Пахт ответы на экзамен - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

ГИДРОДИНАМИКА

ПЕРВЫЕ ВОПРОСЫ

1.Вывод уравнения неразрывности. Какой вид имеет это уравнение при стационарном течении

несжимаемой среды и при неустановившемся течении.

2.Вывод уравнения Навье – Стокса для одномерного движения. Каков физический смысл слагаемых?

3.Проведите подобное преобразование уравнений Навье-Стокса для неустановившегося течения с получением обобщенных переменных (критериев гидродинамического подобия). Каков общий вид критериального уравнения применительно к задаче определения потерь напора (давления)? Физический смысл критериев подобия.

4.Преобразование уравнений Навье – Стокса для покоящейся жидкости. Как получить уравнения Эйлера, основное уравнение гидростатики.

5.Вывод дифференциальных уравнений Эйлера для течения идеальной жидкости. Чем отличается идеальная жидкость от реальной?

6.Вывод дифференциальных уравнений Эйлера для равновесия жидкости.

Выделим в покоящейся жидкости вокруг точки А элементарный объем в виде параллелепипеда (рис. 2.4) и составим условия его равновесия.

На этот параллелепипед выделенной жидкости действуют поверхностные силы (силы гидростатического давления) и объемные силы.

Примем, что давление в центре параллелепипеда (в точке А) равно pА. Тогда давление в центре левой грани p1 будет

Сила давления на всю левую грань

Рис. 2.4

Аналогично, сила давления на правую грань

Здесь – изменение гидростатического давления по оси x на единицу длины. Знак этой величины определяется направлением перемещения от точки А к соответствующим граням: если перемещение противоположно направлению оси x – знак «минус», если совпадает с направлением оси x – знак «плюс».

Проекция объемных сил на ось x будет равна

Тогда уравнение равновесия (покоя) выделенного объема жидкости можно записать в виде

Подставляя значения P1 и P2 и приводя подобные члены, имеем

Сокращая на объем параллелепипеда , получим уравнение для единицы объема жидкости

Уравнения для других осей запишем по аналогии:

Источник

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Основы гидравлики

Основное уравнение гидростатики, его вывод и физический смысл. Техническое применение (дымовая труба, сифон, гидравлический пресс и др.)

P = P₀ + ρgh = P₀ + hγ По нему можно посчитать давление в любой точке покоящейся жидкости. Это давление, как видно из уравнения, складывается из двух величин: давления P₀ на внешней поверхности жидкости и давления, обусловленного весом вышележащих слоев жидкости.

Рис. 1. Схема для вывода основного уравнения гидростатики

Гидравлический пресс.

P=P₁/F₁ =P₂/F₂ P₂= P₁*F₂/ F₁

Если приложить небольшое усилие к поршню F₁ и создать давление P, то такое же

давление будет приходиться на поршень 2. При этом сила давления на поршень 2 будет во столько раз больше, во сколько поперечное сечение поршня 2 больше поршня 1. Таким образом, с помощью сравнительно небольших усилий осуществляется прессование материала.

Дымовая труба

В т.1 Р₁= Р_атм + Н*ρ_в*g

В т.2 Р₂= Р_атм + Н*ρ_тг*g

ρ_{тг <}ρ_в

ΔP = P₁ – P₂ = Н*g(ρ_в — ρ_тг)

ΔP тем больше, чем выше труба Н

Сифон – применяется при перекачке агрессивных жидкостей, трубка заполняется под действием вакуума.

слева Р₁= Р_атм – h₁*ρ*g

справа Р₁= Р_атм – h₂*ρ*g

т.о. h₁> h₂, то движущая

сила сифона ΔP = P₁ – P₂ = ρg(h₂– h₁)

Уравнение неразрывности потока. Уравнение расхода. Режимы течения жидкости.

Режимы течения жидкостей

Установившийся и неустановившийся потоки жидкости

Движение жидкости является установившемся, или стационарным, если скорости частиц потока, а так же все другие, влияющие на его движение факторы (плотности, температуры, давление и др.) не изменяются во времени в каждой фиксированной точке пространства, через которую проходит жидкость.

При неустановившемся или нестационарном потоке, факторы, влияющие на движение жидкости, изменяются во времени.

Различают следующие режимы течения жидкости:

Ламинарный — наблюдается при малых скоростях или значительной вязкости жидкости. Жидкость движется в виде параллельных несмешивающихся струй. Сила трения между стенкой и жидкостью больше, чем между слоями жидкости, поэтому скорость у стенки снижается до 0. Скорость жидкости в каждом слое различная, но в приделах слоя – одинакова. Распределение скоростей по сечениям – параболическое, max в центре.

Для технологических расчетов принимают W_cp=0,5W_max.

Турбулентный – характеризуется беспорядочным вихревым движением потока, элементарные струи имеют помимо продольного течения поперечные пульсирующие перемещения. Благодаря интенсивному перемешиванию потока скорости по сечению потока выравниваются, а у стенки происходит быстрое падение скорости; в пристенном слое сохраняется ламинарный режим течения жидкости (этот слой имеет малую толщину, иногда доли мм) W_cp=0,85W_max.

I. Уравнение неразрывности потока. – отражает материальный баланс системы или закон сохранения массы.

+ + + =0

Это дифференциальное уравнение неразрывности потока для неустановившегося движения сжимаемой жидкости. В установившемся потоке плотность не изменяется во времени, т.е. =0

И уравнение принимает вид:

Дифференциальное уравнение неразрывности потока сжимаемой жидкости при установившемся режиме движения вдоль оси х и с учетом поперечного сечения потока имеет вид:

Или в инженерной форме ws=const

V – объемный расход, м³/с (V_c_ек )

Массовый расход [G] = S*ω*ρ = кг/с

ωρ – массовая скорость – кг/м³*с

При движении жидкости в магистралях некруглого сечения вместо диаметра используют понятие эквивалентного диаметра

3.. Вывод уравнения Навье — Стокса.

При движении реальной жидкости в потоке жидкости помимо сил давления и тяжести действуют также силы трения.

²w_x — = Уравнение Навье-Стокса для одномерного давления

При трехмерном движении:

²w_y — =

— + ²w_z — =

При движении идеальной жидкости, движущейся без трения, получим:

Дифференциальное уравнения движения идеальной жидкости Эйлера.

4.Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости. Вывод, физический смысл, практическое применение.

– Уравнение Бернулли для идеальной жидкости

Для любых двух сечений потока

z₁ = z₂ -величина называется полным гидродинамическим напором.

Закон Бернулли: гидродинамический напор для 2-х сечений установившегося потока идеальной жидкости есть величина постоянная.

Z = h_г – Нивелирная или геометрическая высота, характеризует удельную потенциальную энергию положения в данной точке

P/pg = hст – Статический или пьезометрический напор, характеризует потенциальную энергию давления в данной точке.

= hск — Динамический или скоростной напор, характеризует кинетическую энергию.

При установившемся режиме течения идеальной жидкости для двух сечений сумма геометрического, статического и скоростного напора есть величина постоянная

hг+hcт+hск=const

Теория подобия. Виды моделирования. Условия однозначности. Понятия

константы, инварианта и критерия подобия.

Два элемента подобны, если характеристики одного могут быть получены путем пересчета характеристик другого.

Различают абсолютное и практическое подобие. Первое требует тождества всех процессов в объектах в пространстве и во времени. Второе же требует подобия процессов, которые существенны для данного исследования.

В общем случае различают три вида подобия: геометрическое, кинематическое и динамическое. Наиболее простым является подобие геометрическое, требующее, чтобы линейные размеры натуры и модели находились в постоянном соотношении, другими словами, модель повторяет натуру в каком-то масштабе.

Это требование можно записать в виде , где — масштабный множитель. Для площадей (S) и объемов (V) Расчёт аппаратов может производиться несколькими методами:

1. Наиболее точный и предпочтительный путь изучения и расчёта процессов — теоретический:

а) составление на основе общих законов физики и химии математических зависимостей;

б) составление дифференциальных уравнений, полностью описывающих процесс и их решение.

Однако дифференциальное уравнение описывает не единичный процесс, а бесконечное множество одинаковых процессов.

Чтобы описать единичный, конкретный процесс, нужно задать условия, в виде конкретных численных значений:

К условиям однозначности относят:

1) Геометрические условия, характеризующие форму и размеры аппаратуры, в которой протекает процесс.

2) Физические характеристики системы в виде физических констант или уравнений, выражающих зависимость свойств и различных параметров.

3) Граничные условия, описывающие значения всех существующих параметров на границах системы с окружающей средой.

4) Начальные условия в момент времени, принимаются за начало отчёта.

Например, при движении жидкости в трубе;

-геометрические условия диаметр и длина трубы;

-физические свойства жидкости

-граничные условия (например,

-начальные условия в момент

Единство экспериментальных и теоретических методов исследований.

Вместо промышленных объектов изучают малые модели, обработка результатов методами теории подобия позволяют распространить полученные данные на большие объекты. Это физическое моделировании, когда физическая сущность процесса на модели и в натуре одна и та же (меняются масштабы установки, используемые вещества и т.д.).

Наилучший путь комбинирование физического и математического моделирования; роль последнего непрерывно возрастает с прогрессом вычислительной техники и прикладной математики.

инвариант (критерий, число) подобия — это безразмерная комбинация физических параметров, характеризующих явление. Инвариант связывает все множество подобных явлений.

Константа подобия сохраняет числовое значение при переходе от одной к другой сходственной точке системы, но изменяет свое значение при переходе от одной к другой сопоставляемой системе.

Критерий подобия — безразмерная величина, составленная из размерных физических параметров, определяющих рассматриваемое физическое явление

Подобные преобразования уравнения Навье-Стокса. Вывод критериев гидродинамического подобия.

Расчет потерянного напора. Понятие гидравлически гладких труб.

0,303/(lgRe-0,9)^2

4.Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Расчет сопротивления сети

5.Сопротивление сети. Расчет мощности насоса. Характеристика трубопровода.

6.Поршневой насос простого и двойного действия. Принцип работы, устройство. Расчет производительности. Действительная и теоретическая производительность.

7.Центробежные насосы. Устройство и принцип работы. Уравнение центробежного насоса Эйлера. Действительный и теоретический напор. Характеристика центробежных насосов. Работа насоса на сеть. Выбор насоса.

Разделение неоднородных систем.Способы разделения жидких и газовых неоднородных систем. Характеристика неоднородных систем.

Материальный баланс разделения.
Отстаивание. Кинетика отстаивания. Расчет отстойников
Режимы осаждения частиц. Методы расчета скорости осаждения частиц.

Осаждение, фильтрование

Конструкции отстойников непрерывного действия. Расчет отстойников.
Методы фильтрования, режимы фильтрования. Способы создания движущей силы. Расчет движущей силы.
Скорость фильтрования при постоянной толщине слоя осадка и при P=const. Сопротивление осадка и фильтрующей перегородки, их физический смысл.
Виды и характеристики фильтрующих перегородок. Расчет фильтра.
Ленточный вакуум-фильтр. Устройство и принцип работы
Барабанный вакуум-фильтр. Устройство и принцип работы.
Рамный фильтр-пресс. Устройство и принцип работы при фильтровании и промывке.
Устройство и принцип работы фильтров периодического действия (листовых, патронных, мешочных).
Вывод уравнения скорости фильтрования. Физический смысл констант фильтрования. 14.Скорость фильтрования при переменной толщине слоя осадка. Продолжительность фильтрования при различных режимах.

15.Центрифугирование. Фактор разделения, индекс производительности, коэффициент эффективности.

16.Классификация центрифуг. Устройство и принцип работы шнековой осадительной центрифуги.

Источник

Оглавление

1. Ответы на первый вопрос в билете…………………………………………………………………………………..4

1. Вывести диф. уравнение конвективного переноса массы. Провести аналогию с диф.

уравнением конвективного теплообмена………………………………………………..…….….…….….……4

2. Вывести диф. уравнение конвективного переноса массы. Привести виды диф. уравнения

конвективного массообмена для частных случаев: установившегося массообена;

массообмена в неподвижной среде………………………………………………………………….….…….….…5

3. Вывести диф. уравнение конвективного переноса массы. Первый закон Фика. Уравнение

массоотдачи…………………………………………………………………………………………………..….….…….….5

4. Вывести диф. уравнение конвективного переноса массы. Связь между переменными в

этом уравнении с использованием методов теории подобия. Физический смысл критериев

подобия (Числа Нуссельта, Пекле, Прандтля, Фурье и др.)…………………………….…….….……...6

5. Вывести диф. уравнение конвективного переноса массы. Связь между переменными в

этом уравнении с использованием методов теории подобия…………………..….….…….….…….…6

6. Вывести уравнение аддитивности диффузионных сопротивлений. Интенсификация

массопередачи путем воздействия на лимитирующую стадию…………………………….….…….…7

7. Материальный баланс непрерывного установившегося процесса при различных

способах выражения составов фаз и их расходов. Уравнения рабочих линий…………….….….8

8. Вывести уравнение для расчета средней движущей силы массопередачи для случая

прямой линии равновесия……………………………………………………………………………………..….….…8

9. Вывести уравнения для расчета средней движущей силы массопередачи для случая

прямой линии равновесия. Организация потоков в массообменных аппаратах..….…….........9

10. Методы расчета высоты массообменных аппаратов с непрерывным контактом фаз.

Вывести уравнения аддитивности для ЧЕП, ВЕП…………………………………..….…….….…….…...9

11. Вывести уравнение простой перегонки. Уравнения материального баланса процесса..10

12. Вывести уравнения рабочих линий ректификационной колонны непрерывного

действия……………………………………………………………………………………………………………….……...10

13. Вывести уравнение теплового баланса ректификационной колонны непрерывного

действия. Как определяется расход греющего пара в кипятильнике?………………..….…….…..11

14. Вывести уравнение теплового баланса ректификационной колонны непрерывного

действия. Как определяется расход теплоносителя в дефлегматоре?………………………….…...11

15. Получить уравнения материального и теплового балансов воздушной конвективной

сушилки………………………………………………………………………………………………………………………..11

16. Получить уравнения для расчета расходов воздуха и теплоты в процессе конвективной

сушки.…………………………………………………………………………………………………………………………..12

17. Составить уравнения материального баланса при разделении суспензий и вывести из

них выражения для расчета массового расхода осветленной жидкости и осадка………….….13

18. Вывести формулу для определения поверхности осаждения отстойников………….……..13

19. Получить с необходимыми пояснениями критерий Архимеда. Каков его физический

смысл и как он используется при расчете скорости осаждения?……………………………….…….14

20. Осаждение под действием силы тяжести. Силы, действующие на частицу. Вывести

уравнение для определения скорости свободного осаждения шара………………………….……..14

1.Кинетика осаждения. Ламинарный и турбулентный режимы обтекания тел. Привеcти

график зависимости коэффициента сопротивления среды от Re. Воспользоваться

следующими выражениями коэффициента сопротивления: в ламинарном режиме (Re < 2)

ξ = 24/Re; в переходной области турбулентного режима (2 < Re < 500) ξ = 18,5/Re^0,6; в

автомодельной области (Re > 500) ξ = 0,44-0,48……………………………………………………………..15

2.Дифференциальное уравнение фильтрования с учетом сопротивления фильтровальной

перегородки………………………………………………………………………………………………….…….….…….15

3.Привести уравнение фильтрования при постоянном перепаде давления к виду, удобному

для экспериментального определения сопротивления осадка и фильтровальной

Источник

Вопросы по ПАХТ и ответы

Цена за ответы по вашим вопросам от 100р

1. Охарактеризуйте ламинарное и турбулентное течения. Общие характеристики турбулентного течения. Изобразите, поясните и сопоставьте профили скоростей в трубопроводе при турбулентном и ламинарном режимах.
Прочитать ответ

2. Что такое гидравлический радиус и эквивалентный диаметр? Расчет эквивалентного диаметра в канале с некруглым сечением. Приведите примеры.

Прочитать ответ

3. Вывод уравнения неразрывности. Какой вид имеет это уравнение при стационарном течении несжимаемой жидкости?

Прочитать ответ

4 Вывод уравнения Навье-Стокса для одномерного движения. Каков физический смысл слагаемых?

Прочитать ответ

5. Преобразование уравнений Навье-Стокса для покоящейся жидкости (Уравнения Эйлера, основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля).

Прочитать ответ

6. Вывод дифференциальных уравнений Эйлера для течения идеальной жидкости. Чем отличается идеальная жидкость от реальной?

Прочитать ответ

7. Вывод уравнения Бернулли для идеальной жидкости. Приведите примеры практического использования этого уравнения. Опишите особенности движения реальной жидкости. Приведите вид уравнения Бернулли для реальной жидкости. Каков его энергетический смысл?

Прочитать ответ

8. Вывод уравнения, представляющего энергетический баланс движения идеальной жидкости. Каков физический смысл слагаемых?

Прочитать ответ

9. Принципы измерения скоростей и расходов жидкостей в трубопроводах, основанные на определении перепада давления

Прочитать ответ

10 Приведите с необходимыми пояснениями расчетную формулу для определения потерь давления (напора) при течении жидкостей через трубопроводы и каналы. От чего зависит величина коэффициента трения?

Прочитать ответ

11 Подобное преобразование уравнений Навье-Стокса для установившегося течения с получением обобщенных переменных (критериев гидродинамического подобия).

Прочитать ответ

12. Подобное преобразование уравнений Навье-Стокса. Физический смысл критериев подобия.

Прочитать ответ

13. Напор насоса, его энергетический смысл. Вывод формулы для расчета напора насоса

Прочитать ответ

14. Вывод формулы для расчета высоты всасывания насоса. От каких факторов зависит допустимая высота всасывания насосов? Ответ обоснуйте анализом формулы для расчета высоты всасывания.

Прочитать ответ

15. Как влияет температура перекачиваемой жидкости на предельную высоту всасывания насосов? Ответ обоснуйте анализом формулы для расчета высоты всасывания.

Прочитать ответ

16. Полная и потребляемая мощность насоса. КПД насоса и его составляющие, их физический смысл, расчет мощности двигателя.

Прочитать ответ

17. Характеристика центробежного насоса. Характеристика сети. Как определяют напор и мощность насоса при работе его на данную сеть.

Прочитать ответ

18. Изобразите графики и сопоставьте зависимости между производительностью и напором центробежного и поршневого насосов.

Прочитать ответ

19. Закон внутреннего трения Ньютона. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости.

Прочитать ответ

20. Расчет диаметра трубопровода, выбор расчетных скоростей потока и примерные численные их значения для жидкостей, газов и паров.

Прочитать ответ

21. Уравнения теплового баланса при изменении и без изменения фазового состояния системы

Прочитать ответ

22. Уравнения теплопередачи и теплоотдачи. Движущие силы этих процессов. Размерности и физический смысл коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.

Прочитать ответ

23. Механизмы переноса тепла. Закон переноса энергии Фурье.

Прочитать ответ

24. Опишите молекулярный механизм переноса энергии. Приведите уравнение для удельного потока теплоты.

Прочитать ответ

25. Потенциал переноса энергии и массы. Вывод уравнения переноса.

Прочитать ответ

26. Вывод уравнений теплопроводности через однослойные и многослойные стенки.

Прочитать ответ

27. Вывод уравнений теплопроводности через цилиндрическую стенку для стационарного процесса. При каких условиях можно пренебречь кривизной стенки, сводя задачу к плоской стенки?

Прочитать ответ

28. Перенос тепла конвекцией. Уравнение теплоотдачи. Подобной преобразование ДУ конвективного теплообмена Фурье-Кирхгофа. Критерии Фурье, Нуссельта, Пекле, Прандтля.

Прочитать ответ

29. Физический смысл тепловых критериев Nu и Pr. Назовите примерные численные значения Pr для газов и капельных жидкостей.

Прочитать ответ

30. Общий вид критериального уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи при принудительной конвекции без изменения агрегатного состояния. Критерии подобия. Выражение соответствующих обобщенных переменных.

Прочитать ответ

31. Критериальное уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции. Критерий Грасгофа.

Прочитать ответ

32. Как и почему влияет гидродинамический режим течения жидкости в трубе на коэффициент теплоотдачи? Профили изменения сжимаемости при ламинарном и турбулентном течениях.

Прочитать ответ

33. Вывод уравнения аддитивности термических сопротивлений при теплопередаче с постоянными температурами теплоносителей для плоской стенки.

Прочитать ответ

34. Связь коэффициента теплопередачи и коэффициента теплоотдачи при теплопередаче с постоянными температурами теплоносителей для плоской стенки. Каковы размерность и физический смысл этих коэффициентов?

Прочитать ответ

35. Связь коэффициента теплопередачи и коэффициента теплоотдачи при теплопередаче с постоянными температурами теплоносителей для цилиндрической стенки.

Прочитать ответ

36. Вывод уравнения для расчета средней движущей силы.

Прочитать ответ

37. Взаимное направление движения теплоносителей. Сравнение прямотока с противотоком.

Прочитать ответ

38. Влияние взаимного направления движения теплоносителей на среднюю движущую силу. В каких случаях средняя движущая сила не зависит от взаимного направления движения?

Прочитать ответ

39. Определение температуры стенок теплообменных аппаратов. Зачем это надо знать?

Прочитать ответ

40. Теплоотдача при конденсации. Пленочная и капельная конденсация. От каких параметров зависит коэффициент теплоотдачи при конденсации?

Прочитать ответ

41. Теплоотдача при кипении. Общий вид уравнения для определения коэффициента теплоотдачи при кипении.

Прочитать ответ

42. Зависимость коэффициента теплоотдачи при кипении от разности температур между стенкой и кипящей жидкостью и от удельной тепловой нагрузки.

Прочитать ответ

43. Как определяется количество теплоты, передаваемой лучеиспусканием при взаимном излучении двух тел?

Прочитать ответ

44. Определение потерь тепла стенками в окружающую среду.

Прочитать ответ

45. Определение толщины слоя изоляции

Прочитать ответ

46. Достоинства и недостатки топочных газов.

Прочитать ответ

47. Водяной пар как теплоноситель.

Прочитать ответ

48. Отвод конденсата при использовании водяного пара

Прочитать ответ

49. Назовите и сопоставьте друг с другом основные теплоносители, используемые в химической промышленности для подвода теплоты.

Прочитать ответ

50. Назовите и сопоставьте друг с другом основные теплоносители, используемые в химической промышленности для отвода теплоты

Прочитать ответ

51 Применение высокотемпературных промежуточных теплоносителей. Области их применения. Примеры.

Прочитать ответ

52. Порядок расчета поверхности теплопередачи теплообменников

Прочитать ответ

Источник

Ответы на тесты по ПАХТ

-Давление, при котором производятся гидравлические испытания, называется…

Ответ: у администратора

— Наибольшее значения давления, обеспечивающее заданный режим эксплуатации — …

Ответ: у администратора

— Теплообменники с неподвижными трубными решетками нельзя использовать при разности температур сред более…0С

Ответ: у администратора

— Теплообменники типа «труба в трубе» используют при разности температур сред не более …0С

Ответ: у администратора

— В процессе эксплуатации насадочных колонн может произойти… насадки

Ответ: у администратора

— … колонна представляет собой несколько простых колонн, объединенных в общем корпусе и расположенных одна над другой

Ответ: у администратора

— В динамическом режиме работают…. тарелки

Ответ: у администратора

— Полная компенсация температурных напряжений обеспечивается в теплообменниках…

с неподвижными трубными решетками
с U-образными трубами *
с плавающей головкой *
с компенсатором на кожухе

— Разделение смесей, состоящих из компонентов с низкими температурами кипения, осуществляют при…. давлении

повышенном *
пониженном
атмосферном

— Для разделения компонентов с высокими температурами кипения ректификацию проводят при …. давлении

повышенном
пониженном *
атмосферном

— Крепление S-образных элементов к опорным полосам осуществляют при помощи ….

Ответ: у администратора

— …… части S-образных тарелок должны быть обращены в сторону слива жидкости с тарелки

Ответ: у администратора

-Особенность работы ….. колонн – небольшое гидравлическое сопротивление, что позволяет использовать их в процессах вакуумной ректификации

Ответ: у администратора

— Важнейшим эксплуатационным показателем работы клапанных тарелок является………

Ответ: у администратора

— Для бесколпачковых тарелок отклонение от горизонтальности должно составлять….

н/б 3 мм
н/б 1/1000 диаметра колонны *
н/м 1/3000 диаметра колонны

— Наиболее просты по конструкции и в эксплуатации …. отбойники

Ответ: у администратора

— Для создания вакуума за счет конденсации паров используют…..

Ответ: у администратора

— При работе аб- ад- и десорберов ….. концентрации могут возникнуть при нарушении количественных показателей сырья или при попадании воздуха в аппарат

Ответ: у администратора

— Трубы в печах соединены в единый змеевик при помощи…… камер

Ответ: у администратора

— Перед использованием газообразного топлива в трубчатых печах из его состава необходимо отделить ….

Ответ: у администратора

— Найти соответствие между типом тарелки и основными эксплуатационными показателями:

1. S-образные А. динамический режим работы

2. клапанные Б. узкий диапазон нагрузок

3. Ситчатые В. Точность установки и работа с чистыми жидкостями

4. решетчатые Г. колпачковая часть обращена в сторону слива жидк.

1Г 2А 3В 4Б

— Порядок аварийной остановки печи при …. – погасить форсунки, прекратить подачу сырья, продуть змеевик паром.

Ответ: у администратора

— Найти соответствие между аппаратами и характерными аварийными ситуациями

1. теплообменники жесткой конструкции

2. трубный змеевик

3. абсорбер

4. дымоход трубчатых печей

А. взрыв

Б. разгерметизация вследствие температурных деформаций

В. возгорание сажи

Г. прогар и возгорание сырья

1Б 2Г 3А 4В

-Увеличение …. свидетельствует о нарушении теплового режима и ухудшении теплопередачи

температура сырья на выходе из трубного змеевика
температура дымовых газов над перевальной стенкой *

-Для предотвращения прогара труб необходимо поддерживать …. в уставленных пределах

Ответ: у администратора

-Путем выжигания кокса проводят………катализатора

Ответ: у администратора

-Подача хладоагента предусмотрена в аппараты, предназначенные для протекания……….реакций

Ответ: у администратора

-Подача теплоносителя предусмотрена в аппараты, предназначенные для протекания… реакций

Ответ: у администратора

-К реакторам с … слоем катализатора относятся трубчатые и адиабатические

Ответ: у администратора

— …реакторы представляют собой пустотелые аппараты, заполненные слоем катализатора

Ответ: у администратора

— Аппаратура для проведения процессов хлорирования работает в условиях сильной …

Ответ: у администратора

— Реакционные аппараты подвержены наибольшим температурным деформациям во время…

Ответ: у администратора

— Для предотвращения разгерметизации реакционного аппарата со взрывом необходимо предусмотреть установку…

Ответ: у администратора

— К аппаратам внешней пылеочистки на установках с псевдоожиженным слоем катализатора относятся

циклоны
скрубберы *
электрофильтры *
рукавные фильтры

— Важнейший параметр, определяющий безопасность эксплуатации реакционных аппаратов — …

температура

— … устройства используют в реакторах, для осуществления реакций в газовой фазе на твердом катализаторе

газораспределительные

— Насадки, решетки, диффузоры, сетки и т.п., используемые в реакторах с твердым катализатором, относятся к …устройствам газораспределительным

— Неточная центровка, ненадежное крепление деталей, отсутствие смазки, уплотняющей и охлаждающей жидкости и т.д. приводят к … центробежных насосов

Ответ: у администратора

— Разрушающее действие на насос оказывает…

Ответ: у администратора

— Работа насоса в режиме… может вызвать вибрацию

Ответ: у администратора

-При эксплуатации поршневых насосов обслуживающий персонал должен регулярно «прослушивать» работу…

Ответ: у администратора

— Износ гильзы цилиндра, поломка клапанов, седел и т.д. – это характерные неисправности для … насосов

Ответ: у администратора

-Конструктивно различают центробежные и … вентиляторы

Ответ: у администратора

— При необходимости подачи или отсоса большого количества воздуха без избыточного напора используют … вентиляторы

Ответ: у администратора

— …установки подразделяют на воздушные и газовые

Ответ: у администратора

— Основное требование, обеспечивающее нормальную работу … — сохранение их геометрической формы и обеспечение герметичности всех элементов и участков сопряжений

Ответ: у администратора

-Трубопроводы с температурой наружной поверхности стенки более … 0С должны быть покрыты изоляцией 45

Ответ: у администратора

— В самой верхней отметке трубопроводов устанавливают…

Ответ: у администратора

— В самых низких участках трубопроводов предусматривают …

Ответ: у администратора

— Состояние арматуры и привода проверяют

каждый месяц
раз в год
каждые три месяца *

— В реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора наиболее характерным видом износа является…

Ответ: у администратора

-Наиболее сильно изнашиваются внутренние элементы

трубчатых реакторов
адиабатических реакторов
реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора *
реакторов с рубашками и мешалками

-Скорость разогрева реактора при пуске необходимо поддерживать в установленных пределах для предотвращения

перегрева сырья
возникновения температурных деформаций *
роста давления

-В реакторах-полимеризаторах используют мешалки, снабженные специальными…

Ответ: у администратора

-Основным условием обеспечения безаварийной эксплуатации реакторов с твердым катализатором является равномерное распределение

сырья во всех сечениях аппарата *
сырья на входе в аппарат
катализатора по высоте аппарата

-Основным недостатком трубчатых реакторов является трудность поддержания температурного режима по

сечению трубы
сечению аппарата
длине трубы *

-Основной недостаток …реакторов – сложность регулирования температуры по высоте слоя катализатора

Ответ: у администратора

-Для предотвращения температурных деформаций корпуса в… реакторах предусмотрена установка линзовых компенсаторов

трубчатых *
адиабатических
реакторах с мешалками

— Реакцию и регенерацию катализатора проводят в одном аппарате

в реакторах с рубашкой и мешалкой
в реакторах с неподвижным слоем катализатора *
в реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора

-Реакцию и регенерацию катализатора проводят в различных аппаратах при проведении процесса

в жидкой фазе
с использованием неподвижного слоя катализатора
с использованием псевдоожиженного слоя катализатора *

— Нарушения технологического режима при проведении процессов окисления может привести к …

Ответ: у администратора

— Превышение допустимых пределов скорости хлорирования может привести к …

Ответ: у администратора

— Для предотвращения разгерметизации аппаратов, предназначенных для проведения процессов хлорирования, их следует изготавливать из материалов, стойких, в первую очередь

к воздействию высоких давлений
к коррозии *
к воздействию высоких температур

— Для улавливания катализаторной пыли внутри аппаратов с псевдоожиженным слоем размещают…

Ответ: у администратора

— Подача катализатора в реактор с псевдоожиженным слоем осуществляется потоком…

Ответ: у администратора

— Подача катализатора в регенератор с псевдоожиженным слоем осуществляется потоком…

Ответ: у администратора

-…насоса включает разборку, проверку состояния, чистку, сборку и центровку с приводом

Ответ: у администратора

-Нарушение нормальной работы… насосов проявляется в падении производительности и развиваемого напора

Ответ: у администратора

— Потеря полного давления, развиваемого вентилятором по сравнению с паспортной величиной не должна превышать …%

— При работе … нарушение герметичности можно обнаружить путем замера расхода до и после агрегата, которое не должно превышать 5%

Ответ: у администратора

— Основные опасности при эксплуатации… компрессорных установок связаны с повышением давления, температуры и с возможностью образования взрывоопасных смесей

Ответ: у администратора

— Повышенный расход … на узлы воздушного компрессора может привести к возникновению аварийной ситуации

Ответ: у администратора

— Важное условие безопасности … компрессорных установок – применение только тех марок смазочных масел, которые указаны в паспорте

Ответ: у администратора

— Полная герметичность агрегата, отвод газа после уплотнений и защитная продувка азотом предусмотрены для обеспечения безопасности компрессоров для сжатия

углеводородных газов
хлора *
кислорода
ацетилена

— Ротационные компрессоры с водяным уплотнением рекомендуется использовать для сжатия

углеводородных газов

хлора
кислорода
ацетилена *

-Причиной забивки циклонов может быть их эксплуатация при температурах ниже… …

точки росы

— Резкое снижение сопротивления в рукавных фильтрах свидетельствует о…

выходе из строя механизма встряхивания
забивке фильтровальной ткани
разрыве рукава *

— Арматура, предназначенная для сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей, независимо от температуры и давления должна быть выполнена из

чугуна
титана
стали *

— Предупреждающие кольца красного цвета наносят на трубопроводах, предназначенных для перекачивания … веществ

легковоспламеняющихся *
ядовитых
взрывоопасных *

-Для жидкостных реакций, протекающих с большим тепловым эффектом целесообразно использовать реактор

с турбинными мешалками
с рубашкой
с встроенными внутренними теплообменниками *

— Общий недостаток… реакторов — периодичность их работы, связанная с необходимостью регенерации катализатора

адиабатических *
трубчатых *
с рубашкой и мешалкой
с псевдоожиженным слоем катализатора

— Реакционные аппараты покрывают слоем футеровки

при проведении высокотемпературных процессов *
при использовании агрессивных сред
при высоком давлении в аппарате
для защиты металла от атмосферной коррозии

— Нарушение целостности … может явиться причиной возможных температурных деформаций корпуса и, как следствие, разгерметизации аппарата

Ответ: у администратора

-Найти соответствие между типом реактора и протекающим в нем процессе

-адиабатический реактор

риформинг

-реактор с рубашкой и мешалкой

жидкофазный процесс

-реактор с псевдоожиженным слоем катализатора

каталитический крекинг

— Для перекачивания химически активных и легковоспламеняющихся веществ находят применение центробежные … насосы

Ответ: у администратора

— Если стояки циклонных элементов в аппаратах с псевдоожиженным слоем катализатора не погружены в слой катализатора, то на их концах устанавливают…

затворы-мигалки

— Найти соответствие между аппаратами и их эксплуатационными особенностями:

-регенератор с псевдоожиженным слоем

полное использование кислорода

— реактор с мешалкой

герметизация вала

— циклонные элементы

поддержание столба катализатора

— адиабатический реактор

регулирование температуры по высоте слоя катализатора

-Для предотвращения интенсивного износа … в аппаратах с псевдоожиженным слоем катализатора предусмотрена их защита при помощи протекторов

стенок корпуса
криволинейных участков транспортных линий
газораспределительных решеток

-Найти соответствие между типом химического процесса и наиболее вероятными аварийными ситуациями:

— процессы окисления

образование взрывоопасных смесей

— процессы хлорирования

возможность разгерметизации и возгорания вследствие сильной коррозии

— процессы нитрования

повышение температуры и давления вследствие попадания в реактор воды

— процессы сульфирования

перегрев реактора и местные перегревы в связи с большим тепловым эффектом

моноблочные

-При остановке центробежного насоса следует сначала

остановить привод
закрыть задвижку на напорном трубопроводе *
дренировать перекачиваемую жидкость
закрыть задвижку на приемном трубопроводе

— Изменяя длину хода поршня можно изменять … поршневых электроприводных насосов

производительность *
напор
мощность

— При полностью открытых задвижках на приемном и напорном трубопроводе запускают… насосы

центробежные
поршневые *
вакуум-насосы

— Перед пуском насоса следует закрыть задвижку на приемной линии, чтобы в нее не попала вода. Это правило относится к… насосам

центробежным
поршневым
ротационным
вакуум-насосам *

— Найти соответствие между типом насоса и особенностями эксплуатации:

1. при запуске насоса открывают задвижку на приеме при закрытой задвижке на напорном трубопроводе

центробежные

2. используются для перекачки смазочных масел, уплотняющей и охлаждающей жидкости

ротационные

3. разрушение цилиндра, клапанной коробки, износ штока и т.д.

поршневые

4. при закрытой задвижке на приемной линии открыть воду в сальники

вакуум-насос

— Для предотвращения подсоса воздуха через сальники предусмотрена камера гидравлического затвора, в которую непрерывно поступает вода. Это характерно для…насосов.

Центробежных
Поршневых
Ротационных
Вакуум-насосов *

-Найти соответствие между агрегатами и их эксплуатационными особенностями

1.температура воздуха после каждой ступени сжатия н/б 1700С воздушный компрессор

2. использование ротационных и центробежных компрессоров, рабочие объемы которых не смазываются маслом компримирование хлора

3. исключить попадание масла в рабочие объемы кислородный компрессор

4. температура компримируемого газа н/б 1100С компримирование ацетилена

-Бронзовые, баббитовые, графитовые поршневые кольца используют в…компрессорах

углеводородных
кислородных *
воздушных
аммиачных

— Найти соответствие между типом пылеуловителя и эксплуатационными особенностями

1. поддержание температуры газов в допустимых пределах — тканевые фильтры

2. забивка выходных штуцеров и газоходов — мокрые пылеуловители

3. захлебывание аппарата в связи с переполнением бункера — циклоны

4.осевшая пыль постепенно разряжается и удаляется встряхивающим механизмом — электрофильтры

-Оросители предназначены для равномерного распределения …. По сечению колонны

Ответ: у администратора

-Для распределения пара по сечению колонны используют… решетки

Ответ: у администратора

-Если плотность орошения выше максимальной, то произойдет… насадки

Ответ: у администратора

— Для орошения нижележащих слоев насадки используют … тарелки

Ответ: у администратора

Камерные и дифференциально-контактные – это разновидности…экстракторов

Ответ: у администратора

Взаимодействие легкой и тяжелой фаз происходит в…

Ответ: у администратора

-Туннельные, ленточные, распылительные относятся к …сушилкам

конвективным

-Другое название контактных сушилок -…

кондуктивные

-Подача нагретого воздуха в сушилку осуществляется при помощи…

вентиляторов

-В конвективных сушилках используют

сушильные агенты *
токи высокой частоты
обогреваемые перегородки

— Горячий воздух, топочные или дымовые газы, используемые при сушке называют…

сушильными агентами

-Отработанный воздух перед сбросом в атмосферу следует

осушить
очистить от пыли *
охладить

-Тепло через обогреваемую перегородку передается в…сушилках

конвективных
кондуктивных *
сублимационных

-Полый обогреваемый валец – это элемент …сушилки

вальцевой

Источник

Подборка по базе: Реферат Автоматизация гидромеханических процессов смешения жидко, Моделирование экономических процессов docx.docx, ДОБРО-ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ КЛАССИФИКАЦИЯ.docx, государственное регулирование миграционных процессов.pptx, Номенклатура основных ОХС.docx, Конспект Классификация помещений по степени опасности поражения , Курсовая работа Виды и классификация контроля технического состо, !Курсовая работа учет ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ сдать.doc, Таблица основных понятий.doc, 4. 9х план — Понятие о скорости химической реакции.pptx

1. Классификация основных процессов химической технологии может.В зависимости от основных законов, определяющих скорость процессов:1. Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики — науки о движении жидкостей и газов. К этим процессам относятся перемещение жидкостей, сжатие и перемещение газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем в поле сил тяжести (отстаивание), в поле центробежных сил (центрифугирование), .а. также под действием разности давлений при движении через пористый слой (фильтрование) и перемешивание жидкостей2. Тепловые процессы, протекающие со скоростью, определяемой законами теплопередачи – науки о способах распространения тепла. Такими процессами являются нагревание, охлаждение, выпаривание и конденсация паров,процессы охлаждения до температур более низких, чем температура окружающей среды (процессы умеренного и глубокого охлаждения.Скорость тепловых процессов в значительной степени зависит от гидродинамических условий (скоростей, режимов течения)), при которых осуществляется перенос тепла м/у обменивающимися._: теплом средами.3. Массообменные (диффузионные) процессы, характеризующиеся переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. Наиболее медленной и поэтому обычно лимитирующей стадией массообменных процессов, является молекулярная диффузия распределяемого вещества. К этой группе процессов относятся абсорбция, перегонка (ректификация), экстракция из растворов; растворение.Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями в фазах и на границе их раздела и часто — с сопутствующими массообмену процессами переноса тепла (теплообмена).4. Химические (реакционные) процессы, которые протекают со скоростью, определяемой законами химической кинетики. Однако химическим реакциям обычно сопутствует перенос массы и энергии, и соответственно скорость химических процессов зависит также от гидродинамических условий. Вследствие этого скорость реакций подчиняется законам макрокинетики и определяется наиболее медленным из последовательно протекающих химического взаимодействия и диффузии.5.Механические процессы, описываемые законами механики твердых тел. Эти процессы применяются в основном для подготовки исходных твердых материалов и обработки конечных твердых продуктов, а также для транспортирования кусковых и сыпучих материалов.Относятся измельчение, транспортирование, сортировка (классификация) и смешение твердых веществ.

По способу организации 1)Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружаются исходные материалы; после их обработки из этих аппаратов выгружаются конечные продукты. По окончании разгрузки аппарата и его повторной загрузки процесс повторяется снова. Все его стадии протекают в одном месте(в одном аппарате),но в разное время.2)Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных продуктов производятся одновременно и непрерывно. Следовательно, непрерывный процесс характеризуется тем, что все его стадии протекают одновременно, но разобщены в пространстве, т. е. осуществляется в различных частях одного аппарата или же в различных аппаратах, составляющих данную установку.3)комбинированные процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, либо периодические процессы, одна или несколько стадий которых протекают непрерывно.

По распределению времен пребывания различают две теоретические модели аппаратов непрерывного действия: идеального вытеснения и идеального смешения.

В аппаратах идеального вытеснения все частицы движутся в заданном направлении, не перемешиваясь с движущимися впереди и сзади частицами и полностью вытесняя находящиеся впереди частицы потока. Все частицы равномерно распределены по площади поперечного сечения такого аппарата и действуют при движении подобно твердому поршню. Время пребывания всех частиц в аппарате идеального вытеснения одинаково.

В аппаратах идеального смешения поступающие частицы сразу же полностью перемешиваются с находящимися там частицами, т. е. равномерно распределяются в объеме аппарата. В результате во всех точках объема мгновенно выравниваются значения параметров, характеризующих процесс. Время пребывания частиц в аппарате идеального смешения неодинаково. .
2. Цель расчета процессов и аппаратов: а) определение условий предельного, или равновесного, состояния системы; б) вычисление расходов исходных материалов и количеств получаемых продуктов, а также количеств потребной энергии (тепла) и расхода теплоносителей; в) определение оптимальных режимов работы и соответствующей им рабочей поверхности или рабочего объема аппаратов; г) вычисление основных размеров аппаратов.

Материальный баланс. По закону сохранения массы масса поступающих веществ ∑G_H должна быть равна массе веществ ∑G_K, получаемых в результате проведения процесса, т. е. без учета потерь. ∑G_H=∑G_K.Однако в практических условиях неизбежны необратимые, потери веществ, обозначая которые через ∑G_п, находим следующее общее выражение материального баланса:

∑G_H=∑G_к+∑G_п Материальный баланс составляют для процесса в целом или для отдельных его стадий. Так, материальный баланс процесса сушки составляют как по всему влажному материалу, поступающему на сушку, так и по одному из его компонентов — массе абсолютно сухого вещества или массе влаги, содержащейся в высушиваемом материале. Баланс составляют либо за единицу времени, например за 1 ч, за сутки (или за одну операцию в периодическом процессе) либо в расчете на единицу массы исходных или конечных продуктов.На основе материального баланса определяют выход продукта, под которым понимают выраженное в процентах отношение полученного количества (массы) продукта к максимальному, т. е. теоретически возможному.

Энергетический баланс. Этот баланс составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процесс, равно количеству выделившейся энергии, т. е. приход энергии равен ее расходу. Проведение химико-технологических процессов обычно связано с затратой различных видов энергии — механической, электрической и др. Эти процессы часто сопровождаются изменением энтальпии системы, в частности, вследствие изменения агрегатного состояния веществ (испарения, конденсации, плавления и т. д.). В химических процессах очень большое значение может иметь тепловой эффект протекающих реакций.

Частью энергетического баланса является тепловой баланс, который в общем виде выражается уравнением ■

∑Q_H=∑Q_к+∑Q_п При этом вводимое тепло: ∑Q_H=Q₁+Q₂+Q₃ где Q₁ — тепло, вводимое с исходными веществами; Q₂ — тепло, подводимое извне теплоносителем, обогревающим аппарат; Q₃ — тепловой эффект физических или химических превращений.Отводимое тепло ∑Q_к складывается из тепла,удаляющегося с конечными продуктами и отводимого с теплоносителем (с охлаждающим агентом).

В энергетическом балансе, кроме тепла, учитываются приход и расход всех видов энергии, например затраты механической энергии на перемещение жидкостей или сжатие и транспортирование газов.

На основании теплового баланса находят расход водяного пара, воды и других теплоносителей, а по данным энергетического баланса — общий расход энергии на осуществление процесса.

3. Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов. Исследование процессов и аппаратов в масштабах и условиях промышленного производства — сложный процесс. В связи с этим большое значение имеет моделирование — изучение закономерностей процессов на моделях

Заключительным этапом моделирования процессов является их оптимизация — выбор наилучших, или оптимальных, условий проведения процесса. Определение этих условий связано с выбором критерия оптимизации, который может зависеть от оптимальных значений ряда параметров (например, температуры, давления, степени извлечения и др. Задача оптимизации сводится к нахождению наиболее выгодного компромисса между значениями параметров влияющих на процесс.

Наиболее универсальны экономические критерии оптимизации, интегрально отражающие (в стоимостном выражении) не только основные технические характеристики, но и затраты на энергию, рабочую силу и т. д. Оптимизация на основе экономических критериев связана с наличием гибкой системы цен, оперативно отражающих изменение стоимости продуктов (в том числе промежуточных) с развитием науки и технического прогресса.

В зависимости от конкретных условий применяют также технологические, термодинамические, статистические и другие критерии оптимизации.

Для оптимизации процессов широко используют кибернетические методы и при экспериментальном изучении — статистические методы планирования экспериментов, позволяющие на основе предварительного математического анализа сократить число опытов до минимально необходимого.

Типы моделей

Модели можно различать по ряду признаков: характеру моделируемых объектов, сферам приложения, глубине моделирования, средствам моделирования. По последнему признаку методы моделирования делятся на две группы: материальное (предметное) и идеальное.

Материальное моделирование, основывающееся на материальной аналогии моделируемого объекта и модели, осуществляется с помощью воспроизведения основных геометрических, физических, других функциональных характеристик изучаемого объекта. Частным случаем материального моделирования является физическое моделирование, по отношению к которому, в свою очередь, частным случаем является аналоговое моделирование. Оно основано на аналогии явлений, имеющих различную физическую природу, но описываемых одинаковыми математическими соотношениями. Пример аналогового моделирования – изучение механических колебаний с помощью электрической системы, описываемой теми же дифференциальными уравнениями. Так как эксперименты с электрической системой обычно проще и дешевле, она исследуется в качестве аналога механической системы.

Идеальное моделирование отличается от материального принципиально. Оно основано на идеальной, или мыслимой, аналогии. В экономических исследованиях это основной вид моделирования. Идеальное моделирование, в свою очередь, разбивается на два подкласса: знаковое (формализованное) и интуитивное.

Интуитивное моделирование встречается в тех областях науки, где познавательный процесс находится на начальной стадии или имеют место очень сложные системные взаимосвязи. Такие исследования называют мысленными экспериментами. В экономике до последнего времени в основном применялось интуитивное моделирование; оно описывает практический опыт работников.

При знаковом моделировании моделями служат схемы, графики, чертежи, формулы. Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование, осуществляемое средствами логико-математических построений.
5. конста и inv. Подобия. Критерии подобия

Константа подобя выражает отношения различных одноимённых величин в модели и оригенале для различных сходственных точек подобных систем, в измененяются в зависимости от размеров модели и оригинала.inv подобия – отношению некоторых велечин в относительных ед.

Критерий подобия – inv который выражается комплексами , получ при образ диф у-ний описыв данный проц.:

1) определяющие – критерий которые составлены только из величин , входящих в условие однозначности.
2)определяемое – критер которые включ величины не являющиеся необходимым для однозначности ха-ки и зависит от условий.физич смысл – являются мерой соотнош между 2мя эффектами.(силами , энергиями.)

7. гидростатика.

Это раздел гидравлики , в котором изуч равновес и воздействие жидкости на погружаемые в неё тела.основн задача – изучение распределения давления а жид.диф Ур-е эллера.-определяет соотношение между силами действующих на жидкость ,которая наход в состоянии покоя и определения условий равновесия жидкости.

Основное Ур-е гидростатики из Ур-я эллера следует что давление жид-ти находящ в покое изменяется по вертикале.,т.е.

Основное Ур-е гидростатики является частным случаем заков сохранения энергии и утверждает что удельная потенц энергия покоющейся во всех точках жидкости есть величина постоянная

практич применение основного Ур-я гидростатики

Давление жидкости на дно и стенки сосуда

Таким образом давление на горизонтальное дно сосуда не зависит от формы сосуда и v-ма жидкости в нём,определяется лиш высотой столба жидкости в сосуде.

8. основные хар – ки движ жидкости.

1) Скорость потока и расхода жидкости расход это колич жид ,протекающий через поперечное сечение трубопровода в единицу времени:

-объёмныйV=w*s(M³/сек)

-массовый –М=р*w*s(кг/сек)

метная скорость изменяется по сечению

Средняя скорость : W=V/S

2)гидравлический радиус и эквивалентный диаметр гидравлич радис – отношении площади затопленного сечения тркбопровода к смоченному периметру r_г=s/п.

d_э=4s/п

3.)режим движ жидкости R_e<2320 –ламинарный (> 10000 – турбулентный.

4)установившийся и не установившиеся потоки движение жид являются установиш ,или стационарным если скорость частиц потока и другие факторы (Т Р плотность) не изменяются во времени в каждой фиксированной точке пространства

для нестационарных

Закон внутрен трения ньютона. напряжение внутрен трения возникает между слоями жидк и её течением прямо пропорционально градиенту скорости – -динам коэф вязкости

Закон вязкости (внутреннего трения) Ньютона — математическое выражение, связывающее напряжение внутреннего трения τ (вязкость) и изменение скорости среды v в пространстве (скорость деформации) для текучих тел (жидкостей и газов):

где величина η называется коэффициентом внутреннего трения или динамическим коэффициентом вязкости (единица СГС — пуаз)- с физической точки зрения представляет собой удельную силу трения при градиенте скорости равном единице. Кинематическим коэффициентом вязкости называется величина μ = η / ρ (единица СГС — Стокс, ρ − плотность среды).

Закон Ньютона может быть получен аналитически приемами физической кинетики, где вязкость рассматривается обычно одновременно с теплопроводностью и соответствующим законом Фурье для теплопроводности. В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

где — средняя скорость теплового движения молекул, − средняя длина свободного пробега.

9 — 10. режимы движения жидкости

R_e= (мера соотнош между силами вязкости и инерции в движ потоке)

>10000 – турбулентное – не упоряд движ ,при котором отдельные частиц жид жвижутся по запутанным траекториям,в то время как вся масса жид перемещ в одном направлении

<2320 –ламинарное – движ при котор все чатиц жид движ по паралельн траекториям.

Wсреднее= 0,,5 Wмакс ламинарное wсред =0,8,,0,5Wмакс-турбулентное .границы между ядром потока турбулентного движения и подслоем ламинарного движения наз погранич динам слоем

2320

e<10000-переходный режим.
Основные хар – ки движ жидкости.

-объёмный V=w*s(M³/сек)

-массовый – М=р*w*s(кг/сек)

метная скорость изменяется по сечению

Средняя скорость : W=V/S

d_э=4s/п

3.)режим движ жидкости R_e<2320 –ламинарный (> 10000 – турбулентный.

для нестационарных

При движении вдоль трубы у стенок образуетсягидродинамический пограничный слой, толщина которого постепенно нарастает. Нарастание толщины пограничного, слоя приводит к слиянию пограничных слоев, и в трубе устанавливается постоянное распределение скоростей, характерное для данного режима тече – ния.

Источник

Подборка по базе: Сравнительный анализ основных синдромов отклоняющего развития у, Вирустардың классификациясы.pptx, Лабораторная работа №2 Изучение процессов.docx, Моделирование процессов упругого и неупругого ударов (1).pdf, реестр основных операционных рисков от 11.01.2022.docx, Лекция 9. Классификация паразитов.doc, АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.pdf, Определение основных параметров производственного и технологичес, Базовые понятия и классификация систем управления базами данных , Теория информационных процессов и систем.docx

11. Уравне́ния Навье́ — Сто́кса — система дифференциальных уравнений в частных производных , описывающая движение вязкой ньютоновской жидкости. Уравнения Навье — Стокса являются одними из важнейших в гидродинамике и применяются в математическом моделировании многих природных явлений и технических задач. Названы по имени французского физика Анри Навье и британского математика Джорджа Стокса .

Система состоит из двух уравнений:

уравнения движения,
уравнения неразрывности .

В векторном виде для несжимаемой жидкости они записываются следующим образом:

где — оператор Гамильтона , — оператор Лапласа , — время, — коэффициент кинематической вязкости , — плотность , — давление , — векторное поле скоростей, — векторное поле массовых сил . Неизвестные и являются функциями времени и координаты , где , — плоская или трёхмерная область, в которой движется жидкость.

Применение
Будучи дополненной уравнениями переноса тепла и переноса массы, а также соответствующих массовых сил, система уравнений Навье — Стокса может описывать конвекцию,термодиффузию в жидкостях, поведение многокомпонентных смесей различных жидкостей и т. п.

Если же в уравнение в качестве массовой силы ввести силу Лоренца, и дополнить систему уравнениями Максвелла для поля в сплошной среде, то модель позволяет описывать явления электро- и магнитогидродинамики. В частности, такие модели успешно применяются при моделировании поведения плазмы, межзвёздного газа.

Одним из применений системы уравнений Навье — Стокса является описание течений в мантии Земли («проблема динамо»).

Также вариации уравнения Навье — Стокса используются для описания движения воздушных масс атмосферы, в частности при формировании прогноза погоды. Для описания реальных течений в различных технических устройствах приемлемую точность численного решения можно получить только при такой расчётной сетке, ячейки которой меньше самого мелкого вихря. Это требует очень больших затрат расчётного времени на современных компьютерах. Поэтому были созданы различные модели турбулентности, упрощающие расчёт реальных потоков.

12. Уравнение Эйлера — одно из основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости . Названо в честь Л. Эйлера , получившего это уравнение в 1752 году (опубликовано в 1757 году ). По своей сути является уравнением движения жидкости.
уравнение Эйлера для движения идеальной жидкости в поле тяжести:

где — плотность жидкости,
— давление в жидкости,
— вектор скорости жидкости,
— вектор напряжённости силового поля,
— оператор набла для трёхмерного пространства.

13. Уравнение Бернулли.

Основное уравнение гидродинамики.

В геометрической форме:

дин.напор полный статич.напор

В энергетической форме:

дин. дав. в точке давление. При установившемся движении идеальной жидкости сумма динамического и статического напора (полный гидравлический напор) есть величина постоянная, не зависящая от поперечного сечения трубопровода.

Является частным случаем закона сохранения сохранения энергии, который показывает, что сумма кинетической и полной потенциальной энергий при движении идеальной жидкости по трубопроводу не изменяется

Для реальной жидкости

При установившемся движении реальной жидкости по трубопроводу переменного сечения полный гидродинамический напор есть величина не постоянная, а отличается на величину потерь на трение

Практическое применение : водонапорные башни

14. гидравлическое сопротивление.

Это сопротив движениея тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движения жидкости вызванной влиянием стенок труб ,каналов

h_тр-появляется при движении жидкости по всей длине трубопровода. на величину сопротивления оказывает влияние режим течения h_МС-возникает при любых изменениях скорости или направления движения

-коэф трения

— средняя скорость потока

g-ускорение своб падения

-коэф сопротивления.

Расчет потерь давления на терние и местные сопротивления:

15. перемещение жидкости

При перемещении жидкости по горизонтальному трубопроводу и с низкого уровня на высщий применяют насосы. Насосы-это гидравличиские машины приобразуюзие механ энергию движения в энергию перемещаемой жидкости ,повышая её давление .классификация насосов :
1)динамические –жидкость перемещается при воздействии сил на не замкнутый v жидкости не прирывно сообщающейся со входом и выходом из него.
2)объёмные жидкость перемещается при переодическом изменении замкнутого v-ма жидкости ,которая переодически сообщается со входом в насос и выходом из него.по виду сил на жидкость различают
а)лопастные :центробежные и осевые.
б)насосы трения.

Основные параметры: производительность,напор и мощность. производит-определяется объёмом жидкости ,подаваемой насосом нагнетатель трубопровода в ед.времени.(Q)=м 3 /сек.

Напор H (м)- характеризуется удельной энергией , которая сообщается насосом единицы веса прекачиваемой жидкости.

Мощность полезная N_k-затрачивается насосом на сообщение жидкости энергии.

18.Телообменные процессы и аппараты.

Тепловая энергия представляет собой кинетическую энергию беспорядочно движущихся частиц. В жидкостях и газах это поступательное, вращательное и колебательное движение микрочастиц. В твердых телах поступательное движение отсутствует. Передача тепловой энергии от более нагретых тел к менее нагретым называется теплообменом. Тела, участвующие в теплообмене называются теплоносителями. Могут быть горячие и холодные теплоносители.

Количество теплоты, передаваемое в процессе теплообмена за единицу времени называется тепловой нагрузкой или тепловым потоком — ;[ кал ], [ ккал ] — это количество тепла. количество тепла в единицу времени.

Тепловой поток , проходящий через единицу поверхности теплообмена называется удельный тепловой поток либо удельная тепловая нагрузка

Температурное поле. Изотермы.

При расчетах теплообменных аппаратов необходимо знать распределение температур по сечению аппарата т.е. температурное поле . Если в температурном поле соединить точки, имеющие одинаковую температуру, то мы получим поверхность уровня, проекция которой на плоскость, называется изотермой , т.е. линией постоянной температуры.
На рис. средняя кривая (изотерма)- t,

верхняя изотерма , кратчайшее расстояние между изотермами (по нормали)- . Вычтем из ( )-(t) и отнеся к ; предел этого отношения при наз. градиентом (t) температур.

Поскольку тепло переносится от большей температуры к меньшей, то тепловой поток пропорционален отрицательной величине градиента. Этот градиент является вектором, направление которого соответствует повышению температуры. Величина температурного градиента характеризует наибольшую скорость изменения температуры в данной точке температурного поля.

Температурное поле зависит от пространственных координат точки и времени в этом случае осуществляется нестационарный процесс. Эта зависимость представляет собой уравнение нестационарного теплообмена. Если время равно 0 т.е. температурное поле зависит от пространственных координат точки- процесс стационарный . Расчет температурного поля сложный и осуществляется путем интегрирования сложных уравнений.

19. Тепловые балансы.
Если, фазового перехода при нагревании или охлаждении не происходит, то тепловой поток определяется — , [Вт].

Зная, изменение температуры горячего теплоносителя от t₁ до t₂ (охлаждении) можем записать, что. Этот же тепловой поток передается холодному теплоносителю который изменяет температуру от до , можем записать наоборот, т.к. тело нагревается.

Тепловой баланс аппарата записывается: .

Потери тепла в расчетах составляют — 3 5 % (чаще гораздо больше).

Количество тепла, расходуемое для нагревания и охлаждения теплоносителя можно рассчитать через энтальпию, и тогда.

В том случае, когда теплоноситель меняет свое агрегатное состояние в процессе нагрева или охлаждения следует использовать только энтальпийную форму записи. Разность (энтальпия) обозначается -( )-называется удельная теплота фазового перехода или удельная теплота парообразования или конденсации.

— таблицы 56,57(задачник).

Перенос тепла от одного теплоносителя к другому может происходить путем теплопроводности, конвекции и излучения.

1) Теплопроводность — это перенос тепла вследствие теплового движения молекул (это молекулярная диффузия).

В жидкостях и газах — теплопроводность возникает при движении атомов и молекул. В твердых телах — за счет колебательного движения атомов в узлах элементарной решетки.

2) Конвекция — это перенос тепла струями движущейся жидкости или газа. Если конвекция обусловлена разностью плоскостей, возникающих в точках с разной температурой, наблюдается естественная конвекция.

Конвективный перенос, осуществляемый с помощью насосов либо вентиляторов называется вынужденной конвекцией (когда струйки созданы искусственно).

3) Излучение — передается путем электромагнитных колебаний с различной длиной волны. Тепловой поток при излучение зависит от четвертой степени температуры. Обычно перенос тепла осуществляется комбинированно, когда имеют место и теплопроводность, и конвекция, и излучение. Такой сложный процесс называется — теплопередача .

20. Теплопроводность — диффузионный перенос количества тепла, в следствии движения молекул, (аналог переноса электрического тока). Симбатные свойства (подобные), которые описываются одними и теми же уравнениями.

Количество тепла передаваемое через поверхность перпендикулярную тепловому потоку прямо пропорционально градиенту температур — закон Фурье.

где : -тепловой поток,

-элементарная поверхность теплообмена,

-время протекания процесса,

-градиент температур.

Удельный тепловой поток пропорционален градиенту температур.

В этих уравнениях -коэффициент теплопроводности.

В уравнении Фурье коэффициент теплопроводности () показывает, какое количество тепла проходит вследствие теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при падении температуры на 1 градус на единицу длины нормали к изотермической поверхности. Величина, характеризующая способность тела проводить тепло путем теплопроводности, зависит от природы вещества, его структуры, температуры и других факторов.

Знак (-) в уравнение Фурье стоит так как тепловой поток и градиент температур направлены в противоположные стороны (то есть тепло перемещается в сторону падения температуры). При обычных температурах и давлении лучшими проводниками тепла являются металлы и худшими — газы.

Теплопроводность газов меньше чем у капельных жидкостей.

При нагревании газов увеличивается, жидкостей — уменьшается. У металлов теплопроводность наиболее высокая.

Увлажнение пористых материалов вызывает рост величины вследствие вытеснения воздуха водой, отличающихся более высокой теплопроводностью. При этом влажного материала часто превышает значения для сухого материала и воды в отдельности.

Теплопроводность теплоизоляционных материалов близок к газам. Это объясняется пористой структурой материалов. В порах содержится воздух. Важное значение имеет критический радиус пор, чем больше размер пор, тем большую долю теплового переноса занимает конвекция, снижая тем самым теплоизоляционные свойства.

22. Закон Стефана — Больцмана.

Количество энергии, излучаемое телом в единицу времени, единицей поверхности (S), характеризует лучеиспускательную способность (Е) тела.

где: — энергия, излучаемая телом.

Интенсивность излучения — это отношение лучеиспускательной способности к длине волны.

Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела () пропорциональна четверной степени абсолютной температуры его поверхности.

где Т — абсолютная температура поверхности тела [ 0 K] ;

; — константа лучеиспускания абсолютно черного тела. Или тепловой поток излучением:

Для удобства расчетов это уравнение записывается следующим образом:

Этот закон абсолютно справедлив для абсолютно черных тел.

Для серых тел в уравнение вводится степень черноты ( ) ;

где — степень черноты серого тела ( = );

— лучеиспускательная способность абсолютно черного тела;

— лучеиспускательная способность серого тела.

Для серых тел необходимо знать зависимость между их излучательной и поглощательной способностью.

где Е — лучеиспускательная способность тела;

А — лучепоглощательная способность тела.

Отношение лучеиспускательной способности тела к его лучепоглощательной способности, есть величина постоянная, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного тела.

Взаимное излучение двух твердых тел.

Если тело, излучающее энергию, находится внутри другого тела, которое тоже излучает энергию, то тепловой поток взаимного излучения можно определить на основании закона Стефана-Больцмана.

Количество тепла (), передаваемое посредством излучения от более нагретого тела, имеющего температуру , к менее нагретому телу с температурой , определяется по уравнению:

₁₂ ,

где и — абсолютные температуры взаимоизлучающихся тел;

₁ и ₂ — степень черноты этих тел;

— обобщенный коэффициент взаимного излучения

— угловой коэффициент, характеризующий угол атаки лучей;

S — поверхность излучения.

В действительности же тепло переносится совместно конвекцией, диффузией и излучением. Такой процесс называют теплопередачей.

23. Конвективный теплообмен.
Обязательным элементом конвективного переноса количества тепла, является движение макроскопических струй теплового потока. Конвективный теплообмен между потоком теплоносителя и поверхностью твердой стенки называется теплоотдачей. Интенсивность этого процесса зависит от многих параметров, характеризующих свойства, состояние и режим перемещения среды, а также форму и размеры твердого тела. Так как математическое описание процесса конвективного теплообмена встречает непреодолимые затруднения, при его изучении за основу принимают более простую общую закономерность, называемую уравнением Ньютона:

тепловой поток при конвективном теплообмене пропорционален разности температур поверхности твердого тела и соприкасающейся с ней среды, поверхности соприкосновения и продолжительности процесса.

— выражает количество тепла, отданного единицей поверхности в единицу времени при разности температур 1 град. Кельвина.

Величина — термическое сопротивление теплоотдачи ( -не является постоянной величиной). — зависит от следующих факторов:

физических свойств теплоносителя (плотность, вязкость, v- скорость).
тепловых свойств(с — теплоемкость, — температура, -теплопроводность).

геометрических параметров твердого тела и его шероховатости (— длина, -диаметр, -абсолютная шероховатость).

Это перенос количества тепла от более нагретого теплоносителя, к более холодному, через разделяющую поверхность. (Взяли друг друга за руки- теплопередача, положили бумагу между руками — теплопередача).

Отдача- при непосредственном контакте. Передача- через стенку. (Отдайте рубль кому-то — отдача, отдайте рубль через кого-то — передача).

Теплопередача — сложный процесс, который включает в себя:

1 — теплоотдача от горячего теплоносителя к стенке;

2 — теплопроводность внутри стенки;

3 — теплоотдача от стенки холодному теплоносителю.

Движущей силой теплопередачи является разность температур горячего и холодного теплоносителей. Эта величина носит название температурный напор.

Возьмем стенку толщиной , коэффициент теплопроводности стенки — .

Слева от стенки — горячий теплоноситель, справа — холодный. Интенсивность теплопереноса характеризуется:

1 — стадия теплоотдача от горячего теплоносителя к стенке; температура изменяется от до ( коэффициент теплоотдачи ).

2- стадия теплопроводность () от до .
3 — теплоотдача от стенки к холодному теплоносителю; температура

изменяется до (коэффициент теплоотдачи ).

Запишем удельные тепловые потоки каждой стадии переноса тепла:

1. Стадия

2. Стадия

3. Стадия

При постоянных температурах теплоносителей — уравнение теплопередачи:

где — тепловой поток;

— коэффициент теплопередачи ;

S — поверхность теплообмена[м 2 ];

— температурный напор.

— коэффициент теплопередачи, характеризует количество тепла, переносимое через единицу поверхности в единицу времени при разности температур в1кельвин.

-описывает интенсивность теплопередачи

— термическое сопротивление теплопередачи.
26. Теплообменные аппараты

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников.

1.Поверхностные, в которых перенос тепла между обменивающимися

теплом средами происходит через разделяющую их поверхность теплообмена (глухую стенку). К ним относятся: кожухотрубчатые теплообменники, двухтрубчатые теплообменники типа «труба в трубе», пластинчатые, оребренные и другие.

2.Теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

3.Регенеративные теплообменники, в которых нагрев жидких сред происходит за счет их соприкосновения с ранее нагретыми твердыми

телами- насадкой, заполняющей аппарат, периодически нагреваемой другим телом.

Поверхностные теплообменники наиболее распространены и их конструкции весьма разнообразны.
Классификация и выбор теплоносителей.
Нагревание и охлаждение жидкостей, а так же конденсация паров, осуществляется в теплообменных аппаратах.

Теплоноситель, имеющий более высокую температуру называется нагревающим агентом, и более низкую — охлаждающим. В качестве прямых источников тепла используют дымовые газы (продукты сгорания топлива) и электроэнергию. Вещества, получающие тепло от прямых источников и отдающие его нагреваемой жидкости, называются промежуточными теплоносителями, к их числу относятся: водяной пар, горячая вода, высокотемпературные теплоносители (а именно перегретая вода, минеральные масла, органические жидкости и их пары, расплавленные соли, жидкие металлы). В качестве охлаждающих агентов применяют : воду, воздух.

Выбор теплоносителя зависит от требуемой температуры. Теплоноситель должен обеспечивать высокую интенсивность теплообмена при небольших расходах, он должен обладать малой вязкостью, но высокой плотностью, он должен быть не горюч, не токсичен, термически стоек, обладать антикоррозийными свойствами и вместе с тем должен быть доступен и дешев.

1). Вода. Наиболее рационально применять воду как теплоноситель при температурах до100 0 С, так как при создании высокого давления и более высоких температурах вода менее экономична по сравнению с другими теплоносителями. Коэффициент теплоотдачи воды () ниже чем у пара. Воду получают в водогрейных котлах, обогреваемых паром или топочными газами или в паровых водоподогревателях, которые называются Бойлеры.

Горячую воду как теплоноситель широко применяют для отопительных целей, подогрева сырьевых материалов.

27. Тепловой расчет теплообменных аппаратов

1. Составление теплового баланса (с целью определения требуемого для процесса количества тепла).

2. Рассчитывают средний температурный напор с учетом взаимной

3. По правилу аддитивности определяют коэффициент теплопередачи.

4. По основному уравнению теплопередачи рассчитывают необходимую поверхность теплообмена.

5. Рассчитывают необходимое число труб.

6. Рассчитывают поверхность оребрения.

7. Производят гидравлический расчет для выбора насоса.

8. Экономический расчет аппарата.
29. Классификация массообменных процессов.

1.Абсорбция— поглощение газового компонента из смеси газов жидким поглотителем, обратный процесс называется десорбция.

2.Экстракция— разделение гомогенных жидких смесей другой жидкостью, в которой одна из смесей растворяется, а остальные не смешиваются (не реагируют).

3.Перегонка и ректификация— это разделение гомогенной жидкой смеси путем перевода пар-жидкость. Перегонка- однократный переход. Ректификация- многократный переход. Продукт ректификации называется — ректификат.

4.Адсорбция-поглощение компонента газа, пара или жидкости твердым поглотителем, то есть переход распределяемого компонента из газовой или жидкой фазы в твердую. Обратный процесс-десорбция.

Если процесс адсорбции происходит с ионным обменом то он называется ионосорбция .

Если процесс адсорбции происходит с химической реакцией то он называется хемосорбция.

Пример адсорбции- (противогаз) активированный уголь, селикогель.

5.Кристаллизация— выделение твердой фазы из растворов или расплавов. Обратный процесс- растворение или расплавление.

6.Сушка— процесс удаление влаги из твердого материала путем ее испарения при повышенной температуре, обратный процесс- увлажнение.

Компонент, переходящий из одной фазы в другую называется распределяемым компонентом.

Распределяемое вещество внутри каждой фазы переносится путем диффузии, поэтому массообменные процессы часто называют диффузионными. Из теории переноса следует, что количество вещества, диффундирующее в пределах фазы прямо пропорционально поверхности раздела фаз и движущей силе переноса.

Движущей силой массообменных процессов является разность химических потенциалов, поскольку распределяемый компонент переносится от точки с большей концентрацией к точке с меньшей концентрацией; в газовой фазе может быть выражена через парциальные давления, либо для всех случаев- разность концентраций.

Любой массообменный процесс стремится к равновесию— когда движущая сила становится равной нулю. В массообмене принимают участие минимум две фазы и распределяемый компонент, который переносится из фазы в фазу.
2.2. Способы выражения состава фаз.

Концентрация распределяемого компонента в газовой фазе обозначается- ( ); в жидкой фазе или в твердой буквой-( ).

Концентрации бывают: массовые и мольные, мольные обозначаются чертой над знаком концентрации.

1.Объемные концентрации обозначаются буквой (С)- это есть масса распределяемого компонента приходящаяся на единицу объема фазы.

или

2.Массовая или мольная доля — обозначается ( )- это масса данного

компонента, отнесенная к массе всей фазы ()[], .

3.Относительные концентрации: Y,X- масса распределяемого компонента, отнесенная к массе носителя, то есть одной фазы, [],

Ф+С=К+2,
30. Равновесие при массообмене
При равновесии достигается определенная зависимость между предельными или равновесными концентрациями распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления при которых осуществляется процесс массопередачи. Равновесная концентрация обозначается (*) звездочкой.

В условиях равновесия некоторому значению (рабочей концентрации) отвечает строго определенная концентрация в другой фазе, которую обозначаем *. Соответственно концентрации отвечает равновесная концентрация *. В самом общем виде связь между концентрациями распределяемого вещества в фазах при равновесии выражается зависимостью: *= или *=. Любая из этих зависимостей изображается графически линией равновесия (1)-линия на рисунке.

Отношение концентраций фаз при равновесии называется коэффициентом распределения ( ).

Коэффициент распределения выражает тангенс угла наклона линии равновесия и для кривой линии равновесия, является величиной переменной.

= и называется рабочей линией. Рабочие концентрации распределяемого вещества не равны равновесным и в действующих аппаратах никогда не достигают равновесных значений.

ид функции = или уравнение рабочей линии в его общем виде, является одинаковым для всех массообменных процессов и получается из их материальных балансов.
Определение направленности массопереноса.

Распределяемое вещество всегда переходит из фазы, где его содержание выше равновесного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной. Направление переноса распределяемого вещества, то есть направление массопередачи, можно определить с помощью линии равновесия и рабочей линии.

Решение задач на теплообмен с использованием уравнения теплового баланса (методические рекомендации)

Разделы: Физика

Пособие рекомендовано учащимся, желающим получить практические навыки в решении задач на теплообмен, и может быть полезным для учителей и абитуриентов.

При соприкосновении тел, имеющих разные температуры, между этими телами происходит теплообмен. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, это объясняется так: молекулы более нагретого тела имеют большую кинетическую энергию, чем молекулы тела, менее нагретого. При “столкновениях” молекул соприкасающихся тел происходит процесс выравнивания их средних кинетических энергий. Молекулы более нагретого тела теряют часть своей кинетической энергии, при этом нагретое тело будет остывать. Кинетическая энергия молекул холодного тела возрастает, поэтому температура этого тела будет увеличиваться. В конечном итоге кинетические энергии молекул обоих тел сравняются, и температуры тел станут одинаковыми. На этом теплообмен прекращается.

Энергию, которую тело получает или отдаёт в процессе теплообмена, называют количеством теплоты (Q).

Количество теплоты, как и все другие виды энергии, измеряется в системе СИ в Джоулях: [Q] = Дж. (Здесь и в дальнейшем единицы измеряются в системе СИ.)

Нагревание или охлаждение

При нагревании или охлаждении тела количество теплоты, поглощаемое или выделяемое им, рассчитывается по формуле:

(t₂ – t₁) – разность температур тела,° С (или К);

с – удельная теплоёмкость вещества, из которого состоит тело,

Удельная теплоёмкость вещества – это количество теплоты, которое нужно сообщить одному килограмму данного вещества, чтобы увеличить его температуру на 1° С (или это количество теплоты, которое выделяет один килограмм данного вещества, остывая на 1° С).

Значения удельных теплоемкостей других веществ можно найти в справочниках, а также в школьном учебнике или задачнике.

При нагревании тела его внутренняя энергия увеличивается. Это требует притока энергии к телу от других тел. Значит, оно поглощает некоторое количество теплоты, принимая его от других тел, участвующих в теплообмене.

При охлаждении тела его внутренняя энергия уменьшается. Поэтому остывающее тело отдаёт кому-либо некоторое количество теплоты.

Обычно конечную температуру, установившуюся в результате теплообмена, обозначают греческой буквой (тэта).

В формуле (1) произведение cm для каждого конкретного тела есть величина постоянная. Её называют теплоёмкостью тела и обозначают С:

Размерность теплоемкости: Теплоемкость тела показывает, сколько энергии нужно подвести к данному телу, чтобы нагреть его на 1° С (или сколько энергии выделяет это тело, остывая на 1° С).

Теплообмен между телами, имеющими одинаковые температуры, не происходит, даже если контактируют вещества, находящиеся в разных агрегатных состояниях. Например, при температуре плавления (0° С) лёд и вода могут находиться бесконечно долго, при этом количество льда и количество воды останутся неизменными. Аналогично ведут себя пар и жидкость, находящиеся при температуре кипения. Теплообмен между ними не происходит.

Плавление или кристаллизация

Если при нагревании тела его температура достигнет температуры плавления, то начинает происходить процесс перехода этого вещества из твердого состояния в жидкое. При этом идут изменения в расположении и характере взаимодействия молекул. Температура при плавлении не изменяется. Это означает, что средние кинетические энергии молекул жидкости и твердого тела при температуре плавления одинаковы. Однако внутренняя энергия тела при плавлении возрастает за счет увеличения энергии взаимодействия молекул. Количество теплоты, поглощаемое телом при плавлении, рассчитывается по формуле

(3)

где m – масса тела, кг;

– удельная теплота плавления,

При кристаллизации, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается на величину и эта теплота данным телом выделяется. Она поглощается другими телами, участвующими в теплообмене.

Удельная теплота плавления показывает, сколько энергии нужно сообщить одному килограмму данного вещества, взятого при температуре плавления, чтобы полностью превратить его при этой температуре в жидкость (или сколько энергии выделяет 1 кг жидкости, взятой при температуре кристаллизации, если вся она при этой температуре полностью превратится в твёрдое тело).

Удельную теплоту плавления любого вещества можно найти в справочниках. Для льда же

Температура плавления у каждого вещества своя. Её также можно найти в справочниках. Важно подчеркнуть, что температура плавления вещества равна температуре кристаллизации этого же вещества. У льда t_пл = 0° С.

Кипение или конденсация

При достижении жидкостью температуры кипения начинает происходить другой фазовый переход – кипение, при котором расстояния между молекулами значительно увеличиваются, а силы взаимодействия молекул уменьшаются. Вся подводимая к жидкости теплота идет на разрыв связей между молекулами. При конденсации пара в жидкость, наоборот, расстояния между молекулами значительно сокращаются, а силы взаимодействия молекул увеличиваются. Для кипения жидкости энергию к жидкости нужно подводить, при конденсации пара энергия выделяется. Количество теплоты, поглощаемое при кипении или выделяемое при конденсации, рассчитывается по формуле:

где m – масса тела, кг; L – удельная теплота парообразования,

Удельная теплота парообразования показывает, сколько энергии нужно сообщить одному килограмму жидкости, взятой при температуре кипения, чтобы при этой температуре полностью превратить её в пар (для конденсации: сколько энергии выделяет один килограмм пара, взятого при температуре конденсации, полностью превращаясь в жидкость).

При одинаковом давлении температура кипения и температура конденсации одного и того же вещества одинаковы.

Температуры кипения и удельные теплоты парообразования также можно найти в справочниках. Для воды же они соответственно равны: рис. 9 (при нормальном атмосферном давлении).

Уравнение теплового баланса

Тела, участвующие в теплообмене, представляют собой термодинамическую систему. Термодинамическая система называется теплоизолированной, если она не получает энергию извне и не отдаёт её; теплообмен происходит только между телами, входящими в эту систему. Для любой теплоизолированной системы тел справедливо следующее утверждение: количество теплоты, отданное одними телами, равно количеству теплоты, принимаемому другими телами.

Это утверждение описывает частный случай закона сохранения и превращения энергии в применении к процессу теплообмена. А формула (5) является одним из видов уравнения теплового баланса.

При решении задач с помощью данного вида уравнения теплового баланса в формуле (1) в качестве t₂ следует брать большую температуру, а в качестве t₁ – меньшую. Тогда разность (t₂ – t₁) будет положительна и всё произведение cm(t₂–t₁) также будет положительным. Все теплоты, отданные и полученные, будут положительными.

Уравнение теплового баланса можно записать и в таком виде:

где n – количество тел системы.

Алгебраическая сумма всех количеств теплоты (поглощенных и выделенных) в теплоизолированной системе равна нулю.

Q₁, Q₂, …, Q_n – это теплоты, поглощаемые или выделяемые участниками теплообмена. Очевидно, что в этом случае какие-то теплоты должны быть положительны, а какие-то – отрицательны. При записи уравнения теплового баланса в виде (6) всегда t₂ – конечная температура, а t₁ – начальная.

Если тело нагревается, то разность (t₂ – t₁) положительна и все произведение cm(t₂ – t₁) положительно. То есть Q > 0 тогда, когда теплота к данному телу подводится.

А если t₂ 0; если тело выделяет энергию (кристаллизация, конденсация), то Q

	Проведём анализ: Вода и калориметр находились в тепловом равновесии, поэтому они имели одинаковую температуру: t₁ = t₂ = 20° С. При опускании в воду с температурой 20° С свинцового тела с температурой 90° С между водой и свинцом будет происходить теплообмен. Свинец будет остывать, а вода — нагреваться. В этом же процессе участвует и калориметр, который, как и вода, будет тоже нагреваться.
	Изменение температур тел с течением времени удобно изображать на графике зависимости t(t ). Отрезок АВ соответствует графику изменения температуры свинцового тела. Стрелка, идущая от него, показывает, что, остывая, свинец выделяет энергию Q₃.
Два параллельных отрезка СВ соответствуют графикам изменения температур калориметра и воды. Стрелки, идущие к ним, показывают, что для нагревания калориметра и воды требуется энергия Q₁ и Q₂, которую они поглощают.
Решим задачу с использованием уравнения теплового баланса в виде (5):

Решим задачу с использованием уравнения теплового баланса в виде (6):

Ответ: Вода нагреется до 24° С.

Предлагаю читателю самостоятельно сделать проверку размерности.

Тепловое равновесие и уравнение теплового баланса

Тела, температура которых отличается, могут обмениваться тепловой энергией. То есть, между телами будет происходить теплообмен. Самостоятельно тепловая энергия переходит от более нагретых тел к менее нагретым.

Что такое теплообмен и при каких условиях он происходит

Тела, имеющие различные температуры, будут обмениваться тепловой энергией. Этот процесс называется теплообменом.

Теплообмен – процесс обмена тепловой энергией между телами, имеющими различные температуры.

Рассмотрим два тела, имеющие различные температуры (рис. 1).

Тело, имеющее более высокую температуру, будет остывать и отдавать тепловую энергию телу, имеющему низкую температуру. А тело с низкой температурой будет получать количество теплоты и нагреваться.

На рисунке, горячее тело имеет розовый оттенок, а холодное изображено голубым цветом.

Когда температуры тел выравниваются, теплообмен прекращается.

Чтобы теплообмен происходил, нужно, чтобы тела имели различные температуры.

Когда температура тел выравняется, теплообмен прекратится.

Тепловое равновесие — это состояние, при котором тела имеют одинаковую температуру.

Уравнение теплового баланса и сохранение тепловой энергии

Когда тело остывает, оно отдает тепловую энергию (теплоту). Утерянное количество теплоты Q имеет знак «минус».

А когда тело нагревается – оно получает тепловую энергию. Приобретенное количество теплоты Q имеет знак «плюс».

Эти факты отражены на рисунке 2.

Закон сохранения тепловой энергии: Количество теплоты, отданное горячим телом равно количеству теплоты, полученному холодным телом.

Примечание: Существует и другая формулировка закона сохранения энергии: Энергия не появляется сама собой и не исчезает бесследно. Она переходит из одного вида в другой.

Уравнение теплового баланса

Тот факт, что тепловая энергия сохраняется, можно записать с помощью математики в виде уравнения. Такую запись называют уравнением теплового баланса.

Запишем уравнение теплового баланса для двух тел, обменивающихся тепловой энергией:

(large Q_<text<остывания горяч>> left( text <Дж>right) ) – это количество теплоты горячее тело теряет.

(large Q_<text<нагревания холод>> left( text <Дж>right) ) – это количество теплоты холодное тело получает.

В левой части уравнения складываем количество теплоты каждого из тел, участвующих в теплообмене.

Записываем ноль в правой части уравнения, когда теплообмен с окружающей средой отсутствует. То есть, теплообмен происходит только между рассматриваемыми телами.

В некоторых учебниках применяют сокращения:

[large Q_ <1>+ Q_ <2>= 0 ]

Примечание: Складывая два числа мы получим ноль, когда эти числа будут:

равными по модулю и
имеют различные знаки (одно число — знак «плюс», а второе – знак «минус»).

Если несколько тел участвуют в процессе теплообмена

Иногда в процессе теплообмена участвуют несколько тел. Тогда, для каждого тела нужно записать формулу количества теплоты Q. А потом все количества теплоты подставить в уравнение для теплового баланса:

[large boxed < Q_<1>+ Q_ <2>+ Q_ <3>+ ldots + Q_ = 0 > ]

Q для каждого нагреваемого тела будет обладать знаком «+»,
Q для каждого охлаждаемого тела — знаком «-».

Пример расчетов для теплообмена между холодным и горячим телом

К горячей воде, массой 200 грамм, имеющей температуру +80 градусов Цельсия, добавили холодную воду, в количестве 100 грамм при температуре +15 градусов Цельсия. Какую температуру будет иметь смесь после установления теплового равновесия? Считать, что окружающая среда в теплообмене не участвует.

Примечание: Здесь мы рассматриваем упрощенную задачу, для того, чтобы облегчить понимание закона сохранения энергии. Мы не учитываем в этой задаче, что вода содержится в емкости. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

При решении других задач обязательно учитывайте, что емкость, в которой будет содержаться вещество, имеет массу. И часть тепловой энергии будет затрачиваться на то, чтобы изменить температуру емкости.

Решение:

В условии сказано, что окружающая среда в теплообмене не участвует. Поэтому, будем считать рассматриваемую систему замкнутой. А в замкнутых системах выполняются законы сохранения. Например, закон сохранения энергии.

Иными словами, с сосудом и окружающим воздухом теплообмен не происходит и, все тепловая энергия, отданная горячей водой, будет получена холодной водой.

1). Запишем уравнение теплового баланса, в правой части которого можно записать ноль:

2). Теперь запишем формулу для каждого количества теплоты:

Примечания:

(large c_<text<воды>> ) – удельную теплоемкость воды находим в справочнике;
Массу воды переводим в килограммы;
Горячая вода остывает и отдает тепловую энергию. Поэтому, разность (large (t_<text<общ>> — t_<text<горяч>> ) ) будет иметь знак «минус», потому, что конечная температура горячей воды меньше ее начальной температуры;
Холодная вода получает тепловую энергию и нагревается. Из-за этого, разность (large (t_<text<общ>> — t_<text<холодн>> ) ) будет иметь знак «плюс», потому, что конечная температура холодной воды больше ее начальной температуры;

3). Подставим выражения для каждого Q в уравнение баланса:

4). Для удобства, заменим символы числами:

[large 4200 cdot 0,2 cdot (t_<text<общ>> — 80 ) + 4200 cdot 0,1 cdot (t_<text<общ>> — 15 ) = 0 ]

[large 840 cdot (t_<text<общ>> — 80 ) + 420 cdot (t_<text<общ>> — 15 ) = 0 ]

Раскрыв скобки и решив это уравнение, получим ответ:

Ответ: Температура смеси после прекращения теплообмена будет равна 58,33 градуса Цельсия.

Задача для самостоятельного решения:

В алюминиевом калориметре массой 100 грамм находится керосин массой 250 грамм при температуре +80 градусов Цельсия. В керосин поместили свинцовый шарик, массой 300 грамм. Начальная температура шарика +20 градусов Цельсия. Найдите температуру тел после установления теплового равновесия. Внешняя среда в теплообмене не участвует.

Примечание к решению: В левой части уравнения теплового баланса теперь будут находиться три слагаемых. Потому, что мы учитываем три количества теплоты:

(large Q_ <1>) – охлаждение алюминия от температуры +80 градусов до конечной температуры;
(large Q_ <2>) – охлаждение керосина от температуры +80 градусов до конечной температуры;
(large Q_ <3>) – нагревание свинца от температуры +20 градусов до конечной температуры;

А справа в уравнение теплового баланса запишем ноль. Так как внешняя среда в теплообмене не участвует.

источники:

http://urok.1sept.ru/articles/103594

http://formulki.ru/molekulyarka/teplovoe-ravnovesie-i-uravnenie-teplovogo-balansa

Источник

Вопросы по ПАХТ и ответы

Ответы на тесты по ПАХТ

Решение задач на теплообмен с использованием уравнения теплового баланса (методические рекомендации)

Плавление или кристаллизация

Кипение или конденсация

Тепловое равновесие и уравнение теплового баланса

Что такое теплообмен и при каких условиях он происходит

Уравнение теплового баланса и сохранение тепловой энергии

Уравнение теплового баланса

Если несколько тел участвуют в процессе теплообмена

Пример расчетов для теплообмена между холодным и горячим телом

Задача для самостоятельного решения:

Новое и интересное на сайте: