствующую удельную энтальпию, получим уравнение теплового баланса. [c.49] В случае поточных систем законы сохранения представляются в виде уравнения неразрывности. Для его вывода воспользуемся методом Эйлера, применяемым в учении о потоках (см. также гл. 6). [c.49] Уравнение (5-23) характеризует систему, свободную от источников (см. гл. 6), причем вещество в ней не образуется и не теряется. [c.51] Вернуться к основной статье