Вопросы к экзамену. Уравнение Навье Стокса
 Скачать 17.36 Kb.
|
|
Основы теории явлений переноса количества движения, теплоты и массы в процессах химической технологии. Основное балансовое соотношение. Уравнения неразрывности потока и расхода. Объемный и массовый расход жидкости. Дифференциальное уравнение движения несжимаемой жидкости (уравнение Навье – Стокса). Гидростатика. Идеальная жидкость. Уравнение Эйлера и основное уравнение гидростатики. Уравнение поверхности уровня. Давление и поверхности уровня в покоящемся сосуде. Силы давления на дно и боковые стенки сосуда. Гидродинамика и гидродинамические процессы. Основные понятия. Задачи гидродинамики. Уравнения Бернулли для идеальной жидкости. Потерянный напор при течении реальных жидкостей. Уравнение равномерного движения (Дарси– Вейсбаха). Коэффициент гидравлического сопротивления λг. Геометрическое и физическое подобие. Масштабные преобразования. Основы теории физического и математического моделирования процессов химической технологии. Критерии подобия в гидродинамике: Гомохронности, Эйлера, Фруда и Рейнольдса. Зависимость Eu (коэффициента λг) от числа Рейнольдса. Опыт Рейнольдса. Ламинарный режим. Скорость и расход. Турбулентный режим. Общая картина течения. Профиль скорости. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от критерия Рейнольдса. Верхний и нижний автомодельные режимы. Расчёт трубопроводов. Местные сопротивления. Трубопроводы простые и сложные. Задачи эксплуатации и проектирования при расчёте трубопроводов. Расчёт простого трубопровода. Расчёт сложного (разетвлённого) трубопровода. Пути решения задач эксплуатации и проектирования. Истечение при постоянном напоре. Скорость истечения и расход через отверстие. Истечение при переменном напоре. Время опорожнения сосудов различной формы. Характеристики ньютоновских и неньютоновских жидкостей по диаграмме сдвига: бингамовских, псевдопластичных и дилатантных. Гидравлика дисперсных систем. Общая характеристика дисперсных систем с твёрдой фазой. Порозность слоя и средний диаметр частиц. Сопротивление неподвижного слоя (формула Эргана). Псевдоожиженный слой. Кривые псевдоожижения. Сопротивление псевдоожиженного слоя. Вывод формулы Тодеса для скорости начала псевдоожижения. Скорость витания одиночной частицы. Гидромеханические процессы. Методы разделения жидких и газовых неоднородных систем. Осаждение. Характеристики разделяемой системы. Производительность. Конструкции и расчёт отстойников: вертикальных и горизонтальных, периодических и непрерывного действия. Центробежное осаждение Принцип работы и конструкции центрифуг. Расчёт времени осаждения частиц в поле центробежных сил. Производительность центрифуг. Циклоны. Фильтрование. Устройство и работа фильтров. Основное уравнение фильтрования. Фильтрование при постоянной движущей силе и при постоянной скорости фильтрования. Определение параметров процесса фильтрования. Фильтрование в поле центробежных сил. Перемешивание в жидких средах. Цели процесса перемешивания. Способы перемешивания. Пневматическое перемешивание. Циркуляционное перемешивание. Перемешивание лопастными мешалками. Расчёт мощности на перемешивание для лопастей различной конфигурации. Перемещение жидкостей и газов. Классификации насосов. Основные характеристики насосной установки: производительность, напор, мощность. Поршневые насосы. Принцип действия и классификация. Производительность. Диаграмма подачи. Неравномерность подачи. Работа воздушных колпаков. Предельная высота всасывания поршневыми насосами Регулирование производительности. Центробежные насосы. Устройство и принцип работы. Основное уравнение центробежного насоса. Напор. Направление лопаток рабочего колеса. Производительность центробежных насосов. Частная характеристика центробежного насоса (зависимость напора от производительности). Рабочая точка. Законы пропорциональности. Последовательная и параллельная работа двух насосов. Предельная высота всасывания. Явление кавитации. Законы переноса тепла. Теория теплового подобия. Назначение, классификация и схемы теплообменных аппаратов. Промышленные способы подвода и отвода тепла в химической аппаратуре. Конструктивный и поверочный расчёты теплообменных аппаратов. Основы теории теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Теплопередача через одно- и многослойные плоские стенки. Теплопередача от конденсирующегося пара к потоку теплоносителя, не изменяющего своё агрегатное состояние. Теплопередача от конденсирующего пара к кипящей жидкости. Естественная и вынужденная конвекция. Выпаривание. Физико – химические основы процесса выпаривания. Типовая схема однокорпусной выпарной установки с барометрическим конденсатором смешения и принцип расчёта основных технологических и конструктивных параметров аппарата. Многокорпусная выпарная установка, принципиальная схема и расчёт основных технологических и конструктивных параметров аппаратов. Энергосбережение при выпаривании. Выпарные аппараты с частичным т полным тепловым насосом. Работа барометрического конденсатора смешения. Основы теории массопередачи. Классификация массообменных процессов. Конструкции массообменных аппаратов: тарельчатые и насадочные. Концентрации: массовые и мольные; абсолютные и относительные. Правило перевода из одних в другие. Концентрационный треугольник. Его свойства. Правило сложения и вычитание смесей. Фазовое равновесие в диаграмме у – х и в треугольной диаграмме. Направление и движущая сила массообменного процесса. Основное уравнение массопередачи. Расчёт потока вещества по известным потокам фаз и концентрациям. Уравнение рабочих линий при прямоточном и противоточном движении фаз. Графический способ определения числа теоретических ступеней. Аналитический расчёт числа теоретических ступеней при прямой линии равновесия. Типы тарелок: колпачковая, ситчатая, клапанная. К.п.д. тарелок. Методы расчета массообменной аппаратуры. Расчёт высоты тарельчатых колонн. Расчёт насадочных массообменных аппаратов. Общий путь расчёта высоты насадочных аппаратов. Двухплёночная теория массопередачи. Определение коэффициентов массопередачи Кх и Ку при известных коэффициентах массоотдачи в фазах βх и βу. Подходы к расчёту коэффициентов массоодачи β. Расчёт средней движущей силы процесса массопередачи в общем случае (кривая линия равновесия) и при прямой линии равновесия. Расчёт поперечного сечения массообменного аппарата. Массообменные процессы и аппараты в системах со свободной границей раздела фаз. Процессы перегонки (дистилляция и ректификация). Фазовое равновесие жидкость – пар для жидких бинарных смесей. Идеальные смеси с полной взаимной растворимостью компонентов. Закон Рауля. Диаграмма Р–х, у. Диаграммы t – х, у и у – х. Влияние давления на фазовое равновесие. Относительная летучесть. Фазовое равновесие реальных жидких бинарных смесей. Диаграммы Р – х, у; t – х, у и у – х для азеотропообразующих смесей. Фазовое равновесие для жидкостей с полной и частичной взаимной нерастворимостью. Диаграммы Р – х, у; t – х, у и у – х. Дистилляция. Простая постепенная дистилляция. Материальный расчёт простой дистилляции. Тепловой расчёт процесса простой постепенной дистилляции. Непрерывная дистилляция (однократное испарение). Материальный расчёт. Дистилляция с дефлегмацией. Ректификация. Сущность процесса. Варианты проведения периодической ректификации. Непрерывная ректификация бинарных смесей. Принцип работы ректификационной колонны. Расчёт укрепляющей части колонны. Рабочая линия. Минимальное флегмовое число. Выбор рабочего флегмового числа. Расчёт колонны. Рабочая линия процесса. Характерные точки пересечения этой линии. Определение числа тарелок и основных размеров колонны. Тепловой расчёт ректификационной колонны непрерывного действия. Ректификация. Уравнение тарелки питания. Определение высоты укрепляющей и отгонной части колонны (точки пересечения рабочих линий). Абсорбция. Требования к абсорбенту. Равновесие при абсорбции. Влияние температуры и давления. Неизотермическая абсорбция. Абсорбция с рециркуляцией абсорбента и газа. Экстракция. Основные понятия. Требования к экстрагенту. Схемы проведения процессов. Конструкции экстракторов. Расчёты процессов однократной, порционной (дробной) и противоточной экстракции при полной взаимной нерастворимости разбавителя и экстрагента. Расчёт процессов экстракции при частичной взаимной растворимости разбавителя и экстрагента. Равновесие в треугольной диаграмме. Однократная и порционная экстракции. Расчёт числа ступеней при непрерывной противоточной экстракции. Массообменные процессы в системах с неподвижной поверхностью контакта фаз. Выщелачивание (экстракция из твёрдых тел). Конструкции аппаратов и схемы проведения процессов. Физический смысл и построение. Линии нижнего продукта (потока). Расчёт процессов однократного, порционного и противоточного выщелачивания. Кристаллизация. Диаграммы равновесия фаз. Материальный и тепловой расчет процесса. Фракционная кристаллизация. Выпарная и Вакуум-выпарная кристаллизация. Мембранные процессы разделения. Классификация мембран. Конструктивное оформление и способы организации процесса. Механизмы переноса вещества через мембраны различных типов. Математическое описание и построение процесса в x-y диаграмме |