Анализ потерь от необратимости процессов

Снижение потерь за счет необратимости процесса ректификации является традиционной задачей исследования. Речь идет именно о снижении, поскольку при разделении многокомпонентных смесей реализация идеального процесса,практически невозможна. Наличие достоверных моделей расчета колонн и теплообменной аппаратуры делает возможным определение оптимальных условий работы установок в настоящее время с достаточной точностью. На современном этапе исследований ставится вопрос о рациональном распределении энергии потоков внутри схемы и снижении непроизводительных расходов тепла. Решение этой задачи становится возможным в результате применения системного анализа к исследованию химических производств. [c.488]

Термодинамический анализ наиболее рационально проводить, используя следствия понятий обратимости и необратимости процессов максимально возможной работы (эксергии) и потерь воз- [c.185]

Зачастую важно и полезно оценивать процессы переноса тепла с точки зрения термодинамики. Все процессы и устройства передачи тепла внутренне необратимы и в конечном счете обеспечивают одностороннюю убыль полезной или располагаемой энергии, иногда называемую эксергией. Все более глубокое осмысление принципа сохранения энергии заставляет исследователей задаться вопросом, какая часть эксергии рассеивается при теплопередаче и какой наибольший термодинамический коэффициент полезного действия можно при этом обеспечить. С этой целью можно воспользоваться законами термодинамики. Первый закон термодинамики определяет уравнение сохранения энергии, тогда как второй закон зачастую вообще не используется для анализа процессов конвективного переноса. Однако для того чтобы определить условия, при которых имеет место минимальная потеря эксергии, т. е. минимальный прирост энтропии, можно воспользоваться вторым законом термодинамики. Такого рода анализ различных тепловых процессов подробно рассмотрен в работе [10]. [c.492]

Как уже отмечалось выше, в основе методов электрохимического анализа лежат явления или процессы, происходящие на электродах или в приэлектродном пространстве на границе соприкосновения фаз. Теоретически их относят к физической электрохимии, точнее к трем ее областям термодинамике, кинетике электродных процессов и теории процессов переноса. Свойства растворов электролитов, их зависимость от состава, температуры и давления рассматриваются в рамках термодинамики. Она позволяет описывать равновесия реакций и равновесные потенциалы электрохимических систем. С помощью термодинамики удобно также выражать движущие силы в случае необратимых процессов. С кинетикой электродных процессов мы встречаемся при отклонениях от равновесных условий и поверхностных перенапряжениях, необходимых для протекания электродных реакций с заметными скоростями. Не менее важны неравновесности, связанные с процессами переноса в растворах. Это видно на таких примерах, как омические потери в средах с низкой электропроводностью или ограничение скорости переноса вещества к электроду и продуктов реакции от электрода. [c.102]

Характер зависимости энергетических затрат от ук1 можно также объяснить по результатам анализа потерь эксергии (см. п. 6). Расход энергии на обратимый процесс, составляющий при г/к1 = 95% Ог 23,4% расхода энергии на изотермическое сжатие воздуха, уменьшается с понижением г/кь Потери от необратимости, в основном пропорциональные количеству перерабатываемого воздуха, увеличиваются вследствие увеличения 1/Ов- В связи с малой долей обратимого процесса ь общем расходе энергии сравнительно близка к [c.235]

По энтропийной диаграмме (рис. 48) можно установить, что Т < Tg и, следовательно, -rja < 1. При этом sj- значительно меньше s , так как в условиях источников постоянной температуры цикл воздушной холодильной машины дает большие необратимые потери в процессах взаимодействия с охлаждаемой средой и отвода тепла окружающей средой. Из этого можно заключить, что для поддержания постоянной температуры охлаждаемого тела, без необходимости при этом получать горячую воду, цикл воздушной холодильной машины термодинамически мало эффективен. Однако анализ этого цикла приводит к выводу о термодинамической целесообразности такой холодильной машины при наличии источников переменной температуры. [c.123]

Наряду со схемами, представленными в табл. 4, был проведен анализ ряда других схем. Полученные данные говорят о том, что возможная экономия в расходе энергии в результате перехода от разделительного аппарата двукратной ректификации с вводом газообразного воздуха в верхнюю колонну к другим, более сложным разделительным аппаратам, не превышает 5—6%. Для объяснения причин сравнительно небольшой экономии от изменения схемы разделительного аппарата ниже приводятся результаты определения потерь от необратимости процесса в отдельных элементах воздухоразделительной установки. Эти данные позволяют одновременно оценить возможные результаты усовершенствования отдельных частей схем установки. [c.194]

Анализ потерь от необратимости процессов [c.194]

Здесь не дается анализ потерь холода от необратимости по элементам цикла, так как причины очень низкой эс ективности цикла с дросселированием и влияние на нее параметров процессов с достаточной очевидностью вытекают из приведенных выше общих соображений. Никаких дополнительных сведений анализ необратимости по элементам с количественной ее оценкой в данном случае не дает. Потеря от недорекуперации при этом анализе в явном виде выражена быть не может, — уменьшение или увеличение недорекуперации, совершенно определенно отражающееся на балансе холода, ведет к уменьшению или увеличению потерь от необратимости одновременно в теплообменнике и дросселе любое распределение по элементам заданной потери в окружающую среду, однозначно влияющее на баланс холода, приводит только к перераспределению приращений энтропии, суммарное увеличение которой остается при этом без изменения. [c.41]

Таким образом, анализ необратимости процесса в отдельных элементах схем разделения воздуха приводит к выводу, что вследствие перехода к более сложным, чем применяемые в крупных установках, схемам разделительного аппарата можно добиться экономии в расходе энергии, которая при достигнутой степени совершенства отдельных аппаратов и машин составляет 5— 8%. Необходимо поэтому, наряду с усовершенствованием схемы направить усилия на уменьшение потерь в других элементах — на усовершенствование аппаратов и машин воздухоразделительной установки. [c.190]

Анализ потерь от необратимости процессов. .............. [c.470]

Известен ряд других методов — использование политропического к. п. д., энтропийный анализ, сопоставление изменения эксергии (работоспособности) газа в детандере с соответствующим изменением этой функции в некотором идеальном процессе. При использовании каждого из этих методов оттеняется та или иная сторона процесса детандирования газа — возврат теплоты, необратимость процесса, единство двух положительных эффектов детандирования (охлаждение газа и производство внешней работы). Все методы оценки эффективности детандеров в известной мере условны. По-видимому, следует отдать предпочтение энтропийному методу, основанному на сопоставлении приращений энтропии в действительном процессе н — /с и в процессе дросселирования н — к р (см. фиг. 7). Анализ работы детандерных машин энтропийным методом позволяет объективно оценить и сопоставить различные виды потерь. Однако, учитывая, что наибольшее распространение в литературе имеет способ оценки детандеров посредством изоэнтропийного (адиабатического) к. п. д., приходится пока сохранить эту величину в качестве основной оценки качества работы детандеров. [c.175]

При анализе действительного рабочего процесса не рассматриваются такие явления, как несвоевременное открытие или закрытие впускного или выпускного клапана, недостаточный подъем клапанов, неплотность клапанов, неплотность поршневого уплотнения. При действии каждого из этих факторов в процессе вносится дополнительная необратимость и соответствующая потеря (прирост энтропии). Потери такого рода устранимы. [c.209]

Более детальный термодинамический анализ процесса разделения с учетом всех необратимых потерь энергии показывает, что приведенные схемы имеют одинаковую эффективность. На практи- [c.302]

Таким образом, расчет затрат работы на разделение смеси в идеальном процессе сводится к вычислению эксергий продуктов разделения, при этом для отсчета эксергий удобно принять параметры, равновесные ис.ходной газовой смеси. Затраты работы в реальном процессе разделения значительно выше, что вызвано необратимостью всех процессов в мембранном газоразделительном устройстве. Анализу этих потерь посвящен следующий раздел главы 7. [c.239]

Энергетическое совершенство процессов в этом основном элементе во многом определяет эксплуатационные затраты и экономическую эффективность технологической системы разделения в целом. Проведем анализ в следующей последовательности вначале введем понятие эксергетического к. п. д. как меры термодинамического совершенства процесса и далее используем это представление для анализа селективного проницания газов через мембрану и оценки потерь от необратимости в напорных и дренажных каналах и в мембранном модуле в целом. [c.239]

Последний удобен для сравнения однотипных процессов химической технологии, так как неравенство КПД свидетельствует о возможностях усовершенствования одного из них за счет снижения необратимости или более эффективного использования продуктов. Применение эксергетического анализа весьма эффективно при исследовании также химико-технологических систем на основе балансов, имеющих большое количество источников и стоков энергии. С помощью такого подхода решаются задачи создания энергетически замкнутых химических производств, поскольку имеется возможность как оценки внутренних и внешних потерь, так и потенциалов энергетических потоков. Метод широко используется при расчете теплообменных систем [26, 27], сравнительной оценке различных способов разделения многокомпонентных смесей [28, 29], анализе химико-технологических систем [30, 31]. [c.105]

Из-за низкой эффективности процесса ректификации постоянно ведутся исследования по снижению энергопотребления как отдельных ректификационных установок, так и систем разделения. Основными направлениями таких исследований являются термодинамический анализ ректификации с целью снижения потерь энергии за счет необратимости усовершенствование промышленных процессов с целью более рационального использования энергии потоков внутри установки поиск других способов получения чистых продуктов, более экономичных, чем ректификация применение совмещенных процессов с целью более ра- [c.483]

Эксергетический анализ процесса теплообмена позволяет выбрать термодинамически наивыгоднейшие разности температур теплоносителей, исходя из допустимых потерь при теплообмене. В табл. 8.2 приведены полученные из такого расчета допустимые разности температур для теплообменников при потерях от необратимости, равных 10 и 1% теплового потока 0. [c.199]

Анализ термодинамической эффективности промышленной ректификационной колонны отчетливо показывает, что заметного повышения экономичности разделения можно добиваться только двумя путями 1) рациональным воздействием на движущие силы процесса 2) уменьшением потерь при подводе внешней энергии и ири смешении материальных потоков. Решение первой задачи связано с уменьшением необратимостей в районе питания и по высоте колонны. [c.13]

Эксергетический анализ огнетехнического процесса в парогенераторе указывает, например, на пути повышения его термодинамической эффективности. Так, повышение температуры подогрева воздуха вызывает повыщение температуры горения, что, в свою очередь, приводит к снижению потери эксергии при горении. Повышение параметров пара приводит к уменьшению потерь от необратимости теплообмена. [c.351]

Большое влияние на соответствие результатов анализов составу лабораторных проб оказывают погрешности, допускаемые при выполнении операций, предшествующих анализу отбор проб для анализа от лабораторных проб, их дополнительное измельчение, усреднение, высушивание и охлаждение. Кроме того, в процессе хранения и выполнения перечисленных операций пробы некоторых материалов (болотные руды, офлюсованный агломерат) могут претерпевать необратимые химические изменения, например возможны окисление двухвалентного и металлического железа, потери конституционной воды и, наоборот, химическое связывание воды, двуокиси углерода и др. [c.50]

В процессе газо-хроматографического разделения могут иметь место потери анализируемых компонентов, что связано с необратимой адсорбцией примесей на поверхности твердого носителя, адсорбента или колонки (см., например, [59]). В работе [60] было рассмотрено влияние твердого носителя и различных методов его модификации на результаты количественного анализа примесей. В табл. 2 приведены результаты анализа гексана и циклогексана с различным содержанием примесей при использовании неполярной неподвижной фазы (10% апиезона) на различных носителях. Как видно из приве-денных в таблице данных, при анализе гексана содержание толуола при использовании всех трех носителей получается практически одинаковым. Для более полярного компонента метилэтилкетона характерно уменьшение определяемой концентрации при переходе от модифицированных к немодифицированному носителю. Так, например, определяемая величина для метилэтилкетона уменьшается при переходе от носителя П1 к носителю И [c.338]

Термостойкость — способность полимеров сохранять химическую стабильность при нагревании. Поскольку необратимые химические изменения, возникающие в полимерном веществе при повышении температуры, проявляются главным образом в уменьшении его массы, вследствие выделения газообразных продуктов деструкции, по этой характеристике удобно оценивать глубину химических превращений, наблюдаемых при деструкции полимеров в широком смысле этого слова. Наиболее распространенный способ изучения процесса деструкции полимеров заключается в измерении потерь массы при нагревании полимерного вещества (термогравиметрический анализ) и одновременном анализе газообразных продуктов разложения, хотя часто эти анализы проводят раздельно. [c.146]

Таким образом, потеря работы из-за необратимости пропорциональна изменению энтропии из-за необратимости. Коэффициентом пропорциональности является величина наименьшей абсолютной температуры в изолированной системе (температура стока теплоты). При анализе технических процессов в качестве такой температуры обычно принимают температуру окружающей среды. [c.58]

Анализ процессов на основе использования понятия эксергии получает в настоящее время широкое распространение. Эксергетический метод дает возможность просто и наглядно определять степень совершенства процесса и источники потерь из-за необратимости во всевозможных установках, а также установить общие характеристики их совершенства. Эксергетические показатели легко могут быть связаны с технико-экономическими, так как эксергия, так же 1 ак и стоимость, может создаваться и уничтожаться в противоположность энергии, которая не может ни создаваться, ни уничтожаться. [c.102]

Термодинамический метод синтеза теплообменных систем [16]. Анализ процессов химической технологии на основе первого закона термодинамики находит широкое практическое применение. Наряду с этим все большее распространение получают методы анализа на основе второго начала термодинамики, в частности (используемые исходя из концепции эксергии как меры превратп-мости энергии), при оптимизации и проектировании технологических производств (см. гл. 7). Привлекательность этих методов заключается в том, что имеется возмо кность оценить в общем случае минимально возмо кные потери энергии за счет необратимости процесса и тем самым определить реальные перспективы совершенствования процесса. Развитие этих термодинамических методов идет по пути получения количественной информации о совершенстве протекания отдельных явлений. Что касается качественных выводов, то они хорошо известны. Например, потери превратимой энергии отсутствуют при смешении потоков, находящихся в термодинамическом равновесии, или потери энергии в противоточном теплообменнике выше, чем в прямоточном, равно как с увеличением поверхности теплообмзна потери за счет необратимости нроцесса снижаются. [c.466]

В настоящее время превратимую энергию принято называть эксергией Е. При обратимых процессах потери отсутствуют, энтропия и эксергия системы остаются неизменными при необратимых процессах энтропия возрастает, а эксергия уменьшается. Вычисляя возрастание энтропии или же изменение эксергии, можно определить потери от необратимости в различных процессах и циклах. В последние годы метод термодинамического анализа низкотемпературных систем получил широкое развитие, в частности, в работах В. Бродянского. [c.90]

Анализ термодинамических потерь показывает, что значительная их часть приходится на собственно процессы ректификации и абсорбции, т. е. обусловлена низкими значениями внутренних коэффициентов полезного действия этих процессов. Так, по результатам расчета Хазелдена , потери от необратимости процессов в современной установке, производящей технологический кислород и работающей при низком давлении по схеме двукратной ректификации, распределяются в соответствии с данными табл. 51. [c.247]

Таким образом, эксергетический анализ, давая возможность оценить потери, связанные с необратимостью процессов, может способствовать увеличению к. п. д. установок, связанных с совершением работы или потреблением ее. Поэтому для всесторонней и правильной оценки процессов в такого рода установках и определения путей их совершенствования, энергетический анализ должен дополняться эксерге-тическим. Эксергетический анализ необратимости наиболее просто применить к двум процессам — адиабатному и изобарному, так как при рассмотрении этих процессов нахождение необходимых величин связано с определением только изменений функций состояния (энтальпии и эксергии). Действительно, в необратимом адиабатном процессе эксергия теплоты равна нулю, а эксергетический к. п. д. выражается отношением располагаемой работы, определяемой уменьшением энтальпии ( о = —АЯ), к уменьшению эксергии рабочего тела (—ДЭ) [c.103]

Часть энергии необратимо теряется из-за термодинамической необратимости почти всех протекающих процессов, в этом случае диссипация энергии неизбежна. Например, необратимы затраты на преодоление гидравлического сопротивления потоков в аппаратах и трубопроводах. Несмотря на то что в систему подводится высокопотенциальная энергия, в технологическом процессе образуется много низкопотенци-альных потоков (см. эксергетический анализ в разд. 5.5.4). Часть теплоты (энергии) неизбежно теряется с общими тепловыми потерями, к ко- [c.314]

Часть энергии теряется необратимо из-за природы почти всех протекающих процессов - они термодинамически необратимы, и диссипация энергии неизбежна. Например, необратимы затраты на преодоление гидравлического сопротивления потоков в аппаратах и трубопроводах. К системе подводится высокопотенциальная энергия, но в технологическом процессе образуется много низкопотенциальных потоков, работоспособность которых ниже исходных, несмотря на содержащееся в них такое же или даже несколько большее общее количество энергии (см. эксергетический анализ в разд. 3.4.4). Часть тепла (энергии) неизбежно теряется с общими тепловыми потерями. К ним относятся испарение как средство поддержания температурного режима (например, в фадирнях и других подобных системах), вывод неиспользуемых тепловых потоков, естественные тепловые потери через изоляцию. Если использовать энергетический (тепловой) потенциал оставшихся потоков для покрытия энергетических (тепловых) расходов, то компенсировать полностью их не удается, и дополнительное потребление неизбежно. [c.268]

Современный метод термодинамического анализа низкотемпературных процессов был заложен В. Кизомом в 1933 г. Метод основывается на использовании первого и второго законов термодинамики. Сущность анализа сводится к вычислению потерь от необратимости в различных процессах. Следует особо подчеркнуть, что речь идет о потерях пригодной энергии, которая может быть превращена в другие виды, так как из второго закона термодинамики следует, что тепловая энергия в отличие от механической или электрической не мoлieт быть полностью превращена в другие виды энергии. [c.90]

Из анализа термодинамических потерь в колонне следует, что основная часть их связана с протеканием процесса массообмена при больших движущих силах в средних зонах укрепляющей и исчерпывающей секций. Для уменьшения потерь, вызванных необратимостью массообмена, необходимо использовать термодинамически более совершенные процессы, например процесс неадиабатической ректификации, процесс адиабатического разделения с обратимым смешением потоков, [c.248]

Итак, в процессе термической обработки цеолит Y претерпевает следующие изменения. Разложение ионов аммония начинается около 100° С. Температура завершения процесса деаммонирования сильно зависит от продолжительности прогревания при определенной температуре. Чаще всего при 400° С удаляются уже только следы аммиака. В результате разложения иона аммония и последующего взаимодействия протона с каркасом образуется декатионированный цеолит У, в котором имеются гидроксильные группы трех основных типов с полосами поглощения в ИК-спектре при 3740, 3640 и 3540 см . Гидроксильные группы образуются в процессе разложения NHi-nonoB. Концентрация гидроксильных групп остается примерно постоянной при прогревании цеолитов в интервале 400—550° С. Верхняя температура соответствует началу процесса дегидроксилирования, развитие которого в конечном счете приводит к разрушению каркаса. Увеличение интенсивности полосы при 3740 см , возможно, указывает на образование аморфного кремнезема или алюмосиликата. Уменьшение кристалличности цеолитов под влиянием высоких температур подтверждают рентгеноструктурный анализ и измерения адсорбционных емкостей. С помощью термогравиметрического анализа было установлено, что в области 550—650° С происходит значительная потеря массы, которой на кривой ДТА отвечает эндотермический дик. Добавление воды восстанавливает интенсивность по.чос гидроксильных групп в спектрах образцов, прогретых не более чем при 300—500° С, но прокаливание при более высоких температурах делает дегидроксилирование необратимым [60, 68]. [c.178]

Независимо от метода обработки хроматографической информации можно выделить ряд факторов, существенно влияющих на точность получаемых результатов [Л. 33, 60, 149, 161, 166]. Прежд всего условием получения высокой точности является хорошее разделение компонентов смеси. Большое значение имеет также методика ввода пробы процесс дозирования пробы должен осуществляться быстро и с одинаковой скоростью, проба не должна перегружать колонку, по крайней мере после разделения. Существенная ошибка может возникнуть при потерях вещества в результате разложения, утечек, испарения или каких-либо химических превращений пробы, а также вследствие необратимой сорбции в системе хроматографа. Очень важно стабилизировать условия анализа [Л. 28, 149, 154, 164]. В частности, в изотермической хроматографии изменение температуры колонки на 1 °С вызывает изменение максимальной концентрации фракции, а значит, и высоты пика на 2—3%. Скорость потока газа-носителя влияет не только на время удерживания, но и на площадь пика. Высота пика зависит от скорости газа-носителя и по-разному для различных типов детекторов для концентрационных она пропорциональна для потоковых 1[Л. 18]. С увеличением и площадь пика становится менее чувствительной к скорости газа-носителя [Л. 53, 149]. [c.19]

Одним из важнейших показателей, характеризующих работу сернокислотного производства, является величина потерь серы на различных участках технологического тракта. Чем меньше серы теряется в процессе переработки сырья (колчедана), тем больи1е выход кислоты. Однако производство серной кислоты является сложным химическим процессом, и на различных его стадиях потери серы неизбежны. Трудность ведения технологического процесса заключается в необходимости снижения необратимых потерь серы до минимума. Учитывая важность этого технологического показателя, мы исследовали влияние величины потерь серы на производительность в каждом из трех основных отделений сернокислотного цеха Гомельского химического завода печном, контактном и сушильно-абсорбционном. Методом корреляционного анализа были получены зависимости вида [c.244]