Общие принципы анализа и расчета ПиА презентация

I.
Последовательность анализа и расчетов ПиА:
Анализ и расчет статики процесса, т.е. рассмотрение данных о равновесии, на основе которых определяется направление протекания процесса и возможные пределы его осуществления (принцип Ле-Шателье).
Нахождение предельных значений параметров процессов, необходимых для вычисления движущей силы.
Составление материального и энергетического балансов, исходя из законов сохранения массы и энергии.
Анализ и расчет кинетики процесса (там где это возможно) и определение скорости (V) его протекания.
Нахождение площади рабочей поверхности (или объема) аппарата.
Определение основных размеров аппарата.

Материальный баланс – определяется согласно закона сохранения массы. Количество поступающих веществ должно быть равно количеству получаемых конечных продуктов , с учетом потерь .
Пример: На мельницу поступило 100 кг зерна пшеницы, из которого получено 75 кг муки и 25 кг отрубей.
Материальный баланс (М.Б.) составляют технологи для процесса в целом или для его отдельных стадий. М.Б. составляется за 1 единицу времени (за 1 час, за 1 сутки).
Из уравнения М.Б. можно определить выход продукта (теоретический выход продукта).
.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС – определяется согласно закона сохранения энергии. Количество энергии введенной в процесс, равно количеству выделенной энергии, т.е. приход энергии равен ее расходу.
Частью энергетического баланса является тепловой, который в общем виде выражается:
На основании теплового баланса находят расход водяного пара, воды и других теплоносителей.
где Qн = Q1 + Q2 + Q3
Q1 - количество тепла, вводимое с исходным материалом;
Q2 - количество тепла, подводимое извне;
Q3 – тепловой эффект полученный в результате физических и химических превращений;

Для всех процессов (механических, гидромеханических, тепловых и массообменных) кинетические уравнения почти аналогичны и имеют общий вид:
где I – скорость протекания процесса;
Х – движущая сила процесса;
R – сопротивление переходу вещества.
Для увеличения скорости протекания процесса чаще всего необходимо:
увеличить движущую силу;
уменьшить сопротивление переходу вещества.

II.
При расчете аппаратов первоначально определяют к какому типу относятся аппараты по принципу действия:
а) периодического действия;
б) непрерывного действия.
2. В зависимости от характера изменения параметров процесса (t, P, C) во времени выделяют:
а) установившиеся процессы (непрерывные) – значения параметров постоянны во времени;
б) неустановившиеся процессы (периодические) – значения параметров переменны во времени.
Для характеристики периодических и непрерывных процессов используют понятия:
а) продолжительность процесса τ – время, необходимое для завершения всех стадий процесса от загрузки исходного сырья до выгрузки готового процесса;
б) период процесса ∆τ – время от начала загрузки исходного сырья данной партии до начала загрузки исходного сырья следующей партии;
в) степень непрерывности процесса – τ / ∆τ .

РАСЧЕТ АППАРАТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ:
Определение рабочего объема аппарата:
где Wc – заданная суточная производительность, м3/сутки;
∆τ – период процесса, час;
24 – количество часов в сутки;
– коэффициент заполнения ( = 0,7…0,8).
2. По справочной литературе уточняют и окончательно выбирают Vp и число аппаратов N:
3. С увеличением числа аппаратов N повышается надежность работы линии, но значительно возрастают затраты на ремонт и ТО.
, м3

При расчете аппаратов основной задачей является определение часовой производительности:
РАСЧЕТ АППАРАТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ:
где F – площадь поперечного сечения рабочей камеры аппарата, м2;
Vм – скорость перемещения материала рабочим органом, м/с;
ρ – плотность материала, кг/м3;
– коэффициент, учитывающий заполнение рабочей камеры.
, кг/ч

МОДЕЛИРОВАНИЕ – метод изучения реального или создаваемого объекта (оригинала), при котором вместо него используется модель, а результаты распространяются на оригинал.
Цель моделирования – предсказание поведения оригинала в рабочих условиях производства по измеренным параметрам модели.
III.
Создается алгоритм или система управлений с обработкой на ЭВМ
Создается уменьшенная физическая модель

ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ
Данная теория представляет собой совокупность физического и математического моделирования, которая заключается в изучении процесса на физической модели с составлением математического описания, получении математических уравнений и приведении их к расчетному виду.
Теория подобия позволяет распространить результаты одного опыта на группу подобных процессов в пределах данного класса.
Теория подобия позволяет ответить на следующие вопросы:
а) как следует поставить эксперимент?
б) как обработать полученные результаты?
в) установить условия эксперимента, при которых число опытов будет min?
г) определить min количество измеряемых величин.
д) правильно обработать полученные результаты эксперимента.
е) установить область применения полученных результатов.

ВИДЫ ПОДОБИЯ:
1. Геометрическое подобие – заключается в том, что отношение всех сходственных размеров сравниваемых аппаратов является величиной постоянной.
2. Временное подобие – заключается в том, что отношение между интервалом времени завершения аналогичных стадий процесса сохраняется постоянным. (Пример: - продолжительность сушки зерна в 1-ом аппарате – t1, а во 2-ом – t‘1 – продолжительность выгрузки зерна в 1-ом аппарате –t2, а во втором t‘2 ). Тогда
3. Подобие физических величин.
4. Подобие начальных условий.
5. Подобие граничных условий.
―
масштабный коэффициент