Классификация основных процессов ХТ .

По основным кинетическим закономерностям процессы делятся:

1)гидродинамические – характеризуются законами гидродинамики (это наука о движении жидкостей и газов). К этим процессам относятся: перемещение жидкостей. Сжатие и перемещение газа, разделение жидких и газовых неоднородных систем в поле сил тяжести (отстаивание), в поле центробежных сил (центрифугирование), а также под действием разности давлений при движении через пористый слой (фильтрование).

2) тепловые – характеризуются законами теплопередач (это наука о распределении тепла). Такими процессами являются охлаждение, выпаривание, конденсация. К тепловым процессам относят процессы охлаждения, температура которых меньше температуры окружающей среды. Скорость тепловых процессов значительно зависит от гидродинамических условий (скоростей и режимов истечений), при которых осуществляется обмен между обменивающимися теплом средами.

3) массообменные – характеризуются переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. К этой группе процессов, описываемых законами массопередачи, относятся абсорбция, перегонка (или ректификация), экстракция из растворов, растворение и экстракция из поверхности пористых тел, кристаллизация, адсорбция и сушка.

Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями фаз на их границе.

4) химические – протекают со скоростью, связанной с закон

ами химической кинетики. Однако химическим реакциям обычно сопутствует перенос массы и энергии и, соответственно, скорость химических процессов также зависит от гидродинамических условий. Вследствие этого скорость реакции подчиняется условиям макрохимической кинетики и определяется более медленным из последовательно протекающих химического взаимодействия и диффузии.

5) механические – описываются законами механики твердых тел. Эти процессы используются в основном для обработки конечных твердых продуктов, транспортирования кусковых и сыпучих материалов. К механическим процессам относятся: измельчение, транспортировка, сортировка (классификация), смешение твердых веществ.

По способу организации основных процессов ХТ делится на периодические и непрерывные.

Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые в определенные промежутки времени загружаются исходные материалы, после их обработки из исходных материалов получается конечный продукт. После разгрузки аппарата и его последующей загрузки процесс повторяется. Таким образом, периодические аппараты характеризуются тем, что все стадии его протекают в одном месте, но в разное время.

Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных производится одновременно и непрерывно. Следовательно, непрерывные процессы характеризуются тем, что все его стадии протекают одновременно, но разобщены в месте, т.е. осуществляются в различных местах одного аппарата, или же в различных частях, составляющих одну установку.

Известны также комбинированные процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, либо периодические процессы, одна или несколько стадий которых протекают непрерывно.

Материальный баланс.

МБ составляется на основе закона сохранения массы: масса поступающих веществ равна массам всех получающихся в результате проведения процесса веществ, т.е. без учета потерь: ∑Gн = ∑Gк. Однако, в практических условиях неизбежны необратимые потери веществ:  ∑Gн = ∑Gк + ∑Gп.

МБ составляется для процесса в целом или для отдельных его стадий. Он может быть составлен для системы в целом или по одному из входящих в нее компонентов. Так, МБ процесса сушки составляют как по всему влажному материалу, поступающему на сушку, так и по одному из его компонентов – массе абсолютно сухого вещества или массе влаги, содержащейся в высушиваемом веществе.

МБ составляется либо за единицу времени (за один час), либо в расчете на единицу массы исходных или конечных продуктов. На основе МБ определяется выход продукта, под которым понимают выраженное в % - ном отношении количество продукта к максимальному. Практический расход материалов обычно превышает теоретический в следствие того, что химические реакции не протекают до конца, происходят потери реагирующих веществ.

Энергетический баланс.

ЭБ составляется на основе закона сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процесс, равно количеству выделяющейся энергии, т.е. приход равен расходу энергии.

Проведение химико-технологических процессов обычно связано с затратами различных видов энергии: механической, электрической и др. Эти процессы часто сопровождаются изменением энтальпии системы вследствие изменения агрегатного состояния вещества. В химических процессах большое значение может иметь тепловой эффект протекания реакции. Частью ЭБ является тепловой баланс, который в общем виде выражается уравнением ∑Qн = ∑Qк + Qп. При этом вводимое тепло ∑Qн = Q₁ + Q₂ + Q₃, где Q₁ – тепло, вводимое с исходным веществом, Q₂ – тепло, вводимое извне, Q₃ – тепло, вводимое физическими или химическими превращениями (это 1-3 % от прихода тепла). Отводимое тепло складывается из тепла, удаляющегося с конечными продуктами и отводимого с теплоносителем. В ЭБ кроме тепла учитывается приход и расход всех видов энергий. Например, затраты механической энергии на перемещение жидкости или сжатие и перемещение  газов. На основании теплового баланса находят расход водяного пара воды и др. теплоносителей, а по данным ЭБ – общий расход энергии на осуществление процесса.