18 Процессы на микро- и макро уровне. Ступени иерархии физико-химических эффектов

При анализе процессов, происходящих в аппаратах химической технологии, принято всю совокупность, протекающих в них явлений условно делить на два уровня: микроуровень и макроуровень.

К микроуровню относят совокупность физико-химических эффектов, определяющих скорость протекания физических или химических явлений на молекулярном уровне и в локальном объеме аппарата. На макроуровне изучают поведение ФХС в масштабе аппарата в целом. Здесь на эффекты микроуровня накладываются явления крупномасштабного характера, структура которых определяется конструктивными особенностями аппарата, характером подвода энергии, потоков и т.п.

Обычно трудно провести резкую границу между явлениями, протекающими на микро и макроуровне. Возникает необходимость введения промежуточных уровней эффектов. Можно выделить пять ступеней иерархии физико-химических эффектов.

Первая ступень – это совокупность явлений на атомарно-молекулярном уровне. Этот уровень характеризуется физико-химическими взаимодействиями между атомами, молекулами, свободными радикалами, ионами и комплексами различного состава и строения. Химическая реакция рассматривается как совокупность актов разрыва и образования химических связей. Система считается химически однородной.

Вторая ступень – это эффекты в масштабе надмолекулярных или глобулярных структур. Усложнение ФХС связано с образованием надмолекулярных структур или глобул, под которыми понимают коллективы или агрегаты близкорасположенных молекул, обладающих относительной термодинамической устойчивостью при воздействии гидродинамический возмущений. Системы, полностью разделенные на отдельные агрегаты молекул, равномерно распределенные по объему аппарата, называются полностью сегрегированными. Используют понятие сегрегации.

Третья ступень – это физико-химические явления, связанные с движением единичного включения дисперсной фазы с учетом химический реакций и явлений межфазного энерго- и массопереноса. Сюда относят явления, связанные с поведением отдельных частиц, капель, пузырьков без учета их взаимодействия между собой.

Четвертая ступень – физико-химические процессы в ансамбле включений, перемещающихся стесненным образом в слое сплошной среды. На поведение системы влияет эффект стесненности. Явления этого уровня определяют гидродинамическую обстановку в локальном объеме аппарата и используют термин локальная гидродинамика.

Пятый уровень – это совокупность процессов, определяющих макрогидродинамическую обстановку в масштабе аппарата в целом. Исходными факторами, определяющими специфику эффектов этого уровня, служат конструктивные особенности аппарата – его геометрические особенности, наличие и конструкция внутренних устройств, расположение входных, выходных патрубков и т.д.

19 Режимы функционирования аппаратов химической технологии. Режимы функционирования многопродуктовых систем.

Существуют различные режимы функционирования многопродуктовых систем. Их можно показать в виде временных графиков в координатах время –номер продукта. Отрезки соответствуют времени, затрачиваемому на производство, а их взаимное расположение режиму организации.

При последовательном режиме, каждая стадия процесса начинается после завершения всех предыдущих стадий.

Такой режим называется одновременным. Все стадии производства идут одновременно.

Следующие режимы – группами фиксированного состава и группами переменного состава

Первый режим является практически единственно возможным при полном совпадении технологических маршрутов и последовательной структуре производства. Второй режим – одновременный организуется на индивидуальных схемах, работающих независимо друг от друга. Неполностью совмещенные схемы позволяют организовать производство в режимах, показанных на рис. 4.3 и 4.4.