Материалды жне жылулы баланс

Зертханалы жмыс №1

Таырыбы: ауіпсіздік техникасы. Материалды жне жылулы баланс

Жмысты масаты: Саталу задарымен (энергия, масса, озалыс саны) танысу. Материалды жне жылулы баланс ру принциптерін мегеру

 

Зертханадаы ауіпсіздік техникасы.

Нтижесінде студент келесі сратарды мегеру ажет.

1. Материалды баланс.

2.Термодинамиканы бірінші заы (энергияны саталу заы).

3. Жылулы баланс жне озалыс саны.

 

Жмысты теориялы негізі

 

Массаны, энергияны, озалыс саныны саталу

р бір ылыми жмыс белгілі теориялы фундаментке негізделеді, материалды методологиялы жне логикалы жеткізуге баытталан.

ылымны теорилы аидалы негізі туралы тсінік жне химиялы технологияны аппараттарында табиатты келесі негізгі задары олданылады.

1. Массаны, энергияны, импульсты саталу задары тек ана келесі згеріске шырайды, масса, энергия, импульс шамасы жйе ішінде згеріссіз алады (соы мн батапы мнге те). Саталу задары келесі тедеумен жазылады (мысалы, жылулы жне материалды), оларды мні химиялы-технологиялы процесті тжірибесіні негізгі блігі.

2. Термодинамиканы тепе-тедік заы кез келген субстанцияда (масса, энергия, импульс) тасымалданып з шегіне жетеді. Жйені кері ауысу болмайтын кйі тепе-тедік деп атайды. Тепе-тедік заы Генри, Рауль жне т.б. задарымен сипатталады.Тепе-тедік заын білу химиялы-технологиялы процесс кезіндегі сараптаманы талдау кезінде маызды роль атарады.

3. Массаны, энергияны жне импульс тасымалдауды задары кездесетіні онымен тасымалдауды потенциалды градиентпен туелділікте болуы субстанциялардан кез келген ауысу аынны массаа, энергияа немесе импульса атысты анытап жатыр. Потенциалды тасымалдау кезіндегі массаны тасымалдаушы тыызды (р) немесе концентрация (С), энергияны тасымалдаушы – энтальпия (срt), импульс пен озалыс саныны тасымалдаушысы сйыты клемі (w).

Тасымалдау заы химиялы – технологиялы процесті арындылыын анытайды жне осы процестегі аппараттарды німділігін анытайды.

Аталан задар технологиялы процесті гидромеханикалы, жылулы жне массаалмасу процестеріні негізін райды. Химиялы-технологиялы процестерді арастыранда, оан химиялы кинетика заын осу ажет.

Процесс жне аппараттарды есептеуді жалпы принципі

Процесс жне аппараттарды есептеу келесі масаттардан трады:

- аппаратты негізгі лшемдерін алу;

- процеске ажетті энергияны есептеу;

- аппарат жмысына тиімді режимді орнату;

- шектік (тепе-тедік) кйін анытау шарты.

Кбіне химиялы-технологиялы процесте барлы заттар озалыста болады немесе аында болады. Аын кезінде кеістікте ортада араласады Кбіне инженер-технолог конвективті аынмен жмыс жасайды, ол кшті серінен озалыса енеді. Егер конвективті аын бірлік аудана енсе, онда ол конвективті аынны тыыздыына тасымалданады.Аынны тыыздыы векторлы шама, оны баыты аыны озалыс баытымен баыттас; аын тыыздыыны лшемі [q] = [ед. количества/м2•с)].

Кез келген жйені сипаттау шін ш аын жеткілікті: масса (немесе компонент), жылулы(немесе энтальпия) жне импульс.

Материалды жне жылулы баланс

Массаны, энергияны, импульсты саталу задары кбінесе бірге арастырылады. Сондытан оларды рылан тедеулері сас болу ажет. Кез келген процесті есебі материалды жне энергетикалы (жылулы) баланс рудан басталады.

Материалды баланс.Химиялы-технологиялы процеске атысатын заттардан материалды балансты келесідей ажыратады: 1) жалпы зат бойынша; 2) жеклеп –бір компонент шін; 3) элементті – химиялы элемент жне бос радикал шін (мысалы, оттек балансы, кміртек, сутек, бензол саинасы шін жне т.б.).

Кбіне инженерлік есеп екі дістен трады. Кез келгенхимиялы-технологиялы процесті сараптамалы талдау материалды балансты рудан басталады. Материалды баланс айта деуде анша зат бар болса, сонша тедеу болу ажет.

Материалды балансты иерархиялы рылымы келесі трге блінеді: 1) аппарат блшектерічасти аппарата; 2) аппараттан ; 3) рылыдан; 4) шикізаттан дайын нім алана дейінгі німнен; 5) кптеген німнен; 6) халыты трмысты блімнен.

Материады баланс ру кезінде затты бастапы m_б массасы соы m_с массаа те болатынын жне жоалту массасын білу ажет:

(1.1)

(1) тедеу рылыа дайындалан жне р бір аппарата. Материалды баланс аын бойынша жне рбір зата рылады. Мысалы, кептіру кезінде материалды баланс ра зат жне ылал, жалпы аын бойынша рылады.

Энергияны саталу заы. Термодинамиканы бірінші заынан энергияны саталу заын руа болады: ішкі энергия V сырты ортадан немі ошаланан, U = const.

Онда,

(1.2)

(1.2) тедеуінде жылу млшері Q жне жмыс німділігі А жйеге негізделген, ал процессі оршаан ортаа сер етеді, сондытан олар толы дифференциал болмайды. Энергияны бір кйден екінші кйге туі жаа ішкі энергиямен сипатталады U, бл мн згеріп отырады.

(1.2) тедеуінде жылуды саталу заын олдануа болады.

Энергетикалы (жылулы) балансэнергияны саталу заына негізделген, процеске жмсалан энергия млшері, процес кезінде блінген энергия млшеріне те.Химиялы-технологиялы процестер агрегатты кйді згеруінен жйедегі энтальпияны згеруіне жне жылулы еруді згерісіне негізделген.

Жылулы балансты есептегенде берілетін (бастапы) жылу млшері Qн соы Q_к и жылу млшеріне жне жоалуына Q_n те:

(1.3)

Бастапы жылу млшері келесідей аныталады:

, (1.4)

мндаы Q₁ — бастапы жылу млшері; Q₂ ~ осарлан жылу (бумен, ыссы сумен, электрэнергиясымен); Q₃ — химиялы жне физикалы згерту кезіндегі жылу.