2.13 Основные термины и определения

Адгезия – работа, затрачиваемая на преодоление сил сцепления между разнородными молекулами; работа прилипания.

Абсолютный покой - состояние, при котором жидкость неподвижна относительно стенок сосуда, покоящегося относительно Земли.

Автомодельный режим движения – зона, в которой коэффициент сопротивления практически перестает зависеть от критерия Рейнольдса и определяется лишь шероховатостью стенок труб.

Адекватность математической модели – степень приближения данных, прогнозируемых по модели, к экспериментальным данным.

Анизотропные среды – среды, в которых различные физические свойства в разных направлениях проявляются количественно неодинаково.

Аппарат – устройство (приспособление), предназначенное для проведения какого-либо процесса.

Аэрозоли - системы, состоящие из твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде (например, пыль, дым, туман).

Внешняя задача гидродинамики – анализ обтекания жидкостями различных тел (при механическом перемешивании, осаждении твердых частиц.

Внутренняя задача гидродинамики - анализ движения жидкости внутри труб и каналов.

Вязкий подслой – область в турбулентном потоке жидкости, где изменение средней скорости определяется значением кинематической вязкости  и практически линейно, как и в ламинарном потоке; при этом  >> _т , где _т - турбулентная вязкость.

Вязкость – свойство жидкости сопротивляться сдвигающим усилиям; молекулярный механизм переноса импульса в потоке в поперечном направлении.

Вязкость динамическая характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев и является одним из основных физических свойств жидкости (для жидкости:t  ; для газа:t  [] = [dn/dw] = [Па*с]).

Вязкость кинематическая – отношение динамической вязкости к плотности жидкости: [] = [] = [м²/с].

Вязкость турбулентная _т – вязкость, которая, в отличие от молекулярной, зависит от всех параметров, характеризующих турбулентность, в том числе и от осредненной скорости; _т >>

Гетерогенные (неоднородные) системы – системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть, в принципе, механически отделены одна от другой.

Гидравлический радиус – отношение площади сечения потока S к смоченному периметру канала (трубопровода) П: r_г = S / П.

Гидравлическое моделирование аппарата заключается в изучении движения потоков на «холодных» моделях (то есть, в отсутствии тепло- и массопереноса), имеющих основные размеры моделируемых аппаратов, но изготовленных из более дешевых материалов. Как правило, эксперименты на таких моделях осуществляют не при рабочих, а при более низких температурах, и не с рабочими, а с более удобными для испытаний веществами (воздух, вода и другие) Применяется для выбора модели аппарата и определения ее параметров (n, Pe_Э).

Гидродинамический напор – сумма статического, динамического напоров, нивелирной высоты и потерянного напора: Н = z + р/g + ^g + hп; полная удельная энергия жидкости, выраженная в метрах столба перемещаемой среды.

Гидростатика – раздел гидравлики, рассматривающий законы равновесия жидкости в состоянии покоя.

Гидростатический (пьезометрический) напор Н – потенциальная энергия, приходящаяся на единицу веса жидкости (удельная потенциальная энергия): z + р/g = Н.

Гладкое течение – зона, в которой коэффициент сопротивления зависит лишь от критерия Рейнольдса: вязкий подслой перекрывает выступы шероховатости.

Граничные условия - условия, характеризующие взаимодействие среды с телами, ограничивающими объем, в котором протекает процесс.

Давление – свойство жидкости, возникающее под действием поверхностных и массовых сил; удельная (приходящаяся на единицу площади) нормальная сила р [Па].

Движущая сила переноса субстанций: в общем случае - разность потенциалов; в частных случаях: для гидромеханических процессов - разность давлений; для тепловых - разность температур; для массообменных - разность концентраций вещества.

Движущая сила гидродинамического процесса – разность давлений между двумя точками или сечениями аппарата.

Дисперсная фаза – внутренняя фаза, находящаяся в тонко раздробленном состоянии.

Дисперсность D – величина, обратная поперечному размеру частиц d, то есть .

Дисперсный состав – процентное содержание частиц различного размера.

Диссипация энергии – переход части энергии в тепло.

Дифференциальная функция распределения времени пребывания частиц в аппарате - зависимость концентрации С от времени , то есть С() (при импульсном вводе индикатора).

Дифференциальные уравнения переноса:

• дифференциальное уравнение Фика (перенос массы): Dc/d = D²t;

• дифференциальное уравнение Фурье-Киргофа (перенос теплоты):

Dt/d = a²t;

• дифференциальные уравнения Навье-Стокса (перенос импульса):

,

,

.

Диффузионная модель – основой ее является модель идеального вытеснения, осложненная обратным перемешиванием, наличие которого описывается формальным законом диффузии:

C/ C/х + D_L²C/х²,

где D_L - коэффициент продольной диффузии.

Дым - система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами 0,3…5 мкм; она образуется при горении.

Единый кинетический закон: скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.

Живое сечение потока – поверхность, проведенная в потоке нормально к направлению движения элементарных струек.

Жидкость – все вещества, обладающие текучестью при приложении к ним самых незначительных сил сдвига.

Законы молекулярного переноса субстанций:

• для переноса массы – закон Фика

,

где D – коэффициент молекулярной диффузии, м²/с, C – концентрация;

• для переноса энергии (теплоты) – закон Фурье

,

где а – коэффициент температуропроводности, м²/с;

• для переноса импульса – закон Ньютона

_{},

где  – коэффициент динамической вязкости, Па с;

 - кинематическая вязкость, м²/с.

Законы равновесия определяют условия, при которых перенос любой субстанции прекращается.

Закрытые системы - системы, не обменивающиеся веществом с окружающей средой.

Зона стабилизации – ламинарный режим течения наступает не сразу при входе жидкости в трубу, а на некотором расстоянии от входного сечения L_ст, которое называется зоной стабилизации. Длина участка стабилизации может быть определена по формуле:

.

Идеальная жидкость – жидкость, которая абсолютно несжимаема под действием давления, не изменяет плотности при изменении температуры и не обладает вязкостью.

Избыточное давление – разность между абсолютным давлением и атмосферным: р _изб = р _абс – р _атм.

Изотропная среда – среда, в которой физические свойства в любом направлении проявляются количественно одинаково.

Импульс – субстанция, перенос которой преобладает в гидромеханических процессах: произведение массы выделенного объема жидкости m на вектор скорости его движения , следовательно, импульс - тоже вектор.

Инварианты подобия – отношение разнородных величин у модели и образца.

Д₁/L₁ = Д₂ /L₂ = inv.

Инверсия фаз - переход дисперсной фазы в сплошную или наоборот, возможный при определенном массовом соотношении фаз.

Интегральная функция распределения времени – характеризует долю индикатора, вышедшего из аппарата за время от 0 до произвольного момента , то есть F() (при ступенчатом вводе индикатора).

Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, подводимой к единице объёма (или массы) перемешиваемой жидкости в единицу времени.

Коагуляция – слипание твердых частиц в дисперсных системах при их соприкосновении.

Коалесценция – слияние капель жидкости или газовых пузырьков.

Константы подобия – отношение однородных величин у модели и образца.

Д₁/Д₂ = L₁/L₂ = const.

Коэффициент продольной диффузии D_L характеризует перемешивание потока в направлении его движения и учитывает молекулярную и турбулентную диффузию, а также неравномерность поля скоростей.

Критерии подобия – инварианты подобия, выраженные отношением разнородных величин, имеющие определенный физический смысл.

Ламинарный режим – режим, при котором все частицы жидкости перемещаются по параллельным траекториям в направлении движения потока.

Лимитирующая стадия – стадия, которая определяет общую скорость процесса. Лимитирующую стадию определяют сопоставлением скоростей стадий, а также последовательностью их протекания: в процессе с последовательно протекающими стадиями лимитирующей является самая медленная стадия, с параллельно протекающими - самая быстрая.

Лобовое сечение частицы – проекция частицы на плоскость, нормальную к направлению её движения.

Массовые силы – силы, действующие по всему объёму жидкости и приложенные к каждой её частице (силы тяжести, инерции и другие).

Массовый расход – масса жидкости, протекающая через какое-либо сечение потока в единицу времени. [М] = ] = [кг/с].

Масштаб турбулентности – глубина проникновения вихрей до разрушения (то есть пространственное протяжение элементов турбулентности), которая зависит от степени развития турбулентности в потоке или ее масштаба.

Математическая модель процесса – описание объекта исследования на языке математики в виде некоторой системы уравнений и функциональных соотношений между отдельными параметрами модели, то есть это система соответствующих математических уравнений.

Материальный баланс – баланс, который составляют по закону сохранения массы; согласно этому балансу масса поступающих веществ должна быть равна массе веществ, получаемых в результате проведения процесса (без учета потерь; для открытых систем; без внутренних источников вещества):

G_н = G_{к ,}

где G_н – количество исходного вещества; G_к – количество конечных продуктов.

Машина – устройство, выполняющее механическое движение с целью преобразования энергии, материалов и так прочее.

Местные сопротивления - элементы (участки каналов), в которых имеет место резкое или постепенное изменение размеров и конфигурации канала или его направления, вызывающие изменение скорости потока по величине, направлению или по величине и направлению одновременно.

Механизмы переноса:

Квантовый механизм – перенос путем излучения и поглощения элементарных частиц (квантов);

Молекулярный перенос – перенос субстанции, возникающий в результате стремления системы к термодинамическому равновесию, отклонения от которого объясняются неоднородностью поля потенциала; осуществляется путем перемещения и взаимодействия микрочастиц:

,

где k – коэффициент пропорциональности, в зависимости от вида переноса принимающий значение D (вещество), а (тепло) или  (импульс);  потенциал переноса;

Конвективный перенос – перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости в направлении переноса субстанции;

где S – участок поверхности, расположенный перпендикулярно вектору 

Таким образом, в случае одновременного молекулярного и конвективного переноса субстанций плотность потока складывается из двух составляющих: .

Моделирование – процесс создания и изучения модели, при условиях, допускающих распространение полученных результатов на все процессы, подобные изученному независимо от масштаба аппарата;

Модель “идеального” фильтра – 1) каналы (поры) одинакового диаметра; 2) равномерно распределены по всей площади фильтровальной перегородки; 3) длина каналов равна высоте осадка.

Модель идеального вытеснения (МИВ) – частицы потока движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью, поперечное и продольное перемешивание частиц отсутствует. Описывается уравнением: с/с/х.

Модель идеального смешения (МИС) – аппарат, который предполагает постоянство состава (параметра) жидкости во всех точках его рабочего объема; следовательно, такой же состав (параметр) будет иметь жидкость и на выходе из аппарата. Описывается уравнением: се ^- ,

Мокрая очистка газов – промывка газов водой или другой жидкостью.

Молекулярная диффузия – перенос распределяемого вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением молекул, атомов, ионов.

Монодисперсные системы – системы, состоящие из одинаковых по размеру частиц.

Направление переноса – самопроизвольный перенос субстанции происходит только в направлении меньшего значения потенциала переноса.

Насосный эффект – объем циркулирующей в аппарате с мешалкой жидкости в единицу времени, который является важной характеристикой мешалки.

Непрерывный процесс - процесс, который характеризуется тем, что все его стадии протекают одновременно, но осуществляются в различных частях одного аппарата или же в различных аппаратах, составляющих данную установку.

Нестационарные процессы – неустановившиеся процессы, в которых хоть один параметр изменяется во времени: f = (x,y,z,).

Обобщенные уравнения – критериальные уравнения, которые имеют вид:

f ( k₁,k₂,k₃…k _i ) = 0,

где k₁,k₂,k₃…k _I – критерии подобия.

Общий закон сопротивления:

,

где R - сила сопротивления среды, которая не зависит от природы сил, вызывающих движение твёрдых тел, и зависит от их формы и режимов движения, прямо пропорциональна скоростному напору и площади лобового сечения тела.

Объемный расход – объём жидкости, протекающий через какое-либо сечение потока в единицу времени. [Q] = [] = [м³/с].

Определяемые критерии подобия - критерии подобия, в состав которых входит хотя бы одна физическая величина, не входящая в условия однозначности.

Определяющие критерии подобия - критерии подобия, в состав которых входят только физические величины, входящие в условия однозначности.

Оптимальная скорость потока – скорость потока в трубах, которая соответствует минимуму годовых затрат на амортизацию и ремонт трубопровода и его эксплуатацию. В практических расчетах: для жидкости - 0,5…3 м/с; для газов – 15…20 м/с; для пара – 15…25 м/с.

Оптимальный диаметр трубопровода – диаметр, учитывающий противоречивое влияние скорости на величину общих годовых затрат, выбирается на основе технико-экономического расчета, то есть диаметр, который соответствует минимуму общих годовых затрат.

Осаждение – разделение жидких или газовых неоднородных систем путем выделения из жидкой или газовой фазы твердых или жидких взвешенных частиц; такое выделение осуществляется под действием силы тяжести, центробежной силы, а также под действием сил электрического поля.

Основное уравнение переноса субстанций описывает поля скоростей, температуры, концентраций, необходимые для решения многих практических задач.

где  – потенциал переноса; q – плотность потока субстанции;

 - внутренний источник субстанции.

Основные процессы ХТ – процессы, составляющие основу большинства производств химической промышленности.

Открытые системы – системы, обменивающиеся веществом с окружающей средой.

Относительный покой – состояние, при котором жидкость покоится относительно стенок сосуда, движущегося с постоянным ускорением относительно Земли.

Параметр диффузионной модели – критерий Пекле – безразмерный комплекс величин, выражаемый соотношением: Ре = l / D_L, где D_L –коэффициент продольной диффузии, l – длина или высота аппарата.

Параметр ячеечной модели – число n таких ячеек, на которые нужно мысленно разбить аппарат, чтобы получить реально достигаемую в нем степень перемешивания потока.

Параметры математической модели (ММ) – параметры, которые количественно и однозначно характеризуют изучаемый процесс (чем больше параметры ММ, тем более точно описывает она процесс).

Пена - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа. Эти газо-жидкостные системы по своим свойствам близки к эмульсиям.

Перемешивание – процесс многократного относительного перемещения макроскопических элементов объема жидкой среды под действием импульса, передаваемого среде механической мешалкой, струёй газа или жидкости.

Периодический процесс – процесс, который характеризуется тем, что все его стадии протекают в одном месте (в одном аппарате), но в разное время.

Плотность – масса вещества, содержащаяся в 1 м³ его объема:

 = m/V [кг/м³].

Плотность потока субстанции q – количество субстанции, проходящее через единицу площади поперечного сечения потока в единицу времени.

Поверхностное натяжение – работа, необходимая для создания единицы поверхности раздела фаз; сила, испытываемая молекулами, например, жидкости на границе газ-жидкость и направленная в глубину объема жидкости. Из-за него жидкость всегда принимает форму, соответствующую минимальной поверхности, в частности, капля имеет сферическую форму:

,

где - поверхностное натяжение; Дж/м²; F – поверхностная энергия, Дж; S – площадь поверхности, м².

Поверхностные силы – силы, действующие на поверхность жидкости и пропорциональные ей (силы вязкости, давления и другие).

Поверхность уровня – поверхность в объёме жидкости, во всех точках которой одинаковое давление.

Пограничный гидродинамический слой – пристеночная область в потоке, в которой происходит переход турбулентного движения в ламинарное.

Поле скоростей – совокупность мгновенных значений скоростей во всех точках рассматриваемого объема.

Поле температур – совокупность мгновенных значений температур во всех точках рассматриваемого объема.

Полидисперсные системы - системы, состоящие из разных по размеру частиц одного и того же слоя.

Полная удельная энергия - (z + р/g + ^g =Н) – сумма удельной потенциальной энергии положения и давления и удельной кинетической энергии.

Поперечное перемешивание – перемешивание, происходящее по сечению потока.

Порозность (доля свободного объема) – объем свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем.

 = (V - V₀)/V,

где V – общий объем, занимаемый зернистым слоем,

V₀ - объем, занимаемый самими элементами или частицами, образующими слой.

Потенциал переноса представляет собой удельную (отнесенную к единице объема) массу, энергию или количество движения.

В случае переноса массы в качестве потенциала переноса рассматривают плотность или концентрацию:

m_i /V или С m_i /V,

где m_i – масса i–го компонента смеси; [ ] = [ С ] = [ кг/м³ ].

В случае переноса энергии (теплоты) потенциалом переноса является энтальпия единицы объема жидкости:

с_р t V / V = с_р t 

где с_р – теплоемкость среды; [с_р t ] = [ Дж/м³ ].

В гидромеханических процессах потенциалом переноса является количество движения (импульса) единицы объема жидкости



где скорость; [ ] = [ кг / (м² с) ].

«Потерянный» напор – часть энергии потока (потенциальной), которая затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений, превращаясь при этом в тепло, которое идет на нагревание потока и теряется в окружающей среде:

h_п = h_тр + h_мс.

Правило фаз: с + Ф = k +n .

Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то в ней возникают процессы, направленные на уменьшение этого воздействия.

Продольное перемешивание - перемешивание в потоке в направлении его движения; уменьшает движущую силу процесса переноса.

Пыль - система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами от 5…50 мкм, она образуется преимущественно при дроблении и транспорте твердых материалов.

Пьезометрическая высота – высота столба жидкости, уравновешивающего гидростатическое давление в рассматриваемом живом сечении потока: h = p/ g, м.

Пьезометрический напор (напор давления) (р/g) - характеризует удельную потенциальную энергию давления, выраженную в метрах столба жидкости.

Равновесие – такое состояние системы, при котором перенос субстанции отсутствует.

Свободная поверхность – поверхность раздела жидкости и внешней газообразной среды.

Сжимаемые и несжимаемые осадки – осадки, получаемые на фильтровальной перегородке при разделении суспензий. Под несжимаемыми понимают такие осадки, в которых порозность, то есть отношение объема пор к объему осадка, не уменьшается при увеличении разности давлений. Порозность сжимаемых осадков уменьшается, а гидравлическое сопротивление потоку жидкой фазы возрастает с увеличением разности давлений.

Симплексы подобия (параметрические критерии) – инварианты подобия, выраженные отношением однородных величин.

Скоростной (динамический) напор – (^g) - характеризует удельную кинетическую энергию, выражается в метрах столба движущейся жидкости.

Скорость начала псевдоожижения _пс - скорость, при которой нарушается неподвижность слоя и он начинает переходить в псевдоожиженное состояние. Начало псевдоожижения наступает при равенстве силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц.

Скорость осаждения _ос – скорость равномерного движения частицы в среды.

Скорость процесса – количество субстанции, переносимое в единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной к направлению переноса; определяет производительность аппарата - чем больше скорость, тем больше производительность аппарата.

Скорость свободного витания (скорость уноса) _св – скорость, при которой слой разрушается и начинается массовый унос частиц потоком. Малейшее превышение скорости ₀ над величиной _св приводит к уносу частицы. Таким образом, условие витания частицы в восходящем потоке идентично условию равномерного осаждения частицы в неподвижной среде. Поэтому скорости _св можно определять так же, как скорости осаждения _ос.

Скорость свободного осаждения – скорость, при которой осаждающиеся частицы практически не оказывают влияния на движение друг друга.

Скорость стесненного осаждения - скорость, которая меньше, чем скорость свободного осаждения, вследствие трения и соударения между частицами, а также тормозящего влияние стенок аппарата.

Скорость фильтрования – объём фильтрата, проходящий в единицу времени через 1 м² фильтровальной перегородки:

, .

Смешанная задача гидродинамики – анализ движения жидкостей в случаях, например, когда при движении жидкости через зернистый слой твердого материала, она перемещается внутри каналов сложной формы и одновременно обтекает твердые частицы. Такие условия наблюдаются в процессах фильтрования, массопередачи в аппаратах с насадками, в химических процессах, осуществляемых в реакторах с твердыми катализаторами. Как правило, приближенно ее сводят к решению внутренней или внешней задачи.

Смоченный периметр – часть периметра поперечного сечения потока, по которому он соприкасается с ограничивающими его поверхностями.

Сопротивление процесса – величина, обратная кинетическому коэффициенту (например, гидравлическое сопротивление, термическое сопротивление, сопротивление массопередаче).

Сплошная среда – среда, в которой не образуется пустот, незаполненных жидкостью. Вещества обладают субмикроскопической молекулярной структурой, причем молекулы разделены пустотами, а масса их сконцентрирована в основном в ядрах атомов, составляющих молекулы, и, следовательно, распределена по объему вещества далеко неравномерно. Это касается и других свойств веществ. И потому, например, общее описание движения жидкости, понимаемой как материя с молекулярной структурой, заключалась бы в составлении уравнения движения всех молекул в отдельности, что при современном состоянии науки не возможно, да и не всегда необходимо для потребностей практики, где достаточно знать средние значения параметров. Осреднение можно выполнить таким образом, что жидкость (вещество) будет рассматриваться как сплошная среда (континиум). Для этого необходимо выполнить осреднение по такому объёму, чтобы число молекул в нем было достаточно большим для законности усреднения, а сам он был несоизмеримо мал по сравнению с объёмом, где происходит течение (процесс), чтобы не сказалась пространственная неравномерность распределения параметров. Этот объём должен быть физическим индивидуумом, т.е. состоящим из одних и тех молекул. Для коротких промежутков времени физическим индивидуумом можно считать такой объём, линейные размеры которого велики по сравнению с длиной свободного пробега молекул.

Сплошная фаза (дисперсионная среда) – внешняя фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы в виде капель, пузырей, пленок.

Среднее время пребывания частиц в аппарате определяется простым соотношением:

_срV_а / Q,

где V_а – объем рабочей зоны аппарата; Q – объемный расход потока.

Средняя скорость движения жидкости – скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через рассматриваемое плоское сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям этих частиц: w = V/F, где V – объемный расход, м³/с; F – площадь сечения потока, м².

Стационарные процессы – установившиеся процессы, все параметры которых не изменяются во времени: f = (x,y,z).

Степень разделения неоднородных систем характеризует эффективность процесса, определяется по уравнению:

и показывает, какая часть (процент) дисперсной фазы задерживается в аппарате.

Субстанциональная производная – производная, учитывающая изменение параметра частицы при ее перемещении вместе с потоком вещества; значение субстанциональной производной складывается из локальной составляющей и конвективной:

локальная конвективная

составляющие.

Туман - система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости размерами от 0,3 до 3 мкм, образовавшихся в результате конденсации.

Турбулентный режим – неупорядоченное движение, при котором отдельные частицы жидкости движутся по замкнутым хаотическим траекториям, в то время как вся масса жидкости перемещается в одном направлении.

Удельная поверхность а (м²/м³) – поверхность элементов или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем.

Удельное сопротивления осадка – разность давлений, необходимая для того, чтобы жидкая фаза с вязкостью 1 Па с фильтровалась со скоростью 1 м/с, сквозь слой осадка толщиной 1 м (r_ос=р/h_осW).

Удельный объем – объем, занимаемый единицей массы, или величина, обратная плотности:V/m = 1/

Условия однозначности – дополнительные данные для дифференциальных уравнений, характеризующие единичный процесс и включающие:

1) геометрические размеры и форму объема, в котором протекает процесс;

2) физические свойства среды, существенные для рассматриваемого процесса;

3) граничные условия, характеризующие взаимодействие среды с телами, ограничивающими объем, в котором протекает процесс;

4) начальное состояние системы, то есть ее состояние в момент, когда начинается изучение процесса.

Фаза – однородная по химическому составу и физическим свойствам часть термодинамической системы.

Фактор формы:

Ф = F_ш / F,

где F_ш – поверхность шара, имеющего тот же объем, что и рассматриваемое тело поверхностью F. Например, для куба Ф= 0,806; для цилиндра высотой, в 10 раз превышающий его радиус, Ф = 0,69; для диска, высота которого в 10 раз меньше радиуса, Ф = 0,32. Значения Ф приводятся в справочниках.

Фиктивная скорость ₀– отношение объемного расхода жидкости ко всей площади поперечного сечения слоя.[][Q/S] = [м/с].

Фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные в среде твердые частицы. Оно осуществляется под действием сил давления или центробежных сил и применяется для более тонкого разделения суспензий и пылей, чем путем осаждения.

Флокуляция - слипание агрегативно неустойчивых твердых частиц.

Флотация – процесс разделения мелких твердых частиц (например, минералов), основанный на различии в их смачиваемости водой. Применяется, в частности, для обогащения полезных ископаемых.

Химическая технология – такой способ переработки, который приводит к изменению не только внешних, но и внутренних свойств системы.

Центр давления – точка приложения равнодействующей силы давления жидкости на ограничивающую стенку.

Эквивалентный диаметр – для любого сечения вычисляется по формуле:

d = 4F/П,

где F – площадь живого сечения, м²; П – смоченный периметр, м.

Эмульсия - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой. Величина частиц дисперсной фазы в этом случае колеблется в довольно широких пределах.

Эффективность перемешивания характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий она характеризуется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата; при интенсификации тепловых и диффузионных процессов – отношением коэффициентов тепло- или масcоотдачи при перемешивании и без него. Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость.

Ячеечная модель потока – аппарат, состоящий из ряда последовательно соединенных по ходу потока одинаковых ячеек, в каждой из которых поток идеально перемешан. Описывается уравнением:

.

3 МОДУЛЬ 6 «Тепловые процессы»

3.1 Цель обучения

В результате изучения модуля студент должен знать базовые закономерности, назначение и оптимальные условия проведения тепловых процессов, основы расчета аппаратов для их осуществления, уметь проводить эти расчеты с использованием экспериментальных и справочных данных, владеть навыками практической работы с теплообменными аппаратами.

3.2 Программа модуля «Тепловые процессы»

3.2.1 Роль тепловых процессов в химической технологии. Особенности тепловых процессов

Промышленные способы подвода и отвода тепла. Виды теплоносителей и области их применения. Нагревание водяным паром. Особенности использования насыщенного пара в качестве греющего агента, основные достоинства и область применения. Тепловые балансы при нагревании «острым» и «глухим» паром. Нагревание горячими жидкостями, достоинства и недостатки. Нагревание топочными газами. Нагревание электрическим током. Охлаждающие агенты.

Теплообменные аппараты. Классификация теплообменных аппаратов. Кожухотрубчатые теплообменники: конструкция, сравнительные характеристики. Змеевиковые теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки. Теплообменники с плоской поверхностью: конструкции, достоинства и недостатки. Смесительные теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки. Регенеративные теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки.

Расчет поверхностных теплообменников. Выбор теплообменных аппаратов. Проектный расчет теплообменников. Проверочный расчет теплообменников. Выбор оптимального режима теплообменных аппаратов.

Выпаривание. Назначение процесса. Классификация выпарных процессов и аппаратов. Однократное выпаривание: принцип действия, схемы, достоинства и недостатки. Многократное выпаривание: принцип действия, схемы, достоинства и недостатки. Выпаривание с тепловым насосом.

Выпарные аппараты. Классификация выпарных аппаратов. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией: конструкции, достоинства и недостатки. Пленочные выпарные аппараты: конструкции, достоинства и недостатки.

Выбор выпарных аппаратов. Расчет непрерывно действующей выпарной установки. Пути повышения экономичности выпарных установок. Назначение конденсатора, барометрической трубы, вакуум-насоса, конденсатоотводчика.