Кинетические закономерности основных технологических процессов

Особое значение имеет изучение кинетических закономерностей процессов, так как без знання их не представляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.

Кинетические закономерности перечисленннх выше групп основных технологических процессов могут быть сформулированны в виде общего закона: скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению. Назвавивеличину, обратную сопротивлению, коэффициентом скорости, запишем основные кинетические уравнения.

Для движения потока материалов (жндкости или газа) через аппарат:

(4.1)

где V — обгем протекающей жидкости; f— площадь сечения аппарата; τ — время; К₁ — коэффициент скорости процесса (величина, обратная гидравлическому сопротивлению R₁); ΔP — перепад давлення в аппарате. Для движения (переноса) тепла:

(4.2)

где Q — количество переданного тепла; F — поверхность теплообмена; τ — время; К₂ — козффициент теплопередачи (величина, обратная термическому сопротивлению R₂); Δt — средняя разность температур между обменивающимися теплом материалами. Для переноса вещества из одной фазы в другую:

(4.3)

где М — количество вещества, перенесенного из одной фазы в другую; Р — поверхность контакта фаз; τ — время; К₃ — козффициент массопередачи (величина, обратная диффузионному сопротивлению R₃); Δс — разность концентраций вещества в фазах.

Козффициенты скорости различннх процессов зависят главным образом от условий движения потоков материалов, поэтому вывод всех кинетических закономерностей основывается на законах движения материальных потоков.

Изучение законов движения реальных газов и жидкостей дает возможность познать не только эти законы, но попутно усвоить и метод изучения таких сложных технологических процессов, как теплообмен и массообмен. Все это является предметом изучения инженерного курса «Процессы и аппараты» (см., например, [1, 3, 4] и, естественно, в настоящем пособии не рассматривается.

Современный метод изучения сложных технологических процессов, разработанный школой отечественных ученых, объединяет теоретический анализ с практическим опытом. Описивающие процесе дифференциальние уравнения, которые выводятся теоретическим путем, на основе теории подобия преобразовиваются в обобщенные (критериальные) уравнения. Последние по опытным данннм приводятся к расчетному виду.