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 (т) 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, о) и про-тивоточного (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. 1-2,0 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