- •3. Закономерности развития технологических процессов
- •3.1. Технологическое развитие как ключевой фактор совершенствования промышленного производства.
- •3.2. Динамика трудозатрат при развитии технологических процессов.
- •3.3. Рационалистическое развитие технологических процессов и его закономерности. Понятие уровня технологии.
- •3.4. Эволюционное развитие технологических процессов и его закономерности.
- •3.5. Революционное развитие технологических процессов и его закономерности.
- •4. Закономерности функционирования технологических процессов
- •4.1. Общие принципы классификации технологических процессов.
- •4.2. Физические процессы в технологии.
- •4.2.1. Механические процессы.
- •4.2.2. Гидромеханические процессы.
- •4.2.3. Тепловые процессы.
- •4.2.4. Массообменные процессы.
- •4.3. Химические процессы в технологии.
- •4.4. Биологические процессы в технологии.
4.2.2. Гидромеханические процессы.
Гидромеханические процессы связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном), — неоднородных систем. При этом, как правило, химвзаимодействие между веществами не происходит.
Эти процессы условно делят на следующие группы: получения неоднородных систем; разделения неоднородных систем; транспортирования жидкостей и газов.
Неоднородными, или гетерогенными называют системы, состоящие из двух и более фаз. Большинство промышленных химико-технологических процессов относится к гетерогенным. Механизм этих процессов сложен, представляет собой совокупность физико-химических явлений и химических реакций или только физико-химических явлений.
Любая неоднородная бинарная система состоит из дисперсной (внутренней) фазы и дисперсионной среды, или сплошной (внешней) фазы, в которой распределены частицы дисперсной фазы. По физическому состоянию фаз различают следующие виды: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.
Суспензии - неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров твердых частиц суспензии делят на грубые (более 100 мкм), тонкие (0,5—100 мкм) и мелкие (0,1—0,5 мкм).
Эмульсии - системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой.
Пены- системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа.
Пыли и дымы - системы, состоящие из газа и распределенных в нем частиц твердого вещества. При образовании дисперсной фазы из частиц жидкости размеров 0,3 - 5 мкм возникают системы, называемые туманами. Пыли, дымы и туманы именуют аэрозолями.
Для получения неоднородных систем применяется перемешивание в жидких средах.
Различают два основных способа перемешивания: механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом). Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах, а также с помощью сопел и насосов.
Разделение неоднородных систем проводится с одной из следующих целей: 1) очистка жидкой или газовой фазы от примесей; 2) выделение ценных продуктов, диспергированных в жидкой или газовой фазе. Применяют четыре основных метода разделения - отстаивание, фильтрование, центрифугирование, мокрое разделение.
Отстаивание - осаждение, происходящее под действием сил тяжести (применяется для грубого разделения, проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями).
Филътрование - процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкую (газообразную) среду, но задерживать твердые частицы (жидкость проходит через поры, а твердые частицы задерживаются, образуя слой осадка). Наиболее распространены барабанный и ленточный вакуум-фильтры, карусельный фильтр, фильтровальные патроны.
Центрифугирование - процесс разделения эмульсий и суспензий в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок (проводят в центрифугах). Центрифуги могут быть отстойными и фильтрующими. В отстойных (со сплошными стенками) производят разделение по принципу отстаивания. Разделение эмульсий в отстойных центрифугах называют сепарацией, а устройства - сепараторами. В фильтрующих центрифугах (с проницаемыми стенками) разделение суспензий осуществляют по принципу фильтрования.
Транспортирование жидкостей и газов осуществляется в промышленности в основном по трубопроводам. Для него характерны отсутствие потерь материалов в ходе транспортировки и возможность автоматизации. Различают магистральные и промышленные трубопроводы.
В систему трубопроводного транспорта входят: 1) трубопроводы; 2) резервуары-хранилища; 3) транспортирующие машины, которые в случае перемещения жидкостей называются насосами, а газов —--компрессорами.
В настоящее время широко распространено транспортирование сыпучих материалов с помощью движущегося потока воздуха (пневмотранспорт). Пневмотранспортирующие установки могут быть всасывающими (вакуум-транспорт) и нагнетательными (пневмотранспорт).