Принципы анализа и расчета

Анализ процесса начинается с определения условий равнове­сия системы с учетом законов гидродинамики, термодинамики и массоо6мена. Наибольшее число параметров, которые можно из­менять, не нарушая равновесия, определяют с помощью правила фаз ги66са для различных систем

Ф + С = К + 2, (В.4)

где Ф - число фаз; С - число степеней свободы, Т. е. число неза­висимых переменных, значение которых можно произвольно из­менять без нарушения числа или состава фаз в системе; К - чис­ло компонентов системы.

По характерным равновесным и рабочим параметрам опреде­ляют движущую силу процесса, используемую для расчета основных размеров проектируемого аппарата.

По данным о равновесии составляют материальный баланс прихода и расхода веществ в рассматриваемом процессе

где ΣМ_Н и ΣМ_К – число исходных (начальных) и конечных веществ соответственно.

Изменение тепловой энергии системы можно описать уравне­нием теплового баланса

где ΣQ_Н и ΣQ_К – теплоты, поступающие в аппарат с исходными материалами и отводимые из аппарата с конечными продуктами соответственно; Q_p – тепловой эффект процесса (реакция); Q_П – потери теплоты в окружающую среду.

По полученным в результате изучения статики и кинетики данным, используя, например, соотношения (В.1)-(В.3), определяют основной размер соответствующего аппарата (площадь по­перечного сечения, поверхность теплопередачи, диаметр и высоту массоо6менного аппарата), являющийся целью осуществляемого технологического расчета.

Большую роль при анализе и расчете процессов и аппаратов

имеют их математические модели, которые позволяют целенаправленно исследовать механизм процесса в целом, изучать его отдельные стороны и явления, влияние начальных параметров и факторов на его конечные результаты, а также определить такое сочетание режимов функционирования, которое обеспечит оптимальные условия его проведения.

Однако в ряде случаев математические модели, учитывающие максимальное число влияющих на процесс величин, настолько усложняются, что их точное решение становится затруднительным, а иногда и вообще невозможным.

Практика инженерной деятельности привела к созданию научно обоснованного метода, формирующего условия проведения экспериментов, а также обработки опытных данных с возможностью распространения результатов на группу подобных явлений – теории подобия.