13. Физические процессы, используемые в технологии: тепловые процессы

К тепловым относятся процессы, скорость которых определяется скоростью переноса энергии в форме теплоты: нагревание, охлаждение, испарение, плавление и др. Процессы переноса теплоты часто сопутствуют другим технологическим процессам: химическому взаимодействию, разделению смесей и т. д.По механизму переноса энергии различают три способа распространения теплоты:1).Теплопроводность – перенос энергии микрочастицами (молекулами, ионами, электронами) за счет их колебаний при тесном соприкосновении. 2. Конвективный перенос теплоты – процесс переноса теплоты от стенки к движущейся относительно нее жидкости (газа) или от жидкости (газа) к стенке. Таким образом, он обусловлен массовым движением вещества и происходит одновременно путем теплопроводности и конвекции.3).Тепловое излучение – перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, поглощаемых телом. Источниками этих колебаний являются заряженные частицы – электроны и ионы, входящие в состав излучающего вещества. При высоких температурах тел тепловое излучение становится преобладающим по сравнению с теплопроводностью и конвективным обменом. На практике теплота чаще всего передается одновременно двумя или тремя способами, однако превалирующее значение имеет какой- нибудь один способ передачи теплоты. Среди тепловых процессов наибольшее распространение получили следующие: процессы нагревания и охлаждения, которые проводят в аппаратах, называемых теплообменниками. Для передачи тепла при нагревании используют вещества, называемые теплоносителями. Наиболее распространенным теплоносителем является водяной пар. Для нагревания до температур более 180–200°С используются высокотемпературные теплоносители: нагретая вода, расплавленные соли, ртуть и жидкие металлы, органические соединения, минеральные масла. Испарение – процесс удаления жидкой фазы в виде пара из различных сред, главным образом путем их нагрева или создания иных условий для испарения. Конденсация пара (газа) – процесс, осуществляемый либо путем охлаждения пара (газа), либо посредством охлаждения и сжатия одновременно. Конденсацию используют при выпаривании, для создания разрежения. Искусственное охлаждение всегда связано с переносом тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой, а такой процесс требует затраты энергии, поэтому введение энергии в систему является необходимым условием получения холода. Кристаллизация – процесс выделения твердых веществ из насыщенных растворов или расплавов. Такой процесс характерен для производства минеральных удобрений, солей, таким же образом получают ряд органических полупродуктов и продуктов из растворов органических веществ (спиртов, эфиров, углеводородов).Плавление – процесс передачи тепла через металлическую стенку, обогреваемую любым способом: теплопроводностью, конвективным переносом или тепловым излучением без удаления расплава.

14.Химические процессы, используемые в технологии.

Химические (химико-технологические) процессы нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленного производства. Химическую технологию разделяют в зависимости от вида получаемой продукции на технологию неорганических и органических веществ. Любой химико-технологический процесс можно разделить на ряд взаимосвязанных стадий: I. Подвод реагирующих веществ в зону химической реакции. II. Осуществление химического превращения, в ходе которого происходит глубокое изменение структуры, состава и свойств веществ, участвующих в нем. III. Отвод полученных продуктов из зоны реакции. Химико-технологические процессы можно классифицировать по следующим признакам: 1)По кратности обработки сырья различают: процессы с открытой схемой, процессы с закрытой (циркуляционной) схемой, процессы с комбинированной схемой.2) По способу организации выделяют: периодические, непрерывные, комбинированные.3) По виду используемого сырья химические процессы делятся на: процессы, использующие минеральное сырье, процессы, использующие сырье животного или растительного происхождения.4) По агрегатному состоянию веществ, участвующих в химической реакции, различают:–а) гомогенные химико-технологические процессы, в которых все реагирующие вещества находятся в одной какой-нибудь фазе: газовой, твердой, жидкой. При осуществлении таких процессов реакция обычно протекает быстрее; б)– гетерогенные химико-технологические процессы, в которых участвуют вещества, находящиеся в разных состояниях, т.е. в двух или трех фазах. К гетерогенным процессам относятся, например, горение (окисление) твердых веществ и жидкостей, растворение металлов в кислотах и щелочах и др.5) По тепловому эффекту химической реакции различают: а)– экзотермические процессы, которые протекают с выделением теплоты; б)– эндотермические процессы, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими. 6) По направлению протекания химико-технологические процессы подразделяют на обратимые и необратимые. В необратимых процессах равновесие в реакциях полностью смещается в сторону продуктов реакции, а обратная реакция, как правило, не протекает. Во всех обратимых процессах устанавливается равновесие, при котором скорости прямого и обратного процессов уравниваются, в результате чего соотношения между компонентами во взаимодействующих системах остаются неизменными до тех пор, пока не изменятся условия протекания процесса. В случае изменения таких параметров, как температура, давление или концентрация реагирующих веществ, равновесие нарушается, и процесс начинает протекать в том или ином направлении до наступления нового равновесия.