Кинетические закономерности основных процессов химической технологии

Без знания кинетических закономерностей процессов не представляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.

Закономерности всех процессов могут быть сформулированы в виде общего закона:скорость(интенсивность) процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению:

Соотношение напоминает известный из физикизакон Ома: ток в цепи (количество электронов q, протекающих по сечению проводника Fза время ) прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи

.

Подобные соотношения для изучаемых нами процессов можно выразить следующим образом:

для гидромеханических - ,

тепловых - ,

массообменных процессов -

гдеk₁, k₂, k₃ – коэффициенты скорости процессов;

–площадь сечения аппарата, поверхность теплообмена, поверхность контакта фаз;

–объем реактора;

, , –движущие силыпроцессов: гидромеханического – разность давлений, теплового – разность температур, массообменного – разность концентраций, соответственно;

Коэффициенты скорости зависят главным образом от скорости движения потоков материалов, поэтому вывод всех химических закономерностей основывается на законах движения материальных потоков – на гидродинамике.

Изучение законов движения реальных газов и жидкостей даёт возможность познать не только эти законы, но и усвоить метод изучения таких сложных технологических процессов, как теплопередача и тепло-массообмен.

Современный опыт изучения сложных технологических процессов, разработанный школой отечественных учёных, созданной В. М. Кирпичевым, объединяет теоретический анализ с практическим опытом. Описывающие процесс дифференциальные уравнения, которые выводятся теоретическим путём, на основе теории подобия преобразуются в обобщённые (критериальные) уравнения. Эти уравнения затем по опытным данным приводятся к удобному расчётному виду. Основы теории подобия широко используютсяв дальнейшем при изучении всех химико-технологических процессов. При изучении всех процессов применяется один и тот же математический аппарат – однотипные дифференциальные и критериальные уравнения.