7. Классификация основных процессов

Все процессы по движущей силе и типу переноса можно разделить на следующие

Тип переноса	Движущая сила	Процессы	Технологические операции
Перенос количества движения	Механическая сила, давление	Механические, гидромеханические	Дробление, резание, сортирование, прессование, отстаивание, фильтрование
Перенос теплоты	Разность температур	Тепловые	Нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация
Перенос массы	Разность концентраций	Массообменные	Сушка, экстракция, адсорбция, абсорбция, кристаллизация, растворение, перегонка.

ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Технологический процесс может быть осуществлен при раз­личных параметрах. При этом затраты энергии, скорость процес­са, а следовательно, выход продукции, затраты живого труда, материалов и т. д. различны.

Совершенствование производства направлено на поиск таких режимов, при которых затраты были бы наименьшими, а выход — наибольшим. Такой поиск называ­ется оптимизацией, а режим работы аппарата в наилучших усло­виях называется оптимальным.

Для оценки эффективности про­цесса на основании экспериментальных и теоретических иссле­дований выводится критерий оптимизации, куда входят параметры, противоположно влияющие на процесс.

Оптимиза­ция здесь - это поиск компромисса между этими параметрами.

Прежде всего – надо понять с каким процессом вы имеете дело: каждый процесс может быть периодичес­ким или непрерывным.

Для промышленных производств наибо­лее предпочтительны непрерывные процессы. Это и более высо­кая производительность соответствующих аппаратов, и снижение затрат на автоматизацию управления процессом, и постоянство качественных показателей выходящей продукции. При периоди­ческой работе аппарата возникают большие потери теплоты и механической энергии. Это связано с остановкой аппарата для его разгрузки, а затем с пуском его в работу и выводом на рабочий режим. Первый принцип оптимизации технологических процессов постулировал проф. В. Н. Стабников с сотрудниками: «Оптимально организованный процесс — это, как правило, не­прерывный, автоматически управляемый процесс».

В каждом непрерывном процессе можно по-разному органи­зовать движение взаимодействующих потоков. Можно направить потоки навстречу друг другу (противоток); можно направить их в одном направлении (прямоток); можно организовать перекрест­ное движение потоков.

В чем преимущество того или иного способа органи­зации движения взаимодействующих потоков решается с учетом конкретных условий.

В большинстве случаев оп­тимальным является противоточное движение взаимодействую­щих потоков.

Кроме направления движения потоков интенсивность процес­са переноса зависит также от площади поверхности, через кото­рую происходит перенос. Если взаимодействующие потоки пере­мешиваются друг с другом, то интенсивность тем выше, чем чаще встречаются друг с другом свежие, ранее не вступавшие в контакт их части.

Поверхность контакта как бы непрерывно обновляется. Этот процесс тем лучше, чем выше турбулизация потоков и скорость их движения. Поверхность контакта можно увеличить, если распылять один компонент в другом, например жидкость в газе.

Оптимизация процесса предполагает также максимальную утилизацию теплоты. Поэтому покидающие аппарат потоки, имеющие высокую температуру, могут быть использованы для подогрева других потоков, участвующих в производстве. Кроме того, современное производство немыслимо без решения про­блем охраны окружающей среды, исключения вредных выбро­сов. Наши представления об оптимальных процессах сегодня тесно связаны с созданием замкнутых безотходных энергосбере­гающих технологий, с полной утилизацией энергии и отходов.

Наибольшие трудности расчета связаны с определением кине­тического коэффициента переноса. Этот коэффициент, учиты­вающий сопротивление, зависит от множества факторов: свойств взаимодействующих фаз, скорости их движения и, самое глав­ное, режима движения на границах раздела. Несмотря на нали­чие большого объема экспериментальных сведений о различных конкретных процессах, современная наука о процессах и аппара­тах еще не располагает единой аналитической теорией расчета кинетических коэффициентов.

Контрольные вопросы

1. Какие основные законы природы используются при расчете процессов?

2. Что называется движущей силой процесса? Какие движущие силы вы знаете?

3. Что учитывает основное кинетическое уравнение?

4. По каким признакам классифицируются технологические процессы?