Классификация основных процессов химической технологии.
Современная химическая технология изучает процессы производства различных кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, продуктов переработки нефти и каменного угля, органических соединений, полимеров и др. Однако, несмотря на огромное разнообразие химических продуктов, получение их связано с проведением ряда однотипных процессов (перемещение жидкостей и газов, нагревание и охлаждение, сушка, химическое взаимодействие и.т.д.). Итак, в зависимости от законов, определяющих скорость протекания процессов, они могут быть объединены в следующие группы:
Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидромеханики. Сюда относятся транспортирование жидкостей и газов, получение и разделение неоднородных систем и др.
Тепловые процессы, скорость которых определяется законами переноса теплоты (охлаждение и нагревание жидкостей и газов, конденсация паров, кипение жидкостей и т.п.).
Массообменные процессы, скорость которых определяется законами переноса массы из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз (абсорбция, адсорбция, экстракция, перегонка жидкостей, сушка и др.)
Химические процессы, скорость которых определяется законами химической кинетики.
Механические процессы, которые описываются законами механики твердых тел (измельчение, сортировка, смешение твердых материалов и др.).
Перечисленные процессы составляют основу большинства химических производств и поэтому называются основными (типовыми) процессами химической технологии.
ПАХТ изучает первые три группы, четвертую группу изучает дисциплина ОХТ, пятая группа – предмет специальных дисциплин профилирующих кафедр.
В зависимости от того, изменяются или не изменяются во времени параметры процессов (скорости движения потока, температура, давление и.т.д.) их подразделяют на стационарные (установившиеся) и нестационарные (неустановившиеся). Если обозначить какой-нибудь параметр через U, тогда:
-стационарный процесс U(x,y,z)
-нестационарный процесс U(x,y,z,)
Периодический процесс характеризуется единством места проведения его отдельных стадий. Процесс нестационарный.
Непрерывный процесс характеризуется единством времени протекания всех его стадий. Процесс установившийся (стационарный).
Встречаются комбинированные процессы - отдельные стадии проводятся непрерывно, отдельные периодически.
Однако курс ПАХТ построен не как изложение отдельных вышеперечисленных групп. Общетеоретические основы химической технологии изучаются отдельно, далее излагаются типовые процессы и аппараты химической технологии.
Гипотеза сплошности среды.
Жидкая среда заполняет тот или иной объем без каких-либо свободных промежутков, сплошным образом, или является сплошной средой. При описании таких сред предполагают, что они состоят из частиц. Причем под частицей сплошной среды подразумевают не любую сколь угодно малую часть ее объема, а весьма небольшую его часть, содержащую внутри себя миллиарды молекул. В общем случае минимальная цена деления макроскопического масштаба пространственной Δl или временной Δt координаты должна быть достаточно малой, чтобы пренебречь изменением макроскопических физических величин в пределах Δl или Δt, и достаточно большой, чтобы, пренебречь флуктуациями микроскопических величин, полученных осреднением этих величин по времени Δt или объему частицы Δl3. Выбор минимальной цены деления макроскопического масштаба определяется характером решаемой задачи.
Движение макроскопических объемов среды приводит к переносу массы, импульса и энергии.