Материальный и энергетический балансы потока

Математическое описание структуры ХТС представляет собой систему уравнений, связывающих входы и выходы блоков. Это значит, что каждый блок рассматривается здесь как черный ящик , а уравнения, входящие в математическое описание, формализуют структуру (топологию) данной ХТС. Чаще всего для этой цели используются уравнения балансового типа — уравнения материального, энергетического баланса и т. п. Основное уравнение баланса, записанное для любой точки, которая расположена на линии потока в технологической схеме комплекса, имеет вид [c.54]

Материальный и энергетический балансы потока [c.29]

Рис. 2.1. Схема к составлению материального и энергетического балансов потока жидкости в трубопроводе

Технические расчеты включают в себя 1) технологические рас четы, определяющие производительность печи, материальные потоки (расчеты завершаются составлением материального баланса термотехнологического процесса) 2) теплотехнические расчеты, определяющие энергетические затраты на осуществление термотехнологических процессов и поддержание требуемой печной среды (расчеты завершаются составлением энергетического баланса после графического выполнения конструкции печи) 3) гидроаэродинамические [c.135]

При составлении системы уравнений балансов ХТС предполагают, что система находится в стационарном технологическом режиме, а взаимодействие между ее элементами, между данной системой и окружающей средой происходит через определенное число материальных и энергетических физических потоков. В ХТС выделяют физические потоки двух видов технологические и условные. Технологические потоки обеспечивают взаимосвязь элементов между собой, взаимодействие между системой и окружающей средой и, следовательно, целенаправленное функционирование ХТС. Условные потоки отображают рассеивание (потери) вещества или энергии ХТС в окружающую среду и различные материальные и энергетические возмущающие воздействия внешней среды на функционирование ХТС. [c.38]

Исследование процессов функционирования ХТС на основе эксергетического анализа дает рекомендации для правильного проведения термодинамических процессов оно становится особенно наглядным по сравнению с энергетическими балансами применительно к сложным ХТС. Эксергия материальных потоков (8 ) и потоков тепла (е,.) рассчитывается по выражениям, представленным следующими уравнениями материальные потоки [c.336]

Гетерогенный реактор с твердыми частицами катализатора — это динамическая система, в которой в пространстве и во времени объединены сложные физико-химические процессы, происходящие на поверхности и внутри пористого катализатора, внутри и на границах реакционного объема в целом. В стационарном режиме все потоки объединены материальными и энергетическими балансами. Поэтому редко удается организовать каталитический процесс так, чтобы все его уровни — от поверхности катализатора до контактно- [c.5]

Материальный и энергетический балансы, составленные для всего аппарата (процесса), позволяют рассчитать внешние потоки, входящие в данную систему и покидающие ее. [c.18]

Принцип составления материальных (или энергетических) балансов заключается в том, что вводимые в систему потоки вещества (или энергии), составляющие приходные статьи баланса, должны равняться потокам вещества (или энергии), выводимым из системы, которые составляют расходные статьи баланса. В общем случае в расходные статьи баланса должны быть включены также потери вещества (или энергии). [c.13]

Материальные и энергетические балансы, составленные для аппарата (процесса) в целом, позволяют рассчитать внешние потоки вещества и энергии, т.е. потоки, входящие в данную систему и покидающие ее. [c.15]

Схема, поясняющая определение внутренних потоков I и С в произвольном сечении аппарата, приведена на рис. В-4. Для определения указанных потоков мысленно разрезают аппарат в интересующем нас сечении 1—1 (см. рис. В-3) и отбрасывают одну из частей (см. рис. В-4, а, б). Действие отброшенной части на оставшуюся заменяют внутренними потоками. Затем для любого из двух вариантов, представленных на рис. В-4, записывают уравнения материального и энергетического балансов. Так, например, для части аппарата, находящейся выше сечения 1—1, материальный и тепловой балансы будут выглядеть следующим образом [c.16]

Так же как и материальный баланс, энергетический баланс можно составлять для всего производственного процесса или для отдельных его стадий. Энергетический баланс может быть составлен Д.ТЯ единицы времени (час, сутки), для цикла работы, а также на единицу исходного сырья или готовой продукции. При составлении теплового баланса количество тепла, содержащегося в тех или иных материальных потоках, отсчитывают от какого-либо температурного уровня, чаще всего от 0°. [c.10]

Для правильного составления материального или энергетического баланса любой системы, например технологической установки, отдельного узла, аппарата в целом или некоторой его части, желательно составлять соответствующие схемы, на которых должны быть нанесены все материальные или энергетические потоки, входящие и выходящие, в том числе тепловые эффекты и потери. [c.10]

Используем рассмотренные выше свойства матрицы смежности Я и матриц для решения задачи декомпозиции ХТС, потоковый граф которой (рис. VII-7) состоит из восьми вершин и тринадцати дуг. Поток вещества пли энергии в данной ХТС между аппаратами I и / обозначим через qi . Потоки и 4 являются входными для системы, а поток g — выходным. Уравнения материальных или. энергетических балансов для рассматриваемой ХТС имеют вид [c.473]

Физическое теплосодержание нефтяного сырья можно най-ТИ( из зависимостей, связывающих его с плотностью и характеризующим фактором [7]. Общая теплота различных продуктов сгорания, а также значения ее для кислорода, азота и водяного пара, содержащихся в сырьевых потоках, были опубликованы ранее [8] вместе с материальными и энергетическими балансами реакторов синтез-газа, работающих на газообразных топливах. [c.187]

Составив технологическую схему производства и определив основные направления потоков сырья, полупродуктов и готовой продукции, приступают к составлению материального и энергетического балансов. Далее производят расчет основных реакционных аппаратов, определяют производительность и время пребывания реагентов в каждом аппарате, основные размеры. При этом используют методы моделирования процессов и аппаратов. При расчетах уточняют оптимальные параметры технологического режима, которые были намечены ранее. В зависимости от агрессивности среды, температуры и давления в аппарате выбирают основные конструкционные материалы, из которых следует изготовлять аппараты. Определив основные размеры и производительность аппаратов, находят далее исходя из общей производительности проектируемого производства количество однотипных параллельно работающих аппаратов. Дальнейшие расчеты по конструированию аппаратов и отдельных узлов ведут конструкторы, однако тип аппарата и размеры реакционного объема определяют технологи. Последовательность отдельных стадий проектирования и объем их могут.сильно изменяться в зависимости от поставленных задач. Если для какой-либо операции промышленность химического машиностроения выпускает стандартные аппараты определенной производительности и конструкции, естественно, нет необходимости проводить конструкторские расчеты. Задачи проектантов-механиков сводятся к выполнению расчетов и чертежей по монтажу аппаратов, арматуры и коммуникаций к ним. [c.26]

В связи с развитием вычислительной техники приближенные методы утрачивают свое значение. Современные методы расчета процессов массообмена в системах с подвижной границей раздела фаз заключаются в совместном решении уравнений материального и энергетического балансов, фазового равновесия и кинетики массообмена с учетом реальной структуры потоков в различных аппаратах. Принципы этих методов рассматриваются ниже. [c.557]

Предложены [2] методы расчета таких аппаратов на основе математического моделирования, заключающегося в совместном рещении уравнений материального баланса по раствору и растворенному веществу и уравнений энергетического баланса по раствору и пермеату с учетом концентрационной поляризации, взаимного движения потоков и др. [c.401]

Тепловой (энергетический) баланс аппарата основывается на законе сохранения энергии. Он позволяет определить тепловые потоки внутри аппарата и необходим при тепловых расчетах. В некоторых случаях материальный и тепловой балансы составляются для отдельной части аппарата. [c.13]

Составив технологическую схему производства и определив основные направления потоков сырья, полупродуктов и готовой продукции, приступают к составлению материального и энергетического балансов. Далее производят расчет основных реакционных аппаратов, определяют производительность и время пребывания реагентов в каждом аппарате, основные размеры. При этом используют методы моделирования процессов и аппаратов. [c.117]

На линиях, изображающих потоки на технологической схеме, выберем конечное число точек, достаточное для формализации структуры ХТС,на основе уравнений материального (а при необходимости также и энергетического) баланса — точек баланса. В соответствии с принципом, изложенным в разделе 2 главы III, точки на схеме выбираются таким образом, чтобы на линиях потоков, соединяющих любую пару точек, был расположен по крайней мере один блок или склад в этом случае число точек на схеме и, следовательно, число потоков между ними и балансовых уравнений будет минимальным. Практически в качестве точек баланса выбираются, во-первых, такие точки схемы, в которых общее число входных и выходных потоков превышает два, т. е. узлы слияния и распределения потоков, а во-вторых — по одной точке на каждом потоке, не имеющем ни слияния с другими потоками, ни распределения. Если при этом на линиях потоков, соединяющих некоторые выбранные точки, не оказывается блока или склада, то такие линии стягиваются в точку, а соответствующие точки баланса сливаются в одну. Принцип выбора точек баланса иллюстрируется с помощью рис. V-1, на котором показаны фрагмент структурной схемы ХТС, включающий 6 блоков и 4 точки баланса, и эквивалентная схема после слияния точек А, Б ш В в точку А. [c.132]

Комбинация цифровой вычислительной машины и организующих программ для обработки информации представляет собой мощный метод как для инженера, так и для студента-диплом-ника. В настоящее время с помощью этого метода можно решать проблемы, требующие оперирования десятками тысяч чисел. Например, в рассматриваемом в этой книге с целью иллюстрации примере требуется решить систему примерно из 500 уравнений, множество нелинейных уравнений, включающих около 1000 переменных потоков, и примерно 200 параметров различных аппаратов. Всестороннее программное моделирование можно использовать для прогнозирования влияния изменения условий, физических схем и производительности, для быстрого составления материального и энергетического балансов, для быстрой и надежной оптимизации процесса, для углубления знаний о поведении сложных схем, для совершенствования управления и изучения возможности работы вычислительной машины в режиме разомкнутого контура управления, для нахождения и устранения узких мест производства, для расчета цен, управления запасами, а также для обучения операторов и инженеров. [c.14]

Вычисляет повышение давления в воздуходувке по расходу через этот аппарат. Использует характеристику напор — расход. Может производить расчет энергетического баланса. Расчет материального баланса не требуется, так как рассматривается сжатие только в одном потоке. При расчете воздуходувки с приводом от паровой турбины отбираемую от пара энергию можно использовать для определения давления пара за турбиной. Стоимостные показатели не включены [c.153]

Статическая модель выпарного аппарата строится при следующих допущениях не учитываются масса и тепло неконденсирую-щихся газов, поступающих с греющим паром в выпарной аппарат твердая фаза равномерно распределена в жидкой среде потоков не происходит унос твердой и жидкой фаз соковым паром градиент температурного поля выпарного аппарата равен нулю вследствие интенсивного перемешивания щелочи не учитываются потери тепла в окружающую среду. С учетом изложенных допущений статическая модель выпарного аппарата, построенная на основе материального и энергетического балансов, будет состоять из следующих соотношений. При введении в алгоритм параметров потока щелочи (см. стр. 178) можно рассчитать расход его компонентов [c.182]

В результате термодинамического расчета определяют основные термодинамические (статические) параметры процесса ректификации концентрации продуктов разделения, материальные и тепловые потоки и число теоретических тарелок (ЧТТ). Эти величины находят на стадии расчета технологической схемы установки совместным решением уравнений материального и энергетического (теплового) балансов и уравнений фазовою равновесия. [c.70]

Расчет аппаратов. По результатам измерений параметров в различных местах установки составляют материальные и энергетические балансы отдельных узлов, аппаратов и машин установки. Полученные данные давления, температуры, концентрации, материальные и тепловые потоки — являются исходными для поверочных расчетов аппаратов и машин. [c.204]

При рассмотрении методов, применяемых для разделения газовых смесей, основное внимание было уделено составлению и расчету материальных балансов отдельных разделительных аппаратов, в ходе которых определялись значения материальных потоков и их составы. Наряду с материальными балансами для каждого из аппаратов обязательно составляются энергетические балансы, которые устанавливают равенство между потоками теплоты, вводимой в аппарат и выводимой из него. Эти балансы дают возможность определить тепловую нагрузку на аппарат, которая необходима для последующих и конструктивных расчетов. Каждая газоразделительная установка базируется на применении определенного криогенного цикла, состоящего из отдельных термодинамических процессов. Криогенный цикл обеспечивает производство необходимого количества холода для компенсации холодопотерь установки. Основным энергетическим балансом установки является общий энергетический баланс, который устанавливает соответствие между [c.74]

Процессы, протекающие в АТБ, делят на простейшие операции, сводящиеся к разделению или смешению потоков. Математическое описание статики типового АТБ включает уравнения материальных балансов по компонентам для основных операций стехиомет-рические соотношения, характеризующие составы выпадающих солей уравнения равновесия между образующимися осадками и растворами энергетические балансы вакуум-кристаллизаторов характеристики процессов отстаивания, центрифугирования, промывки и сушки. Данные о равновесии в солевых системах K+Na+ i O -SO —НгО и K+Na+ O - С1-—Н2О, необходимые для расчета равновесных составов, приведены в виде полиномов, т. е. в форме, удобной для ввода в ЭЦВМ (см. гл. IV). При составлении математического описания АТБ приняты следующие допущения [c.111]

Важнейшей задачей при конструктивном расчете реакторов является определение материальных, энергетических потоков и основных размеров аппаратов. Материальные и энергетические соотношения определяются материальным и тепловым балансами. [c.33]

Потоковый граф некоторой ХТС 0 — 0 А) = (А,Т) представлен на рис. 1Х-3. Вершины потокового графа С А) отвечают аппаратам ХТС, а дуги графа (Г) — потокам. Потоковому графу соответствует матричное уравнение материальных (или энергетических) балансов ХТС [c.440]

Составление уравнений процессов естественно начать с изучения самих процессов. Исследование того или иного процесса включает вывод уравнений материального и энергетического балансов, часто — дифференциальных. Последние описывают целый класс однородных по своей сущности явлений для выделения из них конкретного явления необходимо ограничивать указанные уравнения дополнительными условиями. К ним относятся геометрическая форма и размеры аппаратов существующие для данного процесса физические константы участвующих в нем веществ начальные условия (скорость потоков, температура, концентрации компонентов и т. п.) граничные условия, характеризующие состояние системы на границах назначение процесса. [c.28]

Составив технологическую схему производства и опре-делив основные направления потоков сырья, полупродуктов или полуфабрикатов, а также готовой продукции, приступают к составлению материального и энергетического,, балансов. После того как составлен материальный и энергетический балансы, приступают к расчету основных реакционных аппаратов, определяют производительность, основные габариты, время пребывания сырья в каждом аппарате, а также выбирают основные конструкционные материалы, из которых следует выполнить аппараты. Время пребывания веществ в аппарате определяется как отношение объема V (или массы Ga) материала, находящегося в аппарате, к часовому расходу материала (по объему V, или массе g) в аппарате, т. е. [c.73]

Составив технологическую схему производства и определив основные направления потоков сырья, полупродуктов или полуфабрикатов, а также готовой продукции, приступают к составлению материального и энергетического балансов. [c.69]

Работа по развитию нового метода заканчивается составлением технологической схемы и детальным критическим анализом процесса. В целях завершения анализа процесса рассчитываются общие материальный и энергетический балансы и вычерчиваются диаграммы потоков (типа Санкея). На этой основе устанавливаются коэффициенты расхода веществ, энергии, вспомогательных материалов и т. д. Анализом расположения аппаратов в технологической цепочке определяется количество требуемых рабочих. Составляются ориентировочная смета строительства и предварительная калькуляция издержек производства. Проводится экономический анализ, в котором сравниваются стоимость изготовления продукта новым методом и стоимость его производства существующими методами. [c.13]

Ректификационная колонна должна работать так, чтобы материальный и энергетический балансы процесса разделения соответствовали установившемуся режиму. Любое кратковременное нарушение параметров может привести к неустойчивому режиму работы колонны. Время пребывания жидкости в колонне сравнительно велико, так как скорость потока мала по сравнению с расходом.Ректификационная колонна должна работать при контролируемых входных параметрах (скорость, состав и т. д.), что не всегда удается, так кйк, если регулирование осуществляется при крайних параметрах работы колонны, наблюдается запаздывайие системы контроля. [c.312]

На рис. 201 воспроизводится материальный и энергетический балансы нроцесса ректификации, рассмотренный в гл. 10. Эта с)(ема является основой систем регулирования, которые используют для контроля материальный баланс. Самые серьезные проблемы появляются из-за изменения скорости сырьевого потока и его состава. В связи с этим очень трудно поддерживать режим в колонне, которая расположена первой по ходу сырья в схеме разделения. Если трудности возникают в основном из-за скорости подачи сырья, то можно установить контроль по соотношению потоков. Нанлуч-ший результат достигается посредством анализа некоторых ключевых компонентов данных потоков. В контроле на основании материального баланса используются данные анализа и отношение D/F. На рис. 202 показана система контроля, основанного на работе анализатора сырьевого потока. Регулируется скорость отвода продукта верха колонны и скорость подвода тепла, пропорциональная скорости подачи сырья в колонну. Эта система контроля требует дополнительного извлечения двух квадратных корней, применения множительного устройства и возможно суммирующего механизма. [c.317]

Гетерогенный реактор с твердыми частицами катализатора -это динамическая система, в которой в просфанстве и во времени объединены сложные физико-химические процессы, происходящие на поверхности и внутри пористого катализатора, внутри и на фаницах реакционного объема в целом. В стационарном режиме все потоки объединены материальными и энергетическими балансами. Поэтому редко удается организовать каталитический процесс так, чтобы все его уровни - от поверхности катализатора до контактного отделения - работали в режиме, соответствующем оптимальному. Например, состав, сфуктура и свойства катализатора определяются состоянием газовой фазы. Следовательно, повлиять существенно на характеристики катализатора, работающего в стационарных условиях, не представляется возможным, так как состав газовой фазы предопределен степенью превращения и избирательностью. В нестационарном режиме, оказывается, можно так периодически изменять состав газовой фазы или таким образом периодически активировать катализатор, что его состояние будет значительно [c.304]

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]

Как уже отмечалось выше, процесс отмывки может рассчитываться как процесс ректификации бинарной смеси СО - N2 в потоке инертного газа — водорода. Данный метод расчета изложен в работе [15]. Не останавливаясь подробно на рассмотрении этого метода расчета, отметим, что количество азотоводородной смеси, окисьуглеродной фракции и ее состав определяются путем совместного решения шести уравнений уравнения материального баланса колонны уравнений материальных балансов колонны для каждого из компонентов (по числу компонентов в исходной смеси) и уравнения энергетического баланса колонны. Для решения этих уравнений дополнительно составляют уравнение, полученное из предположения, что процесс отмывки окиси углерода жидким азотом является процессом ректификации бинарной смеси СО - N2 в потоке инертного газа - водорода, с помощью которого необходимое для отмывки количество азота определяют следующим образом [c.116]

Подсистема математического моделирования и оптимизации ХТС ПММ) состоит из следующих основных функциональных блоков библиотеки математических моделей типовых процессов химической (нефтехимической) технологии блока математических моделей элементов ХТС в форме модулей блока изменения технологической топологии ХТС блока оптимизации параметров технологических режимов и оценки экономической эффективности ХТС блока изменения конструктивных параметров элементов ХТС блока расчета материальных и энергетических балансов ХТС блока расчета стоимости продуктов производства блока эквивалентного преобразования единиц измерения физико-химических величин блока расчета физико-химических свойств те.чнологических потоков ХТС. [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология