Разделение фаз, термодинамические критерии

В свою очередь системы из большого числа частиц практически нельзя изучать, пользуясь только законами обычной механики, потому что для этого приходится составлять и решать много уравнений механики. Свойства этих систем достаточно полно характеризуются небольшим числом термодинамических параметров (5, Н, р, V и др.). При введении указанных параметров для исследования систем можно пользоваться законами механики, но в сочетании с законами теории вероятности (статистическая механика). Это позволяет определить большую или меньшую вероятность данного состояния. Второй закон с этой точки зрения устанавливает критерий большей или меньшей вероятности различных состояний системы и утверждает, что самопроизвольные процессы всегда идут в направлении от менее вероятного к более вероятному состоянию системы. Так, например, возможность самопроизвольного смешения газов и невозможность самопроизвольного их разделения объясняется статистическим характером этого процесса. Если соединить два сосуда, в которые заключены газы, имеющие одинаковую температуру и давление, то самопроизвольно пойдет процесс взаимной диффузии, который приведет к полному смешению газов. В процессе смешения газов происходит переход системы из состояния менее вероятного (молекулы каждого вида сосредоточены в различных частях объема) в более вероятное, когда молекулы каждого вида равномерно распределены по всему объему. Обратный процесс разделения газов без затраты энергии невозможен. [c.106]

Для синтеза технологических схем разделения нефтяных смесей целесообразно использовать также и термодинамические критерии, например, термодинамический коэффициент полезного действия (т)т), равный отношению минимальной работы разделения смеси заданного состава на чистые компоненты к фактической работе разделения [2, 6] [c.105]

Необходимо обратить также внимание на то, что спектр распределения относительной стоимости при синтезе схем разделения бывает довольно узким, т. е. затраты при оптимальной схеме не намного могут отличаться от затрат при других схемах, в том числе полученных обычно на основе термодинамических критериев оптимальности или на основе рассмотренных выше эвристик. [c.139]

Критерий Ку изменяется в диапазоне от 1 до и, как следствие, он более чувствителен к изменению режима работы колонны. Он определяет, во сколько раз данная установка снижает минимально необходимую работу разделения смеси на чистые компоненты, и может формально рассматриваться как термодинамический коэффициент разделения установки. Критерий [c.70]

Термодинамические критерии — это, например, термодинамическая эффективность процесса разделения, равная отношению минимальных работ разделения при получении продуктов заданной чистоты (Лт) и чистых продуктов, для которых у о -> 1 (.4 ) [c.233]

В предыдущем разделе, касавшемся морфологии блок-сополимеров, были выделены основные формы доменов — сферы, цилиндры и чередующиеся ламелярные структуры. В следующем разделе будут рассмотрены термодинамические критерии разделения фаз, факторы, влияющие на форму и размеры доменов, а также расположение молекул в доменах. [c.124]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ [c.124]

Тем самым Гт,п и Z представляют собой термодинамические величины, прямо пропорциональные так называемой свободной энтальпии разделения. Удобство критерия Z состоит также в том, что на участках хроматограмм, на которых величина N приблизительно постоянна, величины Z аддитивны [c.75]

Чтобы обосновать это неравенство и установить такие фундаментальные широчайшие следствия этого неравенства, как теорема о возрастании энтропии, принцип положительной ( принцип максимальной ) работы и критерии термодинамического равновесия, мы должны прежде всего уточнить само разделение процессов на обратимые и необратимые. [c.71]

Для того чтобы отказаться от использования неудобного термодинамического КПД колонны, была доказана [31] возможность использования термодинамического критерия относительной разделительной способности колонны, представляющего собой отношение минимальной работы разделения г, которую нужно совершить, чтобы разделить смесь состава на потоки состава х,ц и к аналогичной работе разделения Ят, необходимой для разделения смеси того же состава на чистые компоненты [c.239]

Анализ энергетической эффективности мембранной разделительной системы предполагает как интегральную оценку энергетических затрат на реализацию процесса в целом, так и изучение распределения этих затрат по отдельным стадиям технологического процесса с целью его оптимизации. Для решения этой задачи необходимо установить зависимость критерия энергетической эффективности от проницаемости и селективности мембран, термодинамических и гидродинамических параметров газовых потоков в мембранном модуле и других конструктивных и эксплуатационных характеристик. Анализ сложной мембранной установки включает выявление связи между интегральными энергетическими затратами на разделение газовой смеси и различными вариантами организации газовых потоков. В лю- [c.228]

Термодинамическое совершенство, определяемое энергетическим к. п. д., не является достаточным критерием выбора того или иного способа разделения смеси или варианта технологической схемы. Анализ технико-экономической эффективности должен учитывать кинетические и термодинамические характеристики процесса с учетом их стоимостных эквивалентов. [c.269]

НИЯ информации осуществляется наиболее эффективно. При переходе от одной схемы к другой изменяются потоки продуктов. Последние выбираются исходя из максимума термодинамического (информационного) критерия эффективности, в качестве которого принимается сумма энтропий выбора для каждой колонны. Достоинством такого подхода к синтезу схем является попытка учесть вероятностный характер протекания процесса, однако используемый критерий оптимальности не отражает физико-химических свойств разделяемой смеси. Этот метод эффективен в тех случаях, когда отсутствуют ограничения, налагаемые фазовыми диаграммами, т. е. в случае разделения идеальных смесей. [c.482]

Разделение всего времени химической эволюции на периоды сильных и слабых взаимодействий не имело бы серьезного основания, если бы дело касалось классификации реакций, например, по значениям термодинамических потенциалов. Такое деление оправдывается тем, что в период сильных взаимодействий критерием выбора пути реакции действительно служили изменения соответствующих термодинамических функций и вариации структурного характера были весьма ограничены. Значительные энергетические эффекты обеспечивали преодоление барьеров, создаваемых пространственными факторами. В итоге образовались те самые продукты бурной деятельности химических процессов, которые относятся к царству минералов и удивляют нас совершенством кристаллических форм, богатых элементами симметрии, и очень большими отрицательными значениями энергии Гиббса AG°. [c.379]

Большая энергоемкость процессов разделения определяет необходимость создания оптимальных условий разделения реакционной смеси на целевые продукты (или фракции, имеющие товарную ценность). Последнее может быть достигнуто в результате исследования химических и физико-химических свойств отдельных компонентов, различных составляющих смеси (бинарных, тройных и других смесей), а также разделяемой смеси в целом. Именно на этом этапе удается выявить все технологические ограничения для процессов разделения, которые обусловлены как химическими свойствами разделяемых веществ (термолабильность, реакционная способность в условиях разделения и т.д.), так и их физико-хими-ческими свойствами (азеотропия, относительная летучесть компонентов и т.д.). В условиях этих ограничений и выбираются методы разделения, позволяющие их преодолеть. Из всех отобранных таким образом вариантов технологических схем на основе критерия оптимальности выбирается наилучший. Так, например, возможные последовательности выделения компонентов или фракций из исходной смеси определяются свойствами разделяемой смеси и прежде всего термодинамическими ограничениями, обусловленными ее фазовой диаграммой. Для преодоления этих ограничений и разделения разных смесей на чистые компоненты или фракции применяют как отдельные приемы и методы разделения, так и их сочетание. [c.146]

Основным критерием эффективности метода разделения является его термодинамический коэффициент распределения гo [c.172]

Качественное обоснование этих критериев может быть проведено при рассмотрении термодинамической трактовки процесса разделения изотопов, как совершения работы по повышению степени упорядоченности молекул. При этом разделительный элемент делит входной поток смеси газов с определённой энтропией S HSL 2 части, в каждой из которых степень упорядоченности возрастает (уменьшаются отличия молекул по массе), т.е. суммарная энтропия выходяш ей смеси уменьшается. [c.159]

Разделение тг, В и rf, на ионные вклады производится в предположении о равенстве вкладов К+ и С1 . Простые ионы, которые по значениям А5 , г (разд. З.Г) и спектральным данным (разд. З.Б) относят к структурирующим, дают положительные значения В, отрицательные <1Л и времена переориентации тг, превосходящие эти величины для чистой воды. Такие ионы, следовательно, снижают вращательную и поступательную подвижность соседних молекул воды. Термодинамические и кинетические критерии в данном случае согласуются, указывая на преобладание положительной гидратации для ионов Li+, F , OH и для большинства двух- и многозарядных ионов. Полностью ли подавляется вращение молекул воды в первичной гидратной оболочке этих ионов Некоторые данные указывают на то, что для большин-- гва ионов этого в действительности нет. Время переориентации для совершенно жесткого комплекса М2+ (Н20)6 оценивается примерно величиной 10 10с при 25 °С [26]. тг для положительно гидратирован-ных катионов, хотя и превосходит значение для чистой воды, все же далеко от этого значения. Детальный анализ [430] данных по диффузии и магнитной релаксации 19F и 1Н в водных растворах фторидов также показывает, что изменение положения одного атома Н относительно другого происходит быстрее, чем изменение положения Н относительно F. Такой же результат получен для ионов лития [432]. Наконец, времена диэлектрической релаксации т , хотя и не коррелируют точно с тг, в присутствии любых ионов уменьшаются. Можно предположить, что положительно гидратированные ионы полностью иммобилизуют молекулы воды в первой координационной оболочке по тем степеням свободы, которые определяют ориентационный вклад в диэлектрическую проницаемость. Следовательно, т относятся к более удаленным молекулам воды, которые участвуют в отрицательной гидратации. Одновременное увеличение тг для этих ионов указывает на то, что некоторые из движений, существенных для релаксации 1 Н (например, вращение вокруг оси симметрия С2 молекулы воды в структуре 3), остаются не замороженными в первичной координационной сфере, тогда как движения, определяющие переориентацию электрических диполей воды, подавляются [16]. Только в случае А1 3+ равенство времен переориентации векторов Н-Н и А1—Н указывает на жесткую сольватацию в первичной координационной сфере [432]. [c.289]

Вопрос, связанный с выбором критерия эффективности и параметров оптимизации промышленных процессов разделения, весьма сложен [6]. В зависимости от состава и свойств разделяемой смеси, методов и целей процесса разделения, а также в зависимости от относительной стоимости сырья, энергетических средств и целевого продукта меняется комплекс критериев эффективности, применяемых для оценки процесса. Известны технологические, термодинамические, кинетические, статические, аппаратурные и экономические критерии эффективности [6]. Наиболее полная и универсальная характеристика процесса разделения дается экономическими критериями. [c.451]

Учитывая особенность структуры экономических показателей эффективности процессов промышленного органического синтеза, можно утверждать, что основная роль при оценке процессов разделения продуктов органического синтеза принадлежит технологическим, термодинамическим и, в конечном счете, экономическим критериям. [c.451]

Однако во многих случаях критерий оптимальности установки ректификации не может быть выражен в форме экономических критериев. Например, если все продукты разделения употребляются в дальнейшей переработке или если по каким-либо причинам не представляется возможным скалькулировать стоимость потерь в установке. Возможным способом оценки разделительной способности при отсутствии заданного экономического критерия является термодинамическая оценка работы, затраченной на разделение смеси в установке. Минимальное значение работы разделения смеси заданного состава Н8 чистые компоненты при этом определяется выражением [c.36]

В случае, когда смесь двух полимеров характеризуется верхней критической температурой смешения, то выше этой температуры она образует однофазный гомогенный расплав, отвечающий критерию термодинамической устойчивости. При понижении температуры система переходит через область, ограниченную бинодалью или спино-далью, в состояние термодинамической неустойчивости, вследствие чего в системе начинается фазовое разделение. Положения бинодали и спинодали определяются на основе термодинамических теорий смешения полимеров, описанных в ряде монографий [499, 505]. [c.204]

Как многократно подчеркивалось выше, важнейшим фактором, стимулирующим развитие исследований ионообменных процессов, являются требования практики, возникновение все новых важных научных проблем и технических задач. Очевидно, что задачи очистки растворов, извлечения нужных компонентов и разделения их смесей могут решаться далеко не только методом ионного обмена он конкурирует с множеством давно известных (дистилляция, осаждение, экстракция и др.) и сравнительно новых (мембранные методы, в том числе электродиализ, обратный осмос и пр.) методов разделения. В этой конкуренции предпочтение отдается методу, обеспечивающему ближайший к термодинамически возможному выход требуемого продукта и минимальное значение определяющего критерия оптимизации приведенные затраты или стоимость единицы продукции, минимальное загрязнение окружающей среды, минимальная продолжительность процесса или какие-либо другие. Поэтому очевидно, что избежать случайного выбора метода решения той или иной задачи можно. лишь в том случае, если мы будем располагать [c.20]

Термодинамические методы позволяют определить для любого сложного вещества, в том числе и газовой смеси, минимальную затрату работы, нужной для получения каждого из входящих в смесь компонентов. Эта величина при параметрах окружающей среды — температуре То = 293° К и давлении ро = 101,3 кн/м (760 мм рт. ст.),— так называемая нулевая эксергия , имеет строго фиксированное значение. Она характеризует энергоемкость компонента и ее значение тем больше, чем больше энергии необходимо затратить на получение единицы массы (объема) данного компонента. Поэтому величина нулевой эксергии может служить критерием для распределения энергетических затрат между продуктами разделения. [c.10]

При разделении многокомпонентных смесей к числу наиболее сильно влияющих параметррв функции ф [см. уравнениё (1У.13) относится также доля отбра дистиллята е. Если в качестве функции цеди использовать термодинамический критерий, определяемый по уравнению (1У,3), то оптимальный отбор дистиллята оказывается равным содержанию в сырье компонентов до легкого кягочевогв включительно [96] [c.238]

Термодинамические критерии эффективности используются для характеристики процессов разделения газов, смешивающихся жидкостей и изотопов по удельному расходу энергетических средств на единицу целевого продукта путем сравнения его с ми-< нимально необходимой затратой энергии (Ц) [c.452]

При изменении же тарелки питания энергетические затраты на процесс остаются постоянными, а разделительная способность колонны меняется молшо увеличить отбор ректификата, затратив дополнительную энергию, но степень разделения при этом уменьшится. Расчетами установлено, что термодинамически лшнималь-ная работа разделения имеет экстремумы по параметрам второй группы. Поэтому целесообразно выбирать тарелку питанпя, обеспечивая максимум термодинамического критерия разделительной способности колонны. При этом улучшение разделительной способности происходит за счет уменьшения потерь от необратимости [c.238]

Алгоритм проектного расчета. Как отмечалось ранее, математическое описание колонны представляет собой систему нелинейных алгебраических уравнений высокой размерности, решение которой производится итеративными методами, причем скорость сходимости зависит как от начального приближения, так и от режима работы колонны. Поэтому исключение итеративного расчета по отдельным переменным в процессе поиска оптимального решения позволит существенно сократить объем вычислений. Ниже предлагается метод расчета, основанный на формулировании задачи как системы нелинейных разностных уравнений с граничными условиями, решение которой осуществляется по методу квазилинеаризацпп с использованием принципа суперпозиции. Особенностью метода является пригодность для расчета колонн любой сложности с учетом всевозможных алгоритмов описания отдельных явлений (фазовое равновесие, кинетика массопередачи и т. д.), а также возможность исключения итерации по поиску флегмового потока, обеспечивающего заданное качество продуктов разделения при известном числе ступеней разделения. Оптимальное положение тарелки питания в смысле некоторого критерия (например, термодинамического или технологического) определяется непосредственно в ходе потарелоч-ного расчета колонны. [c.328]

Позднее было установлено [147, 151], что характер кривых измерения парциальных мольных термодинамических величин компонентов сплава в области промежуточных фаз переменного состава определяется при стехиометрическом составе степенью неупорядоченности кристаллической решетки, которая определяет в свою очередь появление или исчезновение сингулярных точек на кривых состав—свойство. Таким образом, степень неупорядоченности следует, считать основным критерием, по которому промежуточные фазы могут быть отнесены к типу дальтонидов или бертоллидов (такое разделение интерметаметаллических фаз на дальтониды и бертоллиды все чаще встречаются в работах различных авторов [44, 166, 168, 171]). [c.54]

Равновесная температура внещних стенок канала, омываемых дозвуковым потоком, практически совпадает с температурой торможения. В случае выполнения стенок канала из теплопроводного материала происходит переток теплоты от одного потока к другому. При этом направление теплового потока определяется значением критерия Рг. При Рг < 1 тепловой поток направлен от дозвукового потока к сверхзвуковому. Следствием этого является охлаждение дозвукового и нагрев сверхзвукового потока. При Рг > 1 будет иметь место противоположная ситуация, а при Рг = 1 энергообмена между потоками за счет теплопроводности стенки их разделяющей не происходит. Однако в случае выполнения стенок канала газопроницаемыми эффект энергетического разделения потока может иметь место и для значений критерия Рг = 1. Основные положения газодинамического метода энергоразделения газового потока, а также оценки термодинамических характеристик трубы А.И. Леонтьева освещены в работах [43,49]. [c.20]

Указанный Интеграл пропорционален затрачиваемой тепловой энергии, идущей непосредственно на совершение работы разделения, с учетом ее ценности. Очевидно, что подобная задача может быть решена методом динамического программирования на основе сформулированной общей минимальной необратимости процесса без каких-либо дополнительных термодинамических предпосылок. Полученные результаты можно распространить на многокомпонентные системы, что, в свою (рчередь,. вероятно, позволит подойти к определению общего критерия стоимости разделения смеси произвольного состава на заданной установке. Такой критерий необходим для оптимального проектирования технологических процессов. [c.201]

Исследование фазовых методов разделения веществ,проведенное Аникиным и Мержановым [148], показало, что основным критерим совершенства метода является его термодинамический коэффициент распределения. Наиболее эффективны методы очистки, основанные на фазовых превращениях первого рода, причем, чем полнее используются физико-химические различия разделяемых молекул, тем совершеннее метод разделения. В методе термодиффузии используется только количссгвсн- [c.102]

Как отмечено в гл. 4, к критериям совместимости следует отнести механическую однородность, оптическую прозрачность, наличие одной температуры стеклования и гомогенность на субмикро-скопическом уровне. Мак Найт и др. [563] считают, что пара полимеров термодинамически совместима в принятом в настоящее время смысле этого термина в том случае, когда свободная энергия смешения единицы массы АОт отрицательна для некоторогс значения параметра 5, характеризующего степень смешения. Величина 5, умноженная на степень полимеризации (СП), равна размеру среднего кластера. Если 5 соответствует размеру самой поли мерной молекулы, то 5=1 если, наоборот, смешение происходит на сегментальном уровне, тогда 5 ж 0. Условие х 1 отвечает фа зовому разделению. Очевидно, что величина АОт отрицательна дл5 всех значений х, если теплота смешения АЯ отрицательна, т. е при редко достижимом условии. Однако размер среднего кластерг [c.246]

Выделить ацетилен из газовых смесей довольно трудно. Поэтому очень важно термодинамическое обоснование процесса разделения, позволяющее определить минимальную работу разделения газов. Величина минимальной работы разделения является основным критерием при разработке промышленных процессов разделения газовых смесей. Степень отклонения действительно затраченной работы от минимально необходимой показывает, насколько совершенен данный процесс разделения. Отношение действительно затраченного количества энергии N к теоретически минимальному расходу ]Ут1п носит название энергетического коэффициента разделения 1], который также характеризует совершенство процесса. [c.113]

Обеспечение возможно более интенсивной жизнедеятельности решается передачей соответствующих функций белкам. Однако-интенсивная работа дорого стоит макромолекулам белков. Эти молекулы все время повреждаются и ломаются. Взамен синтезируются новые. Таким образом, чем интенсивнее функция белков, тем интенсивнее они обновляются. Это постоянное их обновление стало очевидным после первых же опытов Р. Шонхей-мера с изотопной меткой (см. [244]). По существу, после возникновения механизма синтеза белка на полинуклеотидных матрицах, дальнейшая эволюция состоит в совершенствовании белков, полипептидных цепей. Кинетические свойства самих матричных полинуклеотидных молекул перестают быть факторами эволюции. Фенотип, т. е. результат реализации наследственных свойств в жизнедеятельности (кинетические свойства) отделяется от генотипа, т. е. совокупности наследственных текстов (информационно-термодинамические свойства), т. е. белковый фенотип отделяется от нуклеотидного генотипа. Такое разделение кинетики и термодинамики, фенотипа и генотипа, не нужно понимать слишком буквально. Речь идет лишь о ведущих критериях естественного отбора, физико-химических факторах эволюции. [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология