Ответы на экзамен ПАХТ. 1. Классификация основных процессов химической технологии может. В зависимости от основных законов, определяющих скорость процессов

• Название: 1. Классификация основных процессов химической технологии может. В зависимости от основных законов, определяющих скорость процессов
• Анкор: Ответы на экзамен ПАХТ.doc
• Дата: 05.01.2018
• Размер: 1.17 Mb.
• Имя файла: Ответы на экзамен ПАХТ.doc
• Тип: Документы; #13688
• страница: 4 из 5

Теплосодержание или энтальпия влажного воздуха выражается суммой энтальпий 1кг сухого воздуха () и водяных паров () содержащихся в нем.



т.к. теплоемкость воздуха , а теплоемкость водяного пара . Водяной пар находится в процессе сушки в перегретом состоянии в смеси с воздухом, тогда



- энтальпия перегретого пара при 0⁰С (=2493 кДж/кг)



Температура сухого термометра- обозначается буквой ( или ),это та температура, которая вокруг нас.

Температура мокрого термометра- температура адиабатического насыщения (т.е. без теплообмена с окружающей средой) или это температура испарения воды со свободной поверхности (обозначается ).

Потенциал сушки- обозначается (ж) это разность между температурой воздуха () и температурой мокрого термометра (), характеризует способность воздуха поглощать влагу из материала.

Ж=-.

Температура точки росы () -это температура насыщения воздуха при постоянном влагосодержании.

Парциальное давление влаги- это давление, которое бы создавали пары влаги, если бы эти пары занимали объем ,занимаемый паро-воздушной смесью.

Основные приборы, с помощью которых измеряют параметры воздуха: (барометры, термометры, психрометры, гигрометры, самопишущие приборы- барографы, термографы).
диаграмма Рамзина.

В1818 году Леонид Константинович Рамзин свел параметры влажного воздуха в термодинамическую диаграмму, которой и пользуются сейчас.

По оси ординат- откладывается энтальпия под углам 135⁰. На оси абсцисс откладывается влагосодержание (). Для удобства работы, диаграмма была развернута как будто построена в обычных декартовых координатах.

Перпендикулярно оси абсцисс находятся линии постоянного влагосодержания (). Кривая линия, соответствующая =100%, делит диаграмму на2 части: выше линии насыщения располагаются линии относительной влажности. В нижней части диаграммы проведена ось парциальных давлений, шкала парциальных давлений находится справа внизу, кроме этого на диаграмме на оси ординат нанесены изотермы сухого термометра (под некоторым углом).

При (- t кипения воды при нормальном давлении) давление насыщенного пара становится равным барометрическому давлению и относительная влажность перестает изменяться по криволинейному закону, она изменяется параллельно линиям влагосодержания.

Выше линии =100%- область ненасыщенного воздуха, ниже -пересыщенного воздуха.

Линия, соответствующая =100% называется линией насыщения.

Зная 2 любых параметра, с помощью диаграммы можно определить все остальные.
36. Виды связи влаги с материалом.

Структура материала, его физико-химические свойства предопределяют форму связи влаги с ним. По величине энергии связи влаги со скелетом материала П.А. Ребиндер различает химически, физико-химически и физико-механически связанную влагу (в порядке уменьшения энергии связи).

Химически связанная влага входит в состав молекул вещества и удерживается молекулярными или ионными связями.

Это наиболее прочносвязанная влага, удаление которой приводит к изменению химического состав вещества. Химически связанная влага при сушке из материала не удаляется.

Физико-химечески связанная влага удерживается на поверхности капилляров адсорбционными силами. Первый мономолекулярный слой наиболее прочно удерживается на поверхности, а по мере удаления от него адсорбционные силы уменьшаются и связь последующих слоев влаги с материалом ослабевает.

К физико-механически удерживаемой влаге относят влагу, заполняющую крупные капилляры при непосредственном контакте материала с жидкостью, и влагу смачивания. Физико-механически удерживаемая влага имеет наименьшую энергию связи с материалом и легко удаляется при сушке.

Изотерма сушки.

Изотерма сушки - это равновесная кривая, выражаемая зависимостью относительной влажности окружающей среды от влажности материала.

В сушильный шкаф помещают материал определенной влажности и достигают состояния равновесия с окружающей средой, определяют равновесную влажность воздуха. Затем изменяют влажность либо воздуха, либо материала и аналогично добиваются равновесия.



- относительная влажность воздуха;

- относительная влажность материала.

Эта линия ограничивает 3 зоны:

Зона 1 - удаления свободной влаги (свободная влага удаляется при любых значениях влажности материала и влажности воздуха ( близкой к 100%)

Зона 2 - удаления связанной влаги (связанная влага удаляется в том случае, если влажность материала больше равновесной, а влажность воздуха меньше равновесной, в противном случае происходит не сушка, а увлажнение).

Зона 3 - зона увлажнения.

Сушка длится до достижения состояния равновесия, т.е. равенства парциальных давлений влаги над материалом и парциального давления в окружающей среде.

Выделим точку А на графике.

- равновесная влажность материала,

- влажность материала в точке А,

- равновесная влажность воздуха,

-влажность воздуха в точке А.

Если , а - точка А лежит во 2 зоне, идет процесс сушки.

Если , а , то точка лежит в зоне 3, идет процесс увлажнения.

Изотерма сушки является геометрическим местом точек равновесных гигроскопических состояний (материалы, которые впитывают влагу). При изменении влажности материала от до - материал содержит свободную влагу () и находится во влажном состоянии. При изменении влажности до материал содержит связанную влагу () и находится в гигроскопическом состоянии. Точка В называется гигроскопической, а соответствующая ей влажность ()- гигроскопической влажностью. Гигроскопическая влажность () находится на границе свободной и связанной влаги в материале.

Кинетические кривые.
К ним относятся зависимости: влагосодержание материала от времени, скорости сушки от времени и температуры материала от времени.

- влагосодержание материала;

- скорость сушки ;

- температура материала.

Процесс от точки О до точки А- это подогрев материала, при этом влагосодержание материала практически неизменно, скорость сушки возрастает, - повышается до температуры мокрого термометра (). В точке А начинается первый период сушки - удаление свободной влаги с поверхности материала. В первом периоде сушки (АВ)- влагосодержание уменьшается по линейному закону, скорость сушки - постоянна и равна термометра. В точке В начинается удаление связанной влаги, скорость сушки начинает уменьшаться, влагосодержание изменяется по криволинейному закону, это связано с тем, что связанная влага сначала подается из внутренних слоев материала к поверхность и лишь затем переходит в окружающую среду, температура материала начинает возрастать. В точке С наступает равновесие в поверхностном слое материала, когда влага может поступать, как изнутри материала, так и из окружающей среды. В точке С заканчивается удаление свободной влаги. В точке Д сушка прекращается при этом скорость равна нулю, температура материала достигает температуры окружающей среды, т.е. температуры сухого термометра (), а значит равен нулю потенциал сушки, влагосодержание достигает равновесного значения по всему объему материала.

В первом периоде сушки скорость процесса лимитируется (или определяется) скоростью внешней диффузии влаги с поверхность в окружающую среду.

Во втором периоде скорость лимитируется внутренней диффузией влаги.
37-38. 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 до100⁰С, 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.

2). Водяной пар. Основные достоинства водяного пара - высокие теплоемкость и теплота конденсации ( = 2260кДж/кг при давлении 1ат.), а также простота получения и транспортировки к месту потребления, низкая стоимость. Коэффициент теплоотдачи водяного пара , поэтому у него очень мало термическое сопротивление, что позволяет проводить процесс на малой поверхности теплообмена. К достоинствам водяного пара относятся: постоянство температуры, пожаробезопасность, высокий К.П.Д. паросиловых установок (88%). Основной недостаток - быстрый рост давления при повышение его температуры насыщения. Так для получения пара с необходимо давление 1.6МПа, а 300⁰С-10МПа.

Водяной пар бывает : глухой (тепло отдается через разделяющую стенку) и острый (при непосредственном контакте ).

Также водяной пар может быть насыщенным (который находится в динамическом равновесии с жидкостью). Он может быть сухим и влажным. Сухой насыщенный пар не содержит в себе капельной жидкости. Влажный насыщенный пар представляет собой смесь пара с мельчайшими капельками воды. Перегретый пар получают за счет дополнительного подвода тепла к сухому насыщенному пару в пароперегревателе.

3). Горячий воздух, топочные газы. Чистый горячий воздух или топочные газы в смеси с воздухом широко применяются как теплоносители для подогрева материала, тепловой обработки бетонов и в сушильных процессах. В зависимости от назначения рабочих температур процессов, температура теплоносителей может находиться в пределах 100800⁰С.

Получают теплоносители путем нагрева атмосферного воздуха в паровых

или огневых калориферах. Топочные газы получают сжиганием твердого, жидкого или газообразного топлива и последующего смешения продуктов горения с атмосферным воздухом до заданных температур. У топочных газов коэффициент теплоотдачи невелик , невысокая теплоемкость, поэтому их расход велик, отсюда велики затраты на транспортировку. Температур топочных газов достигает 1000 -1500⁰С. Более оптимально использовать отходящие газы.

4).Высокотемпературные теплоносители:

а). Перегретая вода - перегрев осуществляют под давлением (атм.,

= 374⁰C) =. Температура нагрева этой водой до350⁰С

б). Минеральные масла. Предел нагрева масел 200300⁰С,

(машинное, подсолнечное). Низкий коэффициент теплоотдачи ; ( снижается при окислении и термическом разложении масел).

Недостаток: пары токсичны.

в).