- •Scan Pirat
- •Глава IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения . . .
- •Сравнение и области применения компрессорных машин различных
- •Глава V. Разделение неоднородных систем 176
- •Общие сведения 186
- •Общие сведения . 227
- •Глава VI. Перемешивание в жидких средах 246
- •Общие сведения 246
- •Глава VII. Основы теплопередачи в химической аппаратуре 260
- •Общие сведения 260
- •Глава VIII. Нагревание, охлаждение и конденсация 310
- •Общие сведения . 310
- •Нагревание газообразными высокотемпературными теплоносителями
- •Общие сведения . 347
- •Общие сведения 382
- •Общие сведения 434
- •Глава XV. Сушка . . .Ч 583
- •Глава XVI. Кристаллизация 632
- •Глава XVII. Искусственное охлаждение 646
- •Циклы, основанные на сочетании дросселирования и расширения газа
- •Глава XVIII. Измельчение твердых материалов 679
- •Общие сведения 679
- •Крупное дробление 684
- •Тонкое измельчение n 693
- •Глава XIX. Классификация и сортировка материалов 703
- •Глава XX. Смешение твердых материалов 711
- •2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •3. Классификация основных процессов
- •4. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Основные определения
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •48 Гл. II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлика
- •Уравнение неразрывности (сплошности) потока
- •8. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •9. Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •9., Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •10. Уравнение Бернулли
- •10. Уравнение Бернулли
- •Некоторые практические приложения уравнения Бернулли
- •11. Некоторые практические-приложения уравнения Бернулли
- •12« Основы теории подобия и анализа размерностей.
- •12. Основы теории подобая а анализа размерностей. Принципы моделирования 71
- •12. Основы теории подобия и анализа размерностей. Принципы моделирования п
- •Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобия
- •13. Гидродинамическое подобие
- •Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •Течение неньютоновских жидкостей
- •Закономерности движения неньютоновских жидкостей имеют ряд особенностей. - Для обычных, или ньютоновских, жидкостей зависимость между напряжением сдвига т
- •Неньютоновские жидкости можно разделить на три большие группы. К первой группе относятся так называемые вязкие, или стационарные, не- ньютоновские жидкости. Для этих
- •Времени. По виду данной функции (кривой тече- нии) различают следующие разновидности жид- костей этой группы.
- •Называемый пластическо
- •Зависимость (11,105) изображается на рис. 11-26 линией 2
- •15. Течение неньютоновских жидкостей
- •Ростях сдвига; в результате величины и х становятся пропорциональными друг другу
- •Расчет диаметра трубопроводов
- •17. Движение тел в жидкостях
- •Движение тел в жидкостях
- •17. Движение тел в жидкостях
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 101
- •Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 103
- •Для полидисперсных зернистых слоев расчетный диаметр (1 вычисляют из соотношения
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 105
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 107
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 109
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
- •Глава III
- •Перемещение жидкостей (насосы)
- •Общие сведения
- •Основные параметры насосов
- •3. Напор насоса. Высота всасывания
- •Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •Специальные типы поршневых и центробежных насосов
- •Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •Сравнение и области применения насосов различных типов
- •8. Сравнение и области применения насосов различных типов
- •Глава IV
- •Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2.. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •3. Поршневые компрессоры
- •Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •4. Ротационные компрессоры и газодувки
- •Ротационные компрессоры и газодувки
- •6. Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Винтовые компрессоры
- •Вакуум-насосы
- •8. Вакуум-насосы
- •Глава V
- •1. Неоднородные системы и методы их разделения
- •Материальный баланс процесса разделения
- •Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •3. Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •4. Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Отстойники
- •5. Отстойники
- •5. Отстойники
- •Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •Уравнения фильтрования
- •8. Фильтровальные перегородки
- •Фильтровальные перегородки
- •Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтре*
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •10. Расчет фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •Основные положения
- •12. Центробежная сила и фактор разделения
- •Центробежная сила и фактор разделения
- •Процессы в отстойных центрифугах
- •Процессы в фильтрующих центрифугах
- •Устройство центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •17. Общие сведения
- •17. Общие сведения
- •18. Гравитационная очистка газов
- •2 Камера; 2 — горизонтальные перегородки (полки)! 3 — отражательная перегородка; 4 *- дверцы.
- •Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
- •20. Очистка газов фильтрованием
- •Очистка газов фильтрованием
- •Мокрая очистка газов
- •21. Мокрая очистка газов
- •Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •23. Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •24. Сравнительные характеристики и выбор газоочистительной аппаратуры 245
- •Глава VI
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •Пневматическое перемешивание
- •5. Перемешивание в трубопроводах
- •Перемешивание в трубопроводах
- •6. Перемешивание с помощью сопел и насосов
- •2. Тепловые балансы
- •Тепловые балансы
- •Основное уравнение теплопередачи
- •4. Температурное поле и температурный градиент
- •Температурное поле и температурный градиент
- •Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 277
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 279
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •10. Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •12., Нестационарный теплообмен
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Дгср _ ——-f - j_t -
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Глава VIII нагревание, охлаждение и конденсация
- •Общие сведения
- •Нагревание водяным паром
- •Центробежный насос.
- •4. Нагревание топочными газами
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •1 Сопло горелки; 2 —- огнеупорная пористая панель; 3 — радиантная часть (змеевик); 4 — конвективная часть (змеевик); 5 — перегреватель; 6 и- дымовая труба.
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •I печь со змеевиком; 2 — теплоиспользующнй аппарат; 3 подъемный трубопровод; 4 — опускной трубопровод; 5 — циркуляционный насос.
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •Трубчатые теплообменники
- •Змеевиковые теплообменники
- •Пластинчатые теплообменники
- •Оребренные теплообменники
- •16. Теплообменные устройства реакционных аппаратов
- •Конденсаторы смешения
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Расчет конденсаторов паров
- •Глава IX
- •Общие сведения
- •Однокорпусные выпарные установки
- •2. Однокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Многокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Устройство выпарных аппаратов
- •Расчет многокорпусных выпарных аппаратов
- •Общие сведения
- •1. Общие сведения
- •Равновесие при массопередаче
- •Скорость массопередачи
- •3. Скорость массопередачи
- •Движущая сила процессов массопередачи
- •Массопередача с твердой фазой
- •6. Массопередача с твердой фазой
- •Глава XI
- •Равновесие при абсорбции
- •Материальный и тепловой балансы процесса
- •Скорость процесса
- •Устройство абсорбционных аппаратов
- •— Щели.
- •Расчет абсорберов
- •7. Десорбция
- •8. Схемы абсорбционных установок
- •Глава XII
- •Характеристики двухфазных систем жидкость—пар
- •4. Ректификация
- •4. Ректификация
- •Специальные виды перегонки
- •Глава XIII
- •Общие сведения
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •1/ 2, 8, .... П — ступени.
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •Ступенчатые экстракторы
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •1Л. XIII. Экстракция
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •7. Равновесие и скорость процессов экстракции и растворения
- •Рис, хііі-27. Схема извлечения растворенного вещества из пористого тела и профиль концентраций.
- •Способы экстракции и растворения
- •8. Способы экстракции и растворения
- •Рнс. Хііі-29. Схема противоточной промывки осадка (шлама) на барабанных вакуум-фильтрах:
- •Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •Расчет экстракционных аппаратов
- •Глава XIV
- •Общие сведения
- •2. Характеристики адсорбентов и их виды
- •Равновесий при адсорбции
- •3. Равновесие при адсорбции
- •Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •Десорбция
- •5. Десорбция
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •Расчет адсорберов
- •7. Расчет адсорберов
- •Ионообменные процессы
- •Глава XV
- •Основные параметры влажного газа
- •Равновесие при сушке
- •Материальный и тепловой балансы сушки
- •Определение расходов воздуха и тепла на сушку
- •Варианты процесса сушки
- •Скорость сушки
- •8. Скорость сушки
- •Dwc cftuiP
- •Устройство суЬшлок
- •Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала
- •Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала
- •Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала
- •1 Верхняя камера; 2 — нижняя камера; 3 — раз» рыхлитель.
- •I камера сушилки; 2 — полые плиты.
- •Глава XVI
- •1, Общие сведения
- •Равновесие при кристаллизации
- •Влияние условий кристаллизации на свойства кристаллов
- •Способы кристаллизации
- •Устройство кристаллизаторов
- •I __ труба аппарата; 2 — термоизоляционный кожух; 3 — вентилятор; 4 — труба
- •7. Расчеты кристаллизаторов Материальный баланс кристаллизации
- •Глава XVII искусственное охлаждение
- •Общие сведения
- •Термодинамические основы получения холода
- •Другие методы получения низких температур
- •Компрессионные паровые холодильные машины
- •Абсорбционные холодильные машины
- •Пароводяные эжекторные холодильные машины
- •Циклы с дросселированием газа
- •Циклы с тепловым насосом
- •Сравнение основных циклов глубокого охлаждения
- •Методы разделения газов
- •Механические процессы
- •Глава XVIII измельчение твердых материалов
- •Общие сведения
- •Физико-механические основы измельчения.
- •Щековые дробилки
- •Конусные дробилки
- •Валковые дробилки
- •Ударно-центробежные дробилки
- •Барабанные мельницы
- •Кольцевые мельницы
- •8 Сепаратор Материал
- •Мельницы для сверхтонкого измельчения
- •Глава XIX
- •Классификация и сортировка материалов
- •Грохочение
- •Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
- •Глава XX
- •328 Расчет 343
- •Основные процессы и аппараты химической технологии
6
Содержание
Десорбция
572
Устройство
адсорберов и схемы адсорбционных
установок 574
Расчет
адсорберов 578
Ионообменные
процессы 580
Общие
сведения 583
Основные
параметры влажного газа 584
3.1
— х
диаграмма влажного воздуха 586
Равновесие
при сушке 590
Материальный
и тепловой баланс сушки 593
Определение
расходов воздуха и тепла на сушку 597
Варианты
процесса сушки 600
Скорость
сушки 608
Устройство
сушилок 615 .
Специальные
виды сушки и типы сушилок ',627
Общие
сведения 632
Равновесие
при кристаллизации 632
Скорость
кристаллизации 634
Влияние
условий кристаллизации на свойства
кристаллов 636
Способы
кристаллизации 637
Устройство
кристаллизаторов .......
. 638
Расчеты
кристаллизаторов 643
ХОЛОДИЛЬНЫЕ
ПРОЦЕССЫ
Общие
сведения 646
2:
Термодинамические основы получения
холода 647
Другие
методы получения низких температур
653
Умеренное
охлаждение 654
Компрессионные
паровые холодильные машины . 654
Абсорбционные
холодильные машины 662
Пароводяные
эжекторные холодильные машины . . .
664
Глубокое
охлаждение 665
Циклы
с дросселированием газа 665
в
детандере 671
Цикл
Стирлинга для сжижения газов 675
Циклы
с тепловым насосом 676
Сравнение
основных циклов глубокого охлаждения 676
Методы
разделения газов . . . 678
МЕХАНИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ
Физико-механические
основы измельчения. Расход энергии
681
Щековые
дробилки 684
Конусные
дробилкн 688
Б.
Среднее
и мелкое дроблен
не 690
Валковые
дробилки 690
Ударно-центробежные
дробилки '. 691
Барабанные
мельницы ......
„ ...
693
Кольцевые
мельницы 698
Г.
Сверхтонкое
измельчение 699
Мельницы
для сверхтонкого измельчения 699
Грохочение 703
Гидравлическая
классификация и воздушная сепарация
. . . . . . . 707
Литература 715
Предметный
указатель 719Глава XV. Сушка . . .Ч 583
Глава XVI. Кристаллизация 632
Глава XVII. Искусственное охлаждение 646
Циклы, основанные на сочетании дросселирования и расширения газа
Глава XVIII. Измельчение твердых материалов 679
Общие сведения 679
Крупное дробление 684
Тонкое измельчение n 693
Глава XIX. Классификация и сортировка материалов 703
Глава XX. Смешение твердых материалов 711
ПРЕДИСЛОВИЕ
К ВОСЬМОМУ ИЗДАНИЮ
Книга
А.
Г. Касаткина
«Основные процессы и аппараты химической
технологии» была впервые издана в 1935
г. и с тех пор приобрела широкую
популярность. При жизни автора она
выдержала семь изданий и сыграла большую
роль не только в качестве учебника для
студентов хи- мико-технологических
вузов, но и как руководство для
инженерно-технических работников
химической и родственных ей отраслей
промышленности.
Это
побудило кафедру «Процессов и аппаратов»
Московского ордена Ленина и ордена
Трудового Красного Знамени
химико-технологического института им.
Д. И. Менделеева, руководителем которой
в течение ряда лет был А. Г. Касаткин, и
издательство «Химия» предпринять труд
по подготовке и выпуску посмертного
издания учебника А. Г. Касаткина.
За
годы, прошедшие со времени выхода в
свет последнего издания книги (1960 г.),
достигнуты значительные успехи в
разработке научных основ химической
технологии, создании новых интенсивных
и высокопроизводительных процессов
и аппаратов, а также в совершенствовании
уже известных процессов и аппаратов.
Эти успехи обусловили значительный
технический прогресс химической
технологии.
Директивами
XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану
развития народного хозяйства СССР на
1971—1975 гг. намечено дальнейшее ускоренное
развитие химической и нефтехимической
промышленности, предусматривается
«. . . широкое внедрение прогрессивных,
особенно непрерывных, технологических
процессов; ускорение разработки и
промышленного внедрения новых
процессов химической технологии».
Отсюда вытекает необходимость
углубления и совершенствования науки
об основных, процессах и аппаратах,
разрешения наиболее сложных проблем
гидродинамических, тепловых,
массообменных и других процессов. Все
это потребовало осветить в новом издании
книги ряд новых вопросов и более
углубленно изложить некоторые разделы
курса.
При
переработке книги учитывалось, что
основные разделы курса процессов и
аппаратов развились за последние годы
в самостоятельные ^ технические
дисциплины, которым посвящены специальные
монографии и учебные пособия. Кроме
того, объем книги должен быть ограничен
содержанием учебной программы по
курсу и количеством отводимых часов
для его изучения. Поэтому в учебнике
приведены лишь сведения, достаточные
для уяснения и анализа физико-химической
сущности процессов, их механизма и
оптимальных условий проведения, а также
рассмотрены принципы устройства
типовых аппаратов и общая методика их
расчета.
Более
подробные материалы, в том числе
различные расчетные эмпирические
и полуэмпирические уравнения, данные
каталожного характера об аппаратуре,
значения физических констант и т. д.,
читатель найдет . в специальной и
справочной литературе, на которую
приводятся ссылки в тексте и в конце
книги.
8
Предисловие
Некоторые
части текста, напечатанные мелким
шрифтом, предназначены для углубленного
изучения предмета или Ьредставляют
собой расчетные зависимости,
приводимые в книге в основном в качестве
примеров.
В.
связи с тем, что для учебной литературы
принята как предпочтительная
Международная система (СИ), все расчетные
уравнения и числовые значения величин
приведены в этой системе, причем в ряде
случаев указываются (в скобках)
значения тех же величин в системе МКГСС.
При
рецензировании данного издания книги
заведующим кафедрой «Процессов и
аппаратов» Горьковского политехнического
института проф.
И.
Матрозовым
и другими рецензентами были сделаны
ценные замечания, учтенные при
окончательной подготовке рукописи к
печати. Коллектив авторов, участвовавших
в переработке учебника, считает своим
приятным долгом выразить признательность
всем, способствовавшим лучшему
изложению курса.
Книгу
переработали ученики и сотрудники А.
Г. Касаткина: главу I —
3.
Каган
и В.
М. Лекае-,
главу II — И.
А. Гильденблат
и С.
3. Каган\ главы
III, IV и VI — В.
Г. Труханов',
главу V — В.
А. Жужиков
(разделы «Фильтрование» и
«Центрифугирование») и Г.
С. Борисов
(остальные разделы); главы VII и VIII —
В.
М. Лекае\
главы IX, XII и XVI — Л.
Н. Елкин',
главы X и XIII — С.
3. Каган-,
главу XI — Ю.
И. Дытнерский;
главы XIV, XV и XVII — Е.
Н. Серпионова;
главы XVIII—XX—■ Ю.
П. Кузнецов.
Книга
выходит под общей редакцией проф. С.
3. Кагана
(главы III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, XI, XII, XIV, XV и
XVII)'и проф. В.
М. Лекае (главы
IX, XVI, XVIII, XIX и XX).
ПРЕДИСЛОВИЕ
К ДЕВЯТОМУ ИЗДАНИЮ
Восьмое,
переработанное издание книги А. Г.
Касаткина «Основные процессы и аппараты
химической технологии» быстро разошлось
и получило положительные отзывы
рецензентов и читателей. Это вызвало
необходимость переиздания книги. В
девятом издании исправлены обнаруженные
ошибки и опечатки, сделаны некоторые
дополнения, а также учтен ряд пожеланий,
высказанных в отзывах.
Авторский
коллектив выражает благодарность
лицам, приславшим свои замечания по
восьмому изданию книги, и при переработке
материала к последующим изданиям более
полно учтет поступившие предложения
с тем, чтобы отразить некоторые аспекты
быстро развивающейся науки
о процессах
и аппаратах.
ГЛАВА
!
ОБЩИЕ
СВЕДЕНИЯ 1. Предмет курса «Процессы и
аппараты»
В
химической промышленности осуществляются
разнообразные процессы, в которых
исходные материалы в результате
химического взаимодействия
претерпевают глубокие превращения,
сопровождающиеся изменением
агрегатного состояния, внутренней
структуры и состава веществ. Наряду с
химическими реакциями, являющимися
основой химико-технологических
процессов, последние обычно включают
многочисленные физические (в том
числе механические) и физико-химические
процессы. К таким процессам относятся:
перемещение жидкостей и твердых
материалов, измельчение и классификация
последних, сжатие и транспортирование
газов, нагревание и охлаждение веществ,
их перемешивание, разделение жидких и
газовых неоднородных смесей, выпаривание
растворов, сушка материалов и др. Прц
этом способ проведения указанных
процессов часто определяет возможность
осуществления, эффективность и
рентабельность производственного
процесса в целом.
Таким
образом, технология производства самых
разнообразных химических продуктов
и материалов (кислот, щелочей, солей,
минеральных удобрений, красителей,
полимерных и синтетических материалов,
пластических масс и т. д.) включает
ряд однотипных физических и
физико-химических процессов,
характеризуемых общими закономерностями.
Эти процессы в различных производствах
проводятся в аналогичных по принципу
действия машинах и аппаратах.
Процессы
и аппараты, общие для различных отраслей
химической технологии, получили
название основных
процессов и аппаратов.
Например, одним из основных процессов
является перегонка
(ректификация) — процесс разделения
жидких смесей, основанный на различии
давления паров компонентов смеси. Этот
процесс применяется для разделения
жидкого воздуха в производстве кислорода,
разделения воды и азотной кислоты
в производстве азотной кислоты,
разделения сложной смеси органических
продуктов для получения дивинила в
производстве синтетического* каучука
и во многих других химических
производствах.
К
числу основных аппаратов относятся
тарельчатые и насадочные колонны,
широко применяемые не только для
проведения процессов ректификации,
но также для извлечения компонентов
из газовых или паровых смесей жидким
поглотителем (процессы абсорбции),
очистки газов от пыли и т. д.
Насосы
и компрессоры, фильтры и центрифуги,
теплообменники и сушилки также
относятся к числу основных аппаратов
и машин, которые в разных сочетаниях
составляют типовое оборудование
большинства химических производств.
В
курсе «Процессы и аппараты» изучаются
теория
основных процессов, принципы устройства
и методы расчета аппаратов и машин,
используемых для проведения этих
процессов. Анализ закономерностей
основных процессов и разра-
10
Гл.
I. Общие сведения
ботка
обобщенных методов расчета аппаратов
производятся исходя из фундаментальных
законов физики, химии, физической химии,
термодинамики, экономики и других
наук. Курс строится на основе выявления
аналогии
внешне разнородных процессов и аппаратов
независимо от отрасли химической
промышленности, в которой они
используются.
В
этом курсе изучаются также закономерности
переход
а от лабораторных процессов и аппаратов
к промышленным. Знание закономерностей
перехода от одного масштаба к другому
и переноса данных, полученных на
одной системе — модели, на другую
систему, представляющую собоц объект
натуральной величины (моделирование),
необходимо для проектирования
большинства современных, обычно
-многотоннажных, производственных
процессов химической технологии. Так,
например, химический процесс, изученный
в лаборатории (в малом масштабе) с
точки зрения механизма реакции,
закономерностей ее протекания во
времени и т. п., далеко не всегда может
быть воспроизведен с теми же показателями
в крупном масштабе. Для осуществления
процесса в промышленном реакторе
помимо химической сущности процесса
должны быть установлены его параметры
в зависимости от конструкции аппарата,
структуры потоков и режимов их движения,
скорости переноса тепла и массы и др.
Совокупное влияние этих факторов
определяет так называемую макрокинетику
процесса, связанную с массовым движением
макрочастиц — пузырей, капель, струй
и т. п.
В
науке о процессах и аппаратах изучается
макрокинетика основных процессов
химической технологии. При этом
используются данные по микрокинетике,
характеризуемой элементарными,
независимо протекающими на молекулярном
уровне процессами, такими, как
теплопроводность, молекулярная
диффузия и т. д., которые рассматриваются
в физике, физической химии, химической
термодинамике и других науках.
Сказанным
определяется значение курса «Процессы
и аппараты» для изучения не только
физических, но и химических промышленных
процессов, а также аппаратов для их
проведения, причем проблемы масштабирования
и моделирования особенно интенсивно
разрабатываются в последние годы.
Таким
образом, курс «Процессы и аппараты»
является инженерной дисциплиной,
представляющей собой в а ж н ы й раздел
теоретических основ химической
технологии.
Этот курс можно охарактеризовать как
составную часть комплекса дисциплин,
освещающих различные аспекты химической
технологии как науки. К таким
дисциплинам относятся курсы общей
химической технологии и технологии
конкретных отраслей химической
промышленности, для которых производится
подготовка инженеров (химиков-технологов).
В частности, с курсом «Процессы и
аппараты» тесно связан учебный курс
«Общая химическая технология», в
котором также изучаются общие
закономерности химической технологии
путем обобщения принципов построения
производственных схем
химико-технологических процессов и
анализа вопросов наиболее рационального,
комплексного использования сырья,
энергии и др. Оба курса освещают общие
начала,
которые должны быть синтетически
использованы при разработке наиболее
эффективных с техникоэкономической
точки зрения процессов производства
в любых отраслях химической технологии.
Применение
методов и технических средств современной
кибернетики значительно облегчает
моделирование химико-технологических
процессов, включая математическое
моделирование, осуществляемое при
помощи электронных вычислительных
машин. Поэтому связь курса «Процессы
и аппараты» с курсом «Химическая
кибернетика» является наиболее
плодотворной для изучения и
проектирования сложных, в том числе
химических, процессов химической
технологии.