Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Предмет курсу ПАФВ.

2. Класифікація основних процесів.

3. Закони, на яких базується курс.

4. Порядок розрахунку хіміко-фармацевтичної апаратури.

1. Предмет курсу ПАФВ. Початки курсу виклав ще Мендєлєєв, який відмітив , що в різних хімічних виробництвах всі процеси можна узагальнити. Професор Крупський у 1909р. видав перший підручник, а у1912р. професор Тіщенко видав підручник, який мав сьогоднішню назву.

Приклади розвитку процесів:

Вперше процес в киплячому шарі був запатентований у 1931р. для добування золота з руди. Процес адсорбції вперше застосовується у противогазах Зелінського, зараз сучасне виробництво неможливе без процесів адсорбції та в киплячому шарі.

Мембранні технології виникли у (60-70р.) – це селективне розділення компонентів, які знаходяться у водному розчині. Мембранна технологія дозволяє швидко отримати прісну воду із морської.

2. Класифікація ПАФВ.

Традиційно існує 5 основних груп процесів хіміко-фармацевтичної виробництв.

1) Гідромеханічні процеси.

Це процеси переміщення рідин і газів, процеси розділення суспензій і емульсій шляхом відстоювання, з використанням циклонного процесу; мокре і електро очищення газів, перемішування і утворення суспензій.

Гідромеханічні процеси базуються на законах гідравліки.

2) Теплові процеси.

Це процеси теплообміну між двома теплоносіями. Вони використовуються для нагрівання і охолодження, випаровування і конденсації речовин і базуються на законах теплопередачі.

3) Дифузійні процеси (масообмінні).

Це процеси перенесення речовин з фази в фазу. До них відносяться процеси абсорбції, адсорбції, рідинної екстракції, екстрагування, перегонки і ректифікації, розчинення і кристалізації, сушіння, мембранні процеси. Вони базуються на законах масопередачі.

4) Хімічні (реакторні) процеси.

Це процеси, які широко застосовуються у хіміко-фармацевтичній технології. Швидкість цих процесів визначається хімічною кінетикою.

5) Механічні процеси

Це процеси подрібнення та помелу, дозування, транспортування, змішування, механічне сортування, таблетування, пакетування та складування і т.д.

3. Закони, на яких базується курс.

В основі курсу лежать фундаментальні закони:

1) Збереження;

2) Переносу.

1.Закони збереження речовини та енергії:

- закон збереження речовини.

Сума вхідних реагентів дорівнює сумі вихідних продуктів реакції [кг, кмоль, кг/с, кмоль/с, ]

- закон збереження енергії [Дж, Вт, , ]

2.Закони переносу

Потік електронів (сила струму)

- закон Ома

(густина потоку електронів)

- диференційний вираз

Сила струму, в законі Ома, пропорційна різниці потенціалів (рушійна сила) і обернено пропорційна опору провідника.

Теплові процеси

Закон Фур’є для теплопровідності

[]

- густина потоку тепла

- різниця температур, або рушійна сила процесу;

- термічний опір

- коефіцієнт теплопровідності

- товщина стінки

Масообмінні процеси

Закон Фіка:

(- густина масового потоку (кг/(м ²с))

[]

- коефіцієнт дифузії

рушійною силою є різниця концентрацій С

- опір проникненню маси

Гідромеханічні процеси

Закон Ньютона для внутрішнього тертя

- градієнт швидкості

- коефіцієнт динамічної в’язкості

- площа шарів рідини

Дотичне напруження

- кінематична в’язкість

- густина рідини

Потік рідини в трубопроводі можна визначити так:

- різниця тисків – рушійна сила

- гідравлічний опір

4.Порядок розрахунку хіміко-фармацевтичних апаратів.

1. Складається матеріальний і тепловий баланси процесу.

2. Виходячи із законів рівноваги і відомого розподілу температури і концентрації визначається рушійна сила процесу.

3. Задаючись типом апарату і використовуючи кінетичні закони переносу, визначають при певному гідродинамічному режимі опір переносу тепла або маси.

4. Виходячи із законів переносу і по заданій продуктивності (тепловому Q або масообмінному М навантаженню) визначимо характерний розмір апарату.

F - поверхня контакту фаз

5. Розрахунок конструктивних розмірів апарату.

Лекція №2.

Гідростатика

1. Основні визначення і поняття гідростатики.

2. Диференційне рівняння Ейлера для гідростатики.

3. Основне рівняння гідростатики, закон Паскаля.

4. Застосування основного рівняння гідростатики.

Наука, що вивчає закони руху і рівноваги рідин

1.Основні визначення і поняття гідростатики

Гідравліка –наука, що вивчає закони руху і рівноваги рідини і способи застосування цих законів до рішення інженерних задач. Гідравліка поділяється на дві частини: гідростатику і гідродинаміку.

Гідростатика описує закони для рідини, що знаходиться в стані спокою, а

гідродинаміка –в стані руху рідини.

Під рідиною розуміється речовина, яка має властивість текучості, тобто змінювати свою форму при найменших зусиллях зсуву.

Ми будемо розглядати поняття ідеальної і реальної рідини.

Основна властивість ідеальної рідини – це відсутність тертя між шарами, і опору при її русі.

Реальна рідина відрізняється наявністю сил тертя між шарами і опору при її русі.

Рідини ми будемо поділяти на краплинні і пружні.

Краплинні рідини практично не змінюють свого об’єму і густини при стисканні, пружні – навпаки.

Основні характеристики рідин

Густина – маса рідини в одиниці об’єму

[]

Густина газу може бути легко визначена за рівнянням Мендєлєєва-Клапейрона.

M - мольна маса

- азот =28 кг/кмоль

R - газова стала R=8314 Дж/(кмоль К)

T - температура в К

Питомий об’єм – величина обернена густині

[]

Тиск – це границя відношення сили до площі, яка прямує до нуля

[Па=Н/м²]

- формула для визначення тиску стовпа рідини.

Одиниці вимірювання тиску:

Фізична атмосфера 1 атм=760 мм.рт.ст.=13600*9.8*0.76=1.013*10⁵Па

Технічна атмосфера 1 ат= 1Па

Для розрахунків ми будемо використовувати абсолютний тиск в системі (р_абс.).

Якщо в системі абсолютний тиск більший за атмосферний, тоді для його вимірювання використовують манометри( Р_абс.> Р_атм.),якщо менший за атмосферний -вакууметри

Р_абс._> Р_атм.

Р_абс.= Р_атм+Р_м

Р_м –покази тиску на манометрі

Р_абс._< Р_атм.

Р_абс.= Р_атм-Р_в

Р_в- покази вакууметру

В’язкість

-закон Ньютона для сил внутрішнього тертя

- площа тертя

- градієнт швидкості

[]=[]=

- динамічна в’язкість

В’язкість – властивість рідини чинити опір силам, що викликають відносне переміщення її частинок.

T - сила тертя

== Па с

Знак ”-” означає, що сила тертя протилежно направлена до градієнта швидкості

Краплинні рідини : при збільшенні температури в’язкість зменшується

Пружні рідини(гази): при збільшенні температури в’язкість збільшується.

Використовують також коефіцієнт кінематичної в’язкості

2. Диференційне рівняння Ейлера для гідростатики

Визначимо закон розподілу гідростатичного тиску по об’єму рідини, тобто залежність

Для цього розглянемо деякий об’єм рідини, що знаходиться в стані спокою. Виділяємо в ній паралелепіпед об’ємом , ребра якого ,,.

Сила ваги паралелепіпеда – це добуток маси на прискорення вільного падіння g. Сила гідростатичного тиску на кожну грань дорівнює добутку гідростатичного тиску р на площу грані.

згідно закону статики: сума проекцій всіх сил які діють на елементарний об’єм на осі координат в стані спокою дорівнює нулю. Знак „-” застосовують для сил, що направлені в протилежному напрямку відносно напрямку осей.

Вертикальний напрям по осі z:

сила ваги виділеного паралелепіпеда

результуюча сила тиску в напрямку Z

Сума проекцій сил в напрямку Z:

- диференціальні рівняння Ейлера для гідростатики

3. Інтегралом диференційних рівнянь гідростатики є основне рівняння гідростатики.

Оскількиі дорівнюють 0, тобто тиск змінюється тільки по вертикалі, тому можемо зробити таку заміну

- основне рівняння гідростатики

- геометричний напір(в метрах стовпа рідини)

характеризує питому потенційну енергію положення рідини. Питомий означає, що енергія приходиться на одиницю ваги рідини.

- п’єзометричний напір – це питома потенційна енергія тиску рідини[м]

H- повний гідростатичний напір[м] – це повна питома потенційна енергія рідини.

Основне рівняння гідростатики є частковим випадком закону збереження енергії.

- закон Паскаля

- глибина занурення.

Тиск прикладений до поверхні рідини передається в кожну її точку її об’єму без зміни.

4.Практичне застосування основного рівняння гідростатики.

1) Закон (принцип) сполучення посудин.

2) Для виміру об’єму (висоти) рідини в резервуарах, які недоступні прямому вимірюванню.

3) Для розрахунку гідравлічних машин (гідравлічні преси).

4) Для розрахунку сил тиску рідини.

1) а)Обидва сосуди наповнені рідиною, густиною. Вибравши площу порівняння 0-0 і деяку точку А всередині рідини і припустивши, що точка А лежить у лівій посудині, тоді закон Паскаля запишеться так:

,

якщо точка знаходиться у правій посудині, тоді

.

При рівновазі в кожній точці тиск однаковий, тому

.

Таким чином у закритих або відкритих сполучених посудинах, що знаходяться під однаковим тиском, заповнених однорідною рідиною, рівні її розміщуються на одній висоті незалежно від форми і поперечного перерізу посудин.

б) У випадку різних рідин, що не змішуються (тобто густина одної з них, другої)

або

.

Звідси випливає , що в сполучених посудинах висоти рівнів різнорідних рідин над поверхнею їх розділу обернено пропорційна густинам цих рідин.

в) Якщо посудини заповнені одною рідиною, густина якої, але тиск над рівнем рідини в них не однаковий, в лівій, - в правій.

, звідки різниця рівнів рідини в посудинах

г) У випадку визначення висоти гідравлічного затвору в різних апаратах.

2.1-резервуар

2-труба, нижній кінець доходить майже до дна резервуара.

Р₀- тиск над рідиною в резервуарі

3-манометр, який вимірює тиск газу, що рухається по трубі 2.

Коли тиск повітря перебільшить опір стовпа рідини в резервуарі і почне барботувати через рідину, то встановлюється постійний тиск р, який визначається

, звідки рівень рідини в резервуарі

3. Гідравлічний прес – це пристрій, що застосовується в хіміко-фармацевтичній промисловості для пресування і брикетування різних матеріалів.

1-поршень з діаметром створить тиск р на поршень, тоді згідно закону Паскаля, такий же тиск р буде приходитись на поршень 2 діаметром . При цьому сила тиску на поршень 1 рівна

на поршень 2 .

В результаті поршень в циліндрі більшого діаметра передасть силу тиску, в стільки разів більшу, ніж сила, що прикладена до поршня в циліндрі меншого діаметра, в скільки площа поперечного перерізу циліндра 2 більше, ніж у циліндра 1.

4. Якщо рідину помістити в посудину любої форми, то гідростатичний тиск в усіх точках горизонтального дна посудини однаковий, тиск на бокові стінки збільшується із збільшенням глибини занурення

або

.

Сила тиску визначається лише висотою стовпа рідини і площею дна посудини

- сила тиску на вертикальну стінку.

- відстань від верхнього рівня рідини до центра навантаження змоченої площі F стінки.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Рух рідин через нерухомі зернисті і пористі шари	\|	Гідродинаміка

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.016 сек.