Способы интенсификации технологических процессов характеристика

2. Методы интенсификации и оценкиэнергоэффективности технологических процессов сельскохозяйственного производства

2.1. Основные понятия интенсификации технологических процессов

Под интенсификацией производственных (технологических) процессов АПК понимают получение прямого или косвенного экономического эффекта за счет увеличения производительности, КПД, уменьшения энерго- и материалоемкости оборудования, длительности лимитирующих стадий, повышения каче­ства продукта, эргономических и социальных показателей. Все перечисленные параметры являются составляющей энергетической эффективности производ­свенных процессов и представляют ее техникоэкономические и социальные характеристики (целевые функции). При интенсификации предпринимают це­ленаправленное изменение какой-либо группы факторов, которые оказывают влияние на целевые функции. Все эти технико-экономические показатели во многом взаимосвязаны друг с другом. Так уменьшение длительности лимити­рующих стадий технологического процесса обычно приводит к увеличению производительности, уменьшению энерго- и материалоемкости, способствует росту КПД.

В настоящее время одним из перспективных методов интенсификации технологических процессов и повышения эффективности технологического оборудования (ТО) признаются методы, основанные на энергетических воздействиях с применением различных электрической энергии.

Различают два вида задач интенсификации [1]:

1) совершенствование существующих технологических систем;

2) разработка принципиально новых.

Для интенсификации необходимо рассматривать механизмы, способствующие ускорению основных технологических стадий с получением продукта требуемого или повышенного качества (иногда можно, значительно выигрывая в скорости технологического процесса, несколько терять в качестве продукта).

Возможны несколько вариантов результатов интенсификации:

1) интенсификация способствует ускорению процесса при ухудшении качества продукта;

2) интенсификация способствует ускорению процесса при неизменном качестве продукта; например, увеличение скорости омывания дисперсных частиц при растворении ускоряет процесс, но предельная концентрация раствора не позволяет изменить содержание количества вещества в объеме жидкости;

3) интенсификация увеличивает скорость процесса и улучшает качество продукта; например, интенсификация процесса эмульгирования позволяет получить эмульсию с меньшими размерами частиц.

Для количественной характеристики интенсивности используют выражение

которое показывает количество перенесенного вещества (энергии) М, кг (Дж) через единицу площади (объема) S, м 2 (м 3 ) за единицу времени t, с.

Сформулировав зависимость i от основных геометрических и режимных параметров, физических параметров обрабатываемой среды, определяют необходимость увеличения или уменьшения указанных параметров для увеличения i .

Критерий i получен на основе линейных кинетических уравнений, которые в ряде случаев не охватывают всего многообразия и сложности явлений.

Линейные законы переноса типа , где F – движущая сила процесса; k – коэффициент скорости технологического процесса, могут быть ис­пользованы для анализа процесса интенсификации только в предположении о незначительности отклонения рассматриваемого процесса от состояния термодинамического равновесия и малости градиентов потенциалов переноса. Для анализа нелинейных соотношений между потоком переноса и градиентом по­тенциала используют принципы термодинамики необратимых процессов .

Для большинства тепломассообменных, ряда гидромеханических процессов при инженерных решениях по выбору факторов, на которые необходимо воздействовать для увеличения i, можно использовать пропорциональность М параметрам S, F и k. Обычно для интенсификации тепломассообменных про­цессов применяют перемешивание, организацию потоков и специальные физи­ческие эффекты. Для интенсификации механических и гидромеханических процессов необходимо активное влияние на движение отдельных элементов жидкости, газа и твердых тел.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Интенсификация — технологический процесс

Интенсификация технологических процессов и повышение качества выпускаемой продукции соответствуют требованиям научно-технического прогресса в машиностроении. Эти вопросы в полной мере относятся к процессам химико-термической обработки деталей. [16]

Интенсификация технологических процессов достигается совершенствованием как самих процессов, так и процессов управления ими. Широков внедрение вычислительной техники в автоматизированные системы управления открывает практически неограниченные возможности построения оптимальных систем управления. Однако практическая реализация этих возможностей существенно ограничивается номенклатурой, техническими параметрами и надежностью автоматизированных систем аналитического контроля, в частности, анализаторов состава растворов. [17]

Интенсификация технологических процессов требует повышения удельной поверхностной электрической мощности р0 и температуры продукта. Естественно, при этом ухудшаются условия теплообмена обмотки индуктора. Таким образом, повышение надежности индуктора при интенсификации нагрева превращается в серьезную техническую проблему. [18]

Интенсификация технологических процессов в соответствии с классическими магнетохимическими представлениями достигается воздействием относительно сильных ( многие тысячи эрстед) магнитных полей на системы, обладающие достаточно высокой магнитной восприимчивостью, причем реакции протекают в магнитном поле. При магнитной обработке водных систем эти условия не соблюдаются. Магнитными полями невысокой напряженности действуют в течение долей секунды на водные системы, часто обладающие ничтожно малой магнитной восприимчивостью. Физико-химические реакции и процессы протекают после магнитной обработки. Как показано ниже, правило Батнахара при магнитной обработке водных систем почти никогда не соблюдается. [19]

Интенсификация технологических процессов в горном, металлургическом и строительном производствах, Кемеровское книжное изд. [20]

Интенсификация технологических процессов достигается совершенствованием как самих процессов, так и процессов управления ими. Широкое внедрение средств вычислительной техники в автоматизированные системы управления открывает неограниченные возможности обработки информация об объекте управления и построения оптимальных систем управления. [21]

Интенсификация технологических процессов требует широкого применения в конструкциях машин дефицитных высоколегированных сплавов. В связи с этим представляют интерес результаты разработки жаростойких сталей без никеля или с низким его содержанием как заменителей хромоникелевых сталей. Описан также опыт по подбору новых огнеупорных материалов для керамических форм точного литья. [22]

Интенсификация технологических процессов , протекающих в машинах химических производств, непосредственно связана с ростом напряженности энергетических потоков от двигателя к рабочей машине, увеличением скоростей движения исполнительных органов, повышением требований к надежности машин. [23]

Интенсификация технологических процессов , повышение произ-юдительности и точности работы промышленного оборудования неразрывно связаны с усложнением общей схемы автоматизации производства в целом и электропривода в частности. В этих условиях на первый план выдвигается важная проблема обеспечения надежной работы автоматизированного электрооборудования, выход из строя которого может привести к выпуску бракованной продукции, снижению производительности труда, потерям сырья и энергии, остановке, а иногда и к авариям рабочих машин и механизмов, т.е. к большим экономическим потерям. Задача повышения надежности электроприводов является сложной и комплексной проблемой, которая должна решаться как на стадии проектирования и изготовления его элементов, так и при его монтаже, наладке и эксплуатации. [24]

Интенсификация технологических процессов обработки позволяет резко повысить потенциал производительности и тем самым обеспечить прогрессивность новой техники. [25]

Интенсификация технологических процессов добычи , переработки, хранения и транспорта нефти и нефтепродуктов вызывает необходимость дальнейшего совершенствования средств автоматизации нефтяных отраслей промышленности. [26]

Интенсификация технологических процессов производства , увеличение потоков транспортируемых материалов и сырья повышают опасность возникновения пожаров и взрывов, вызванных статической электризацией, способность к которой, в частности, определяется электрическими показателями продуктов. Сведения, приводимые в настоящей книге, могут быть полезны не только при разработке лакокрасочных материалов и покрытий с заданными свойствами, но и при проектировании новых производств и окрасочных участков предприятий разных отраслей, отвечающих современным требованиям техники безопасности. [27]

Интенсификация технологических процессов деревообработки и сушки древесины заставляет в некоторых случаях применять перегретую воду и высококяпящие жидкостные органические теплоносители ( ВОТ), например для нагрева плит прессов, в калориферах высокотемпературных сушилок и в других теплообменных аппаратах. [28]

Интенсификация технологических процессов добычи , переработки и хранения нефти и нефтепродуктов вызывает необходимость дальнейшего совершенствования систем автоматизации нефтяных отраслей промышленности, что, в свою очередь, связано с обработкой большого объема измерительной информации. Этим объясняется широкое развитие измерительных информационных систем ( ИИС), предназначенных для сбора, преобразования, передачи, хранения, обработки на ЭВМ и представления в удобном для оператора виде различного рода технологической информации. [29]

Интенсификация технологических процессов содового производства приводит к увеличении скоростей парогазовых и жидкостных потоков в аппаратах и трубопроводах, а следовательно, к увеличению увоса жидкости с парогазовой фазой. [30]

Источник

Основные направления активации химических процессов

Последовательность этапов построения системы интенсификации. Обобщенные характеристики физических воздействий и процессов. Изучение особенностей акустических, электромагнитных, оптических и радиационных методов расширения технологических движений.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	22.01.2016
Размер файла	29,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Институт нефти, газа и энергетики

Кафедра технологии нефти и газа

по дисциплине: «Физические методы активации химических процессов»

на тему: «Основные направления активации химических процессов»

Краснодар 2015 г

1. Постановка задач интенсификации технологических процессов

1.1 Анализ процессов на макроуровне

1.2 Последовательность этапов построения системы интенсификации

1.3 Обобщенные характеристики физических воздействий и процессов

2. Типовые процессы химической технологии как объекты интенсификации

2.1 Интенсификация механических и гидромеханических процессов

2.2 Интенсификация тепломассообменных процессов

2.3 Интенсификация химических процессов

3. Методы интенсификации технологических процессов

3.1 Акустические методы

3.2 Электромагнитные методы

3.3 Оптические и радиационные методы

Список использованных источников

Интенсификация производственных процессов направлена на увеличение их экономической эффективности в результате целенаправленного влияния на производительность оборудования, сокращения затрат материалов и энергии, улучшения качества продукции, снижения затрат труда и повышения эффективности автоматического управления.

Системный подход позволяет выделить основные принципы использования физических воздействий в технологии для решения задач интенсификации процессов. Для этого проводится классификация воздействий и обрабатываемых сред, намечаются процедуры поиска решений задпчи на физическом уровне.

Различные физические воздействия: механические, электромагнитные и другие с позиций термодинамики являются энергетическими, приводящими к изменению свойств и состояний систем. Задача интенсификации может рассматриваться как аналог задач оптимального управления. Существенное отличие заключается в расширении диапазона и вида воздействий, по крайней мере на стадии проектирования.

1. Постановка задач интенсификации технологических процессов

Процессы химической технологии — это сложные физико-химические процессы, протекающие как в пространстве, так и во времени. В них участвуют потоки энергии и многофазные многокомпонентные потоки вещества.

Химико-технологическая система — это совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций.

Входные переменные параметры ХТС — это физические параметры входных потоков сырья или исходных продуктов, а так же параметры физико-химических воздействий окружающей среды на процесс функционирования ХТС.

Входные переменные параметры по характеру воздействий на ХТС разделяются на три типа:

а) неизменные входные параметры — это такие параметры, значения которых могут быть измерены, но возможность воздействия на них отсутствует. Значения данных параметров не зависят от режимов процессов.

б) управляющие параметры — это такие параметры, на которые можно оказывать прямое воздействие в соответствии с теми или иными требованиями, что позволяет управлять процессом.

в) возмущающие параметры — это такие параметры, значения которых случайным образом изменяются с течением времени и которые недоступны для измерения.

Выходные параметры — это такие параметры, величины которых определяются режимом процесса и характеризуют его состояние, возникающее в результате суммарного воздействия входных управляющих, возмущающих параметров.

Выходные параметры так же называют параметрами состояния.

ХТС — аппарат, в котором протекает какой-либо типовой ХТ процесс.

Параметры ХТС подразделяют на конструкционные и технологические.

Конструкционные параметры — это геометрические характеристики аппаратурного оформления элементов системы.

Технологические параметры — это коэффициенты степеней превращения сырья или степеней разделения компонентов, коэффициенты тепломассопередачи, константы скоростей химических реакций и т. д.

Использование различных физических воздействий позволяет в значительной степени интенсифицировать ХТ процессы и в большинстве случаев получать результаты, не достижимые при традиционной технологии [1].

Постановка задач интенсификации может быть различной:

а) совершенствование существующего технологического процесса и существующего оборудования;

б) разработка принципиально нового технологического процесса и принципиально нового оборудования для его реализации [1].

Наиболее типичными целевыми функциями физической интенсификации при заданных ограничениях являются: сокращение продолжительности лимитирующей стадий процессов, сокращение энергозатрат, увеличение производительности и КПД, улучшение качества продуктов, получение продуктов со свойствами, не достигаемыми при традиционной технологии, уменьшение габаритов аппаратов и расхода материалов на их изготовление, экономия сырья, проведение совершенно новых процессов, улучшение экономических характеристик оборудования, ведение непрерывных управляемых процессов[1].

1.1 Анализ процессов на макроуровне

Анализ процессов на макроуровне предполагает ряд этапов. Сначала декомпозиция, т. е. выделение типичного и представительного в отношении физического механизма процесса элемента. Затем анализ макрокинетики процессов в выделенном элементе при различных физических воздействиях и выбор оптимального. И, наконец, синтез — распространение полученных результатов на всю рабочую зону или весь аппарат[1].

Выбор типичного элемента объема вещества представляет собой сложную и далеко не формальную процедуру. Этот элемент должен отражать те свойства вещества, которые являются определяющими в отношении конечной цели интенсификации процесса. В свою очередь, эти определяющие свойства зависят от вида физического воздействия.

Для выделения минимальных типовых структурных элементов необходимо в каждой конкретной цепи воздействие — система — результат выделить в системе такие структурные единицы, которые по отдельности или в совокупности сохраняют ту же причинную взаимосвязь между воздействием и его результатами. Несомненно, что такая задача может быть решена только приближенно, в некоторых случаях возможно и вообще не решена.

В основе выделения структурного элемента должна лежать четкая модель физики процесса на макроуровне[1].

1.2 Последовательность этапов построения системы интенсификации

Первый этап — формирование банка данных технических заданий (ТЗ). Под ТЗ на разработку подразумевается перечень основных эксплуатационных, технологических, экономических и других требований и их значений, которым должен удовлетворять технологический процесс и аппарат.

Упрощенно первый этап можно представить в следующем виде. Постановка задачи — осмысление конечной цели при учете ограничений. Анализ существующего процесса. Выявление основных отрицательных факторов в отношении конечной цели. Установление причин, вызывающих недостатки. Перевод задачи на «физический» уровень. Анализ физического механизма «лимитирующей» стадии процесса. Анализ физических свойств веществ на «входе» в эту стадию и «выходе» из нее. «Подключение» различных физических воздействий и их комбинаций. Выбор оптимального физического воздействия[1].

Второй этап заключается в выявлении основных информационных массивов. Применительно к процессам и аппаратам химической технологии с использованием физических воздействий таковыми являются следующие банки данных:

M1 — физико-химических явлений и процессов;

M2 — известных процессов, аппаратов и химико-технологических систем;

M3 — предъявление требований;

M4 — физико-химических свойств перерабатываемых веществ;

M5 — физических устройств;

M6 — приемов и алгоритмов для обработки информации.

Создание этих информационных банков данных, дополненных методами оценки и выбора вариантов, является первоочередной задачей при разработке автоматизированных систем поиска новых технических решений в рассматриваемой области. Подход к формированию подобных информационных массивов изложен применительно к разработке новых конструкций и приборов в работе [3].

Задача интенсификации химико-технологических процессов заключается в выборе или поиске наиболее эффективной совокупности физических воздействий при заданной паре переменных вход-выход и наложенных ограничениях. После варьирования физическими воздействиями и их сочетаниями надо найти наиболее целесообразную совокупность, которая обеспечивает проведение требуемого процесса. Следующий этап заключается в разработке на этой основе аппарата, технико-экономические и прочие показатели которого превосходят показатели лучших существующих образцов [1].

С целью сужения области поиска решения производится качественный анализ степени влияния физических воздействий на входные переменные.

Физические воздействия разбивают на три группы:

а) нейтральное Ф0, не влияющее на свойства вещества; обозначается символом «0»;

б) интенсифицирующее Ф+, вызывающее приближение свойств вещества к области требуемых значений; обозначается символом «+»;

в) замедляющее Ф-, вызывающее удаление свойств вещества относительно области требуемых значений; обозначается символом «-» [3].

Среди воздействий второго и третьего типа могут быть пороговые или критические, т. е. полностью прекращающие переход и обозначаемые «?».

Результаты воздействий со знаком «+» должны быть подвергнуты дальнейшему качественному анализу и экспериментальной проверке с целью установления близости полученных результатов требуемым значениям. Если таких воздействий оказывается несколько, то из них, в соответствии с техническим заданием, выбирается наиболее подходящее.

Если таблица содержит только отрицательные и нейтральные результаты, то необходимо, используя поочередно каждое из воздействий, изменять свойства входных веществ и повторить проведенный анализ с измененными входными переменными. При повторных отрицательных результатах можно использовать парные и более сложные сочетания, изменяющие начальные свойства системы. Отсутствие простых решений требует обращения к специальным комбинаторным методам и алгоритмам поиска [3; 4], которые должны быть модифицированы для решения поставленных задач.

1.3 Обобщенные характеристики физических воздействий и процессов

С позиций термодинамики обрабатываемые вещества представляют собой систему, отделенную от окружающей среды некоторой поверхностью раздела [1].

Состояние системы оценивают количественным значением, макроскопических параметров: интенсивных (измеряемых локально) и экстенсивных (измеряемых для системы в целом).

Экстенсивные параметры подчиняются принципу аддитивности. Различают параметры внутренние и внешние. Изменение состояния системы представляет собой процесс.

В периодических технологических процессах система замкнута, так как отсутствует обмен массой между системой и окружающей средой, а в непрерывных — открыта.

Причиной возникновения процесса в системе является ее взаимодействие с окружающей средой или между отдельными частями системы. Среди замкнутых систем различают: изолированные, на которые среда не может влиять; адиабатические, на которые среда может влиять только в результате совершения работы; диатермические, не допускающие выполнения работы, и в то же время не адиабатические [1].

Влияние различных факторов на положение равновесия системы изучалось сначала в механических и гидравлических системах, а позже в электрических и более сложных физико-химических.

Если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих положение равновесия, то в системе усилится то из направлений процесса, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия, и положение равновесия сместится в том же направлении.

В результате взаимодействия системы с окружающей средой происходит обмен энергией между ними, и внутренняя энергия системы изменяется на некоторую величину. Такой обмен может происходить в двух формах: теплоты и работы [1].

Каждому воздействию данного рода отвечает своя степень свободы, причем число степеней свободы совпадает с числом координат, которые являются независимыми одна от другой.

Для любого воздействия можно установить вполне определенную физическую величину — потенциал (P) , при равенстве которого в системе и окружающей среде воздействие данного рада не осуществляется. Разность потенциалов внутри и вне системы является причиной данного процесса в системе. интенсификация акустический электромагнитный радиационный

Потенциалы и сопряженные им координаты являются термодинамическими параметрами состояния.

Мерой воздействия, связанной с наличием силовых полей является работа обобщенной силы, приводящая к изменению обобщенной координаты, характеризующей эффект воздействия.

Любое физическое воздействие является энергетическим и приводит к процессам, протекающим во времени.

В большинстве случаев обработка веществ в различных аппаратах связана с потоками, которые приводят к возникновению необратимых процессов, зависящих от градиентов температуры и концентрации, а так же от внешних сил [1].

2. Типовые процессы химической технологии как объекты интенсификации

В химическом производстве вещества перерабатываются с целью изменения состояния, содержания энергии и состава. Превращение одних химических веществ в другие происходит в реакторах. На степень превращения влияют многочисленные факторы: кинетика реакции, гидродинамическая обстановка, тепломассообмен и др. Подавляющее большинство процессов химической технологии (механические, тепломассообменные и др.) протекают на «физическом» уровне, то есть не связаны непосредственно с химическими превращениями веществ, да и элементарные акты химических реакций также имеют физическую природу. Поэтому за типовой объект физической интенсификации принимается элементарный физический процесс.

Известно [2], что каждый типовой процесс определяется своей физико-химической сущностью, выражающейся в идентичности материальных и внутренних связей. По характеру этих связей все процессы химической технологии подразделяют на следующие классы: механические, гидромеханические, тепловые, массообменные, химические. Эти основные процессы с учетом их целевого назначения принято считать типовыми процессами химической технологии.

2.1 Интенсификация механических и гидромеханических процессов

В механических и гидромеханических процессах целенаправленно проводят разделение твердых тел и неоднородных систем, измельчение и диспергирование, смешивание и образование неоднородных систем и т.п.

Для интенсификации подобных процессов требуется активное вмешательство в движение отдельных элементов жидкостей и твердых тел. Для этого необходимо управление полями скоростей и напряжений в заданных пространственно-временных масштабах, как в элементах объема, так и на ограничивающих поверхностях. Таким образом, в общем случае интенсификация механических и гидромеханических процессов связана с задачей создания управляемых течений в многофазных гетерогенных системах и динамических полей напряжения в твердых телах. В частности, такие задачи могут решаться специальными приемами генерации вихрей, колебаний потоков, дислокаций и тому подобных структур с необходимой интенсивностью и распределение в пространстве и времени.

2.2 Интенсификация тепломассообменных процессов

В тепломассообменных процессах воздействия должны быть связаны с ускорением переноса энергии и массы. Из физической сущности тепломассопереноса следует, что интенсификация может идти по пути создания больших градиентов, влияния на конвективный перенос, непосредственно на коэффициенты переноса, а также по пути управления распределением источников. Когда создание больших градиентов лимитировано свойствами перерабатываемых веществ или технологическими условиями, перспективно физическое воздействие через конвективный тепломассоперенос. Существенный вклад может дать управляемое пространственно-временное распределение внутренних источников тепла, генерируемых различными полями или частицами. Наконец, возможно влияние непосредственно на коэффициенты переноса, например утончение пограничных слоев под воздействием колебаний и т.п.

2.3 Интенсификация химических процессов

Физические воздействия позволяют интенсифицировать не только макроскопические, но и микроскопические процессы атомно-молекулярного уровня. Для химической технологии особый интерес представляют специфические (избирательные) воздействия, приводящие к химическим превращениям веществ, которые невозможны при использовании других методов.

Между физическими и химическими явлениями существуют глубокое единство. Молекулярные механизмы, которые приводят к химическим реакциям и таким процессам, как вязкое течение, диффузия, поглощение звука и электромагнитных волн, имеет большую общность [5].

Выбор вида физического воздействия, его характеристик и способ организации процесса химических превращений определяется многочисленными факторами. В общей задаче интенсификации химико-технологических процессов важным является устранение условий, при которых скорость химических реакций лимитируется процессами тепломассообмена. Одним из существенных факторов является агрегатное состояние реагентов, от которого зависит целевая передача энергии воздействия реагирующим молекулам, а также возможность смещения исходных веществ, разделения продуктов реакции и другие процессы [1].

В связи с этим можно выделить процессы в газовых средах, включая сюда и разнообразные аэродисперсивные системы, процессы в жидкостях (в том числе и в электрохимических системах) и процессы в других системах (твердых телах, полимерах и т.п.)

Интенсификация процессов может быть достигнута в результате повышения рабочих температур и давлений, устранения ограничений в передачи энергии от источника в химически реагирующую систему с использованием селективных катализаторов и воздействий, обладающих селективными свойствами, электромагнитного и газодинамического перемешивания веществ и других методов.

Повышение давления в химических процессах, начиная с некоторого уровня, становится нецелесообразным вследствие потерь тепла при неизотермическом сжатии. Повышение температуры до уровня температуры плазмы дает возможность проводить процессы в плазменных теплоносителях; другая группа процессов плазмохимии проходит в электоразрядной плазме.

В газовой фазе могут быть осуществлены разнообразные атомно-молекулярные процессы в результате резонансного взаимодействия индивидуальных молекул с фотонами. Этот круг вопросов рассматривается в фото — и лазерохимии. Однако необходимо отметить ограниченность объема обрабатываемого вещества лазерным лучом. Под действием лазерных излучений могут протекать разнообразнейшие процессы: от бимолекулярных реакций размещения и присоединения до диссоциации молекул на свободные радикалы или нейтральные фрагменты.

В жидкостях при воздействии мощных акустических полей в режиме кавитации происходят сложные физико-химические явления, в результате которых не только ускоряются отдельные химические реакции, но и происходят реакции, не идущие в других условиях.

Воздействие электрическим током в электрохимических производствах составляет основу электролитического производства многих химических продуктов [1].

Действие ионизирующих излучений приводит к многообразным химическим превращениям в газах, водных растворах неорганических и органических соединений, радиационным превращениям органических соединений и их смесей, интенсификации ряда технологических процессов. Эти вопросы относятся к быстроразвивающейся области химической технологии — радиационно-химической технологии.

В промышленной практике наиболее часто используют воздействие тех физических процессов, для которых достаточно хорошо разработаны теоретические основы и созданы технические средства их реализации.

3. Методы интенсификации технологических процессов

Акустические методы интенсификации охватывают динамические воздействия на системы в виде упругих или квазиупругих колебаний и волн. Воздействия в зависимости от частоты относят к низко- или высокочастотным. В низкочастотном диапазоне, как правило, длина волны больше характерного размера системы или ее представительного структурного элемента л>l, а в высокочастотном — наоборот, л 109Гц).

В технике часто вместо термина «колебания» используют термин «вибрация» для колебаний твердых тел и «пульсация» для колебаний жидкостей и газов. Аналогично делят и аппаратуру, реализующие эти колебания, на вибрационную [6] и пульсационную [7]. Подобное терминологическое разграничение весьма условно и далее такие воздействия рассматриваются как низкочастотные механические колебания.

Колебания и волны одной частоты называют гармоническими или, заимствуя термин из оптики, монохроматическими. Гармонические колебания являются теоретической абстракцией, реализуются же колебания и волны, спектр которых лежит в некоторой полосе частот от f1 до f2. Сопоставляя этот спектральный интервал с характерным частотным интервалом чувствительности системы, на которую производится воздействие, его можно отнести к узко- или широкополосному [8].

Акустическое воздействие может иметь модуляцию по амплитуде, частоте, фазе, длительности. Воздействие может быть не только детерминированным, но и носить случайный характер.

Уменьшение длительности воздействия и увеличение его амплитуды, а также ряд других механизмов приводят к появлению ударных волн. С учетом определенной специфики последние выделены в самостоятельную группу.

3.2 Электромагнитные методы

Электромагнитные методы интенсификации технологических процессов — это методы, в которых в качестве интенсифицируемого фактора служит энергия электромагнитного поля. Классификацию электромагнитных методов можно провести по различным характеристикам поля: временным, частотным, пространственным, силовым и энергетическим.

В зависимости от изменения характеристик поля (напряженности, индукции и других) во времени различают поля статические, квазистатические и переменные.

Статические поля описываются основными законами электро- и магнитостатики. В переменных полях можно выделить случай, когда длины электромагнитных волн много больше характерных размеров системы (л>>l ). Этот случай реализуется на промышленных частотах (в СССР и ряде стран 50 Гц, в США и Японии 60 Гц) и высоких частотах, так называемых токах высокой частоты (ТВЧ); диапазон ТВЧ до 300МГц. Такие системы описываются в терминах теории электрических цепей с сосредоточенными параметрами.

Когда длина волны становится соизмеримой или меньше характерных размеров системы. Волновым процессом пренебрегать уже нельзя. Подобные системы и воздействия имеют распределенные по пространству характеристики, и электромагнитные волны этого диапазона относят к сверхвысокочастотным (СВЧ). Диапазон СВЧ составляет 0,3-30 ГГц.

3.3 Оптические и радиационные методы

К оптическим и радиационным отнесены воздействия электромагнитными волнами с длинами менее 10мм и потоками частиц больших энергий. Это соответствует спектру частот электромагнитных волн, начиная с 1010Гц., инфракрасной, видимой, ультрафиолетовой области и рентгеновскому излучению, заканчивая гамма-излучением с частотой1019Гц.

В рассматриваемом диапазоне свет проявляет не только волновые свойства (дифракция, интерференция, поляризация и др.), но и квантовые или корпускулярные, такие как фотоэффект, излучение и поглощение атомов и др. В то же время движущиеся частицы проявляют волновые свойства (дифракция электронов). Этот корпускулярно-волновой дуализм материи лежит в основе квантовой механики.

Излучение электромагнитных волн может отличаться от других излучений такой характеристикой, как когерентность. Некогерентным является тепловое излучение нагретых тел и плазмы, когерентное излучение создается оптическими квантовыми генераторами — лазерами.

Радиационные воздействия включают как электромагнитные (рентгеновское и y—излучение), так и корпускулярное излучение (ускоренные электроны, быстрые заряженные частицы). Источниками радиационного воздействия служат радиоактивные изотопы и специальные ускорители частиц [1].

Интенсификация в химической промышленности связана с решением многоплановой комплексной научно-технической проблемы на принципиально новой основе.

Традиционная база для разработки процессов и аппаратов химической технологии сложилась много десятилетий назад и поэтому, как правило, не содержит последних достижений физики и смежных областей техники.

Различные физические воздействия активно используются в нефтепереработке. Они позволяют в значительной степени интенсифицировать химико-технологические процессы и получать результаты, не достижимые при традиционной технологии.

Список использованных источников

1. Кардашев Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. М.: Химия, 1990. 208 с.

2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М: Химия, 1985. 448 с.

3. Автоматизация поискового конструирования / А. И. Половинкин,

Н. К. Бобков, Г. Я. Буш и др.; Под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981. 344 с.

4. Капустин В.М., Махотенко Ю.В. Конструктору о конструировании атомной техники. М.: Атомиздат, 1981. 190 с.

5. Шахпаронов М. И. Механизмы быстрых процессов в жидкостях. М.: Высшая школа, 1980. 352 с.

6. Городецкий, И. Я., Васин, А. А., Олевский, В. М., Лупанов, П. А. Вибрационные массообменные аппараты/ Под ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1980. 192 с.

7. Карпачева С. М., Рябчиков Б. Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. М.: Химия,1983. 224 с.

8. Кардашев Г. А., Михайлов П. Е. Тепломассообменные акустические процессы и аппараты. М.: Машиностроение, 1973. 223 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование проблем современной нефтепереработки в России и путей их решения. Особенности применения гидродинамического оборудования для интенсификации технологических процессов нефтепереработки. Изучение технологии обработки углеводородных топлив.

реферат [4,3 M], добавлен 12.05.2016

Изучение видов и технологических особенностей переплавных процессов. Сравнительный анализ методов получения специальных сталей. Выявление их преимуществ и недостатков. Выбор оптимального метода переплава. Сопоставление показателей переплавных процессов.

реферат [37,4 K], добавлен 12.10.2016

Три вида исходной информации при разработке технологических процессов: базовая, руководящая и справочная. Выполнение рабочего чертежа детали. Тип производства и методы изготовления изделий при разработке технологических процессов с применением ЭВМ.

реферат [1,1 M], добавлен 07.03.2009

Направления рационального использования электроэнергии. Материальный и энергетический балансы технологических процессов. Процессы термической переработки топлив. Классификация химических волокон. Характеристика оборудования, станочного приспособления.

методичка [7,1 M], добавлен 15.01.2010

Общие понятия о технологических размерных цепях, их виды. Условия осуществления размерного анализа технологических процессов. Основные методы и этапы расчета технологических размерных цепей. Назначение допусков на размеры исходной заготовки детали.

презентация [774,8 K], добавлен 26.10.2013

Источник