मानक रासायनिक प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए प्रतिष्ठानों को डिजाइन करते समय, गणना सिद्धांत और आवश्यक उपकरण चुनना, रासायनिक प्रक्रियाएं प्राथमिक महत्व की होती हैं।

रासायनिक प्रौद्योगिकी की बुनियादी प्रक्रियाएं और उपकरण

रासायनिक उत्पादन के बारे में सभी संदर्भ डेटा और सामान्य जानकारी यू। आई। डायटनर्स्की "रासायनिक प्रौद्योगिकी की बुनियादी प्रक्रियाएं और उपकरण" द्वारा संपादित डिजाइन मैनुअल में निहित हैं।

गाइड कहता है:

• हीट-एक्सचेंज और मास-एक्सचेंज उपकरणों की गणना के बारे में;
• बाष्पीकरण, आसवन और सोखना संयंत्रों के काम पर;
• रासायनिक उपकरणों के मुख्य घटकों और भागों की यांत्रिक गणना पर;
• हाइड्रोलिक गणना के बारे में

प्रकाशन में झिल्ली पृथक्करण इकाइयों के संचालन के सिद्धांत और क्रिस्टलीकरण पर डेटा शामिल हैं।

रासायनिक प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकियों के प्रकार

स्रोत सामग्री के रासायनिक प्रसंस्करण का उपयोग करके तैयार उत्पादों और मध्यवर्ती पदार्थों के उत्पादन के लिए, विभिन्न तरीकों और उपकरणों का उपयोग किया जाता है। अधिकांश कार्यों का आधार किसी पदार्थ का स्थानांतरण है।

भविष्य के उद्देश्य और संचालन के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार की प्रक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है:

• हाइड्रोमैकेनिकल का उपयोग तरल और गैसों के अमानवीय मिश्रणों के यांत्रिक पृथक्करण के लिए किया जाता है, ठोस कणों से उनका शुद्धिकरण, उदाहरण के लिए, एक अपकेंद्रित्र में बसना और अवसादन;
• थर्मल, जो गर्मी हस्तांतरण (वाष्पीकरण, संक्षेपण, ताप, शीतलन) पर आधारित हैं;
• द्रव्यमान हस्तांतरण में संवेग और ऊष्मा (अवशोषण, सोखना) के संयुक्त हस्तांतरण के साथ पदार्थ का स्थानांतरण होता है;
• रासायनिक और जैव रासायनिक तब होते हैं जब रासायनिक सामग्री और गुणों (आयनिक प्रतिक्रियाओं, ग्लाइकोलाइसिस, किण्वन) में भिन्नता होती है।

अवधि के अनुसार तकनीकी प्रक्रियाओं में विभाजित हैं:

• आवधिक;
• निरंतर;
• संयुक्त।

आवधिक प्रक्रियाएं असंगत रूप से आगे बढ़ती हैं, क्योंकि प्रारंभिक सामग्रियों का चक्रीय बिछाने होता है। कच्चे माल की संयुक्त लोडिंग और उत्पादों की अनलोडिंग एक सतत प्रक्रिया की विशेषता है। संयुक्त प्रक्रियाओं में दो प्रकार के संचालन या कई अलग-अलग चरण एक साथ होते हैं।

रासायनिक उत्पादन में, निरंतर प्रक्रियाओं के उपयोग पर जोर दिया जाता है जो पूरी तरह से मशीनीकृत और स्वचालन द्वारा नियंत्रित होते हैं। बैच संचालन की तुलना में सतत प्रक्रियाएं अधिक व्यावहारिक हैं। एक सतत प्रक्रिया में, संचालन के निरंतर प्रवाह के कारण, वित्तीय, संसाधन और श्रम लागत कम हो जाती है।

रासायनिक प्रौद्योगिकी में ऊर्जा- और संसाधन-बचत प्रक्रियाएं

उत्पादन तत्वों के सावधानीपूर्वक और कुशल उपयोग के लिए उपायों का एक सेट ऊर्जा और संसाधन की बचत है, जिसे विभिन्न तरीकों के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है:

• पूंजी की तीव्रता और तैयार उत्पादों की खपत में कमी;
• उत्पादकता वृद्धि;
• उत्पाद की गुणवत्ता बढ़ाना।

संसाधन-बचत के उपाय तकनीकी जरूरतों के लिए ईंधन और अन्य फीडस्टॉक, घटकों, ईंधन, वायु, पानी और अन्य स्रोतों के न्यूनतम उपयोग के साथ तैयार उत्पादों के उत्पादन को सुनिश्चित करना संभव बनाते हैं।

संसाधन बचत प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं:

• बंद पानी की आपूर्ति प्रणाली;
• माध्यमिक संसाधनों का उपयोग;
• अपशिष्ट की रीसाइक्लिंग।

संसाधन-बचत प्रौद्योगिकियां सामग्री के उपयोग को बचाती हैं और पर्यावरण पर हानिकारक उत्पादन कारकों के प्रभाव को कम करती हैं।

रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं और उपकरणों की डिजाइन और गणना

रासायनिक उपकरण और डिजाइन की गणना निम्नलिखित क्रम में की जाती है:

• प्रारंभिक डेटा का विश्लेषण किया जाता है, प्रक्रिया प्रवाह की दिशा का पता चलता है;
• एक भौतिक संतुलन तैयार किया जाता है और भौतिक प्रवाह के मात्रात्मक मूल्य निर्धारित किए जाते हैं। भौतिक संतुलन एक उपकरण में तत्वों के बड़े पैमाने पर प्रवाह के आगमन और खपत की पहचान है;
• गर्मी संतुलन के आधार पर, प्रतिक्रिया में गर्मी की खपत या गर्मी वाहक की प्रवाह दर निर्धारित करें। गर्मी संतुलन उपकरण में आने वाली और बाहर जाने वाली गर्मी प्रवाह की समानता का प्रतिनिधित्व करता है;
• प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति संतुलन के नियम के आधार पर निर्धारित होती है;
• गति गुणांक K की गणना की जाती है, जो संबंधित ऑपरेशन के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है;
• तंत्र के आकार की गणना मुख्य गतिज नियमितता के अनुसार की जाती है। यह आकार अक्सर डिवाइस की सतह के लिए जिम्मेदार होता है। गणना मूल्य के अनुसार, विशेष कैटलॉग या मानदंडों का उपयोग करके, डिज़ाइन किए गए उपकरणों के निकटतम मानक आकार का चयन किया जाता है।

रासायनिक प्रक्रिया अनुसंधान समूहों वाली कंपनियां

रासायनिक प्रक्रिया अनुसंधान समूहों वाली कंपनियां बड़े संगठन हैं जिनमें रासायनिक विशेषज्ञों का एक बड़ा स्टाफ होता है। ऐसा ही एक संगठन है मोडकॉन सिस्टम्स, जो उत्पादों को विकसित करता है, सभी प्रकार की अनुसंधान गतिविधियों का समर्थन करने के लिए एक तकनीकी नीति रखता है, और तेल शोधन, पाइपलाइन, जैव प्रौद्योगिकी और रसायन विज्ञान के क्षेत्र में एकीकृत प्रक्रिया अनुकूलन भी करता है।

मिरिको ग्रुप ऑफ कंपनीज के वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग केंद्र के प्रयोगशाला परिसर में अनुसंधान और परीक्षण प्रयोगशालाएं शामिल हैं जो विभिन्न उद्देश्यों के लिए नए प्रकार के उत्पादों और प्रौद्योगिकियों का विकास करती हैं।

SRC GC "मिररिको" में निम्नलिखित उद्योग अनुसंधान प्रयोगशालाएँ (SRL) शामिल हैं:

• अनुसंधान प्रयोगशाला "ड्रिलिंग और उत्पादन के लिए अभिकर्मक";
• खनन प्रभाग की अनुसंधान प्रयोगशाला;
• तेल और गैस प्रसंस्करण और पेट्रोकेमिस्ट्री की अनुसंधान प्रयोगशाला "प्रक्रियाएं";
• अनुसंधान प्रयोगशाला "ड्रिलिंग तरल पदार्थ और प्रौद्योगिकी";
• शून्य "पानी"।

रासायनिक उपकरण के निर्माता

पेट्रोकेमिकल क्षेत्र में रासायनिक परिवर्तनों को लागू करने के लिए, रासायनिक रिएक्टरों और उपकरणों की आवश्यकता होती है। एक रासायनिक रिएक्टर एक तीन-दीवार वाला उपकरण है, जो विभिन्न ताप विधियों के साथ दबाव या वैक्यूम में होता है, जिसमें उच्च गति और कम गति वाले आंदोलनकारी होते हैं। हीटिंग तापमान के मूल्य और इसे नियंत्रित करने की आवश्यकता के आधार पर, शीतलक का चयन किया जाता है।

युवीएस संयंत्र उपकरण में प्रतिक्रिया निर्वहन, घटकों की भौतिक स्थिति, आवश्यक गर्मी शासन, दबाव, मात्रा और प्रक्रिया प्रवाह की प्रकृति के आधार पर विभिन्न डिजाइनों के रिएक्टरों के विकास और निर्माण में लगा हुआ है। थर्मल और मास ट्रांसफर प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए, रिएक्टर अतिरिक्त तत्वों से लैस होते हैं जो उभारे जाते हैं। बढ़ी हुई सुरक्षा सावधानियों के कारण निर्मित उपकरणों की गुणवत्ता को कड़ाई से नियंत्रित किया जाता है। रासायनिक रिएक्टरों के लिए यांत्रिक शक्ति, संसाधित कच्चे माल की संक्षारक कार्रवाई का प्रतिरोध और संबंधित भौतिक विशेषताओं की आवश्यकताएं हैं।

एक अन्य कंपनी, SibMashPolymer LLC, रासायनिक रिएक्टरों की गणना और निर्माण करती है, और निर्मित उपकरणों की उच्च गुणवत्ता की गारंटी भी देती है। कंपनी उपकरणों के रेडियोग्राफिक नियंत्रण से लैस प्रयोगशाला में अपने उत्पादों का परीक्षण करती है।

औद्योगिक संघ "Khimstroyproekt" सीमा शुल्क संघ के तकनीकी विनियमों के मानदंडों के अनुसार ऊर्जा-बचत और हीट एक्सचेंजर्स का उत्पादन करता है "अत्यधिक दबाव में काम करने वाले उपकरणों की सुरक्षा पर" (TR TS 032/2013)।

आधुनिक रासायनिक प्रौद्योगिकी विभिन्न सामग्रियों के पीसने, कुचलने, परिवहन से जुड़ी है। उनमें से कुछ प्रसंस्करण के दौरान एक एरोसोल रूप में बदल जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धूल, वेंटिलेशन और प्रक्रिया गैसों के साथ वातावरण में प्रवेश करती है। वर्तमान में उत्पादन में उपयोग की जाने वाली रासायनिक प्रौद्योगिकी की मूल बातों पर विचार करें।

गैसीय पदार्थों की धूल हटाने के लिए उपकरण

धूल के कणों की कुल सतह उच्च होती है, परिणामस्वरूप, वे बढ़ी हुई जैविक और रासायनिक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं। कुछ पदार्थ जो वायुविक्षेपित रूप में होते हैं, उनमें नए गुण होते हैं, उदाहरण के लिए, वे अनायास विस्फोट करने में सक्षम होते हैं। विभिन्न आकार और आकार के धूल कणों से उत्पादन में बनने वाले गैसीय पदार्थों को शुद्ध करने के लिए विभिन्न रासायनिक प्रौद्योगिकी उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

डिजाइन में महत्वपूर्ण अंतर के बावजूद, उनके संचालन का सिद्धांत भारित चरण की देरी पर आधारित है।

चक्रवात और धूल संग्रह कक्ष

रासायनिक प्रौद्योगिकी की विभिन्न प्रक्रियाओं और उपकरणों का विश्लेषण करते हुए, हम धूल एकत्र करने वाले उपकरणों के एक समूह पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जिसमें शामिल हैं:

• रोटरी धूल कलेक्टर;
• चक्रवात;
• अंधा मॉडल;
• धूल कक्ष।

ऐसे उपकरणों के फायदों में, हम उनके डिजाइन की सादगी पर ध्यान देते हैं, जिसके कारण वे गैर-विशिष्ट उद्यमों में उत्पादित होते हैं।

ऐसे उपकरणों के माइनस के रूप में, पेशेवर दक्षता की कमी, पुन: सफाई की आवश्यकता पर ध्यान देते हैं। सभी प्रकार के धूल संग्राहक केन्द्रापसारक बलों के आधार पर काम करते हैं, धूल कणों के जमाव की शक्ति और गति में भिन्न होते हैं।

उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन के लिए शास्त्रीय रासायनिक तकनीक में पाइराइट के भूनने के दौरान बनने वाली फर्नेस गैस से अशुद्धियों को दूर करने के लिए एक चक्रवात का उपयोग शामिल है। गैस, जिसमें सिंडर (मिश्रित आयरन ऑक्साइड) के कण होते हैं, एक विशेष स्पर्शरेखा नोजल के माध्यम से चक्रवात में प्रवेश करती है, फिर तंत्र की आंतरिक दीवारों के साथ घूमती है। धूल इकट्ठा करने वाले बंकर में धूल का संचय और अवसादन किया जाता है, और शुद्ध गैस ऊपर उठती है और केंद्रीय पाइप के माध्यम से अगले उपकरण में जाती है।

रासायनिक प्रौद्योगिकी उन मामलों में चक्रवात के उपयोग से जुड़ी होती है जहां परिणामी गैसीय पदार्थ के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे नहीं रखा जाता है।

गीली सफाई मशीनें

आधुनिक उत्पादन में गीली विधि को विभिन्न प्रकार के निलंबित कणों से औद्योगिक गैसों के शुद्धिकरण के सबसे प्रभावी और सरल प्रकारों में से एक माना जाता है। गैसों की गीली सफाई से जुड़ी रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण वर्तमान में न केवल घरेलू, बल्कि विदेशी उद्योग में भी मांग में हैं। निलंबित कणों के अलावा, वे गैसीय और वाष्पशील घटकों को पकड़ने में सक्षम हैं जो उत्पादों की गुणवत्ता को कम करते हैं।

इस तरह के उपकरण पैक्ड खोखले, फोम और बुदबुदाहट, अशांत और केन्द्रापसारक प्रकारों में विभाजित होते हैं।

डिसइंटीग्रेटर में एक रोटर और एक स्टेटर होता है जो विशेष गाइड वैन से लैस होता है। तरल को घूर्णन रोटर में नोजल के माध्यम से डाला जाता है। स्टेटर और रोटर के छल्ले के बीच चलने वाले गैस प्रवाह के कारण, इसे अलग-अलग बूंदों में कुचल दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप तरल के फंसे हुए कणों के साथ गैसों का संपर्क बढ़ जाता है। केन्द्रापसारक बलों के लिए धन्यवाद, धूल को तंत्र की दीवारों पर फेंक दिया जाता है, फिर इसे हटा दिया जाता है, और शुद्ध गैसीय पदार्थ अगले तंत्र में प्रवेश करते हैं, या वातावरण में छोड़ दिए जाते हैं।

झरझरा फिल्टर

अक्सर, रासायनिक प्रौद्योगिकी में विशेष झरझरा विभाजन के माध्यम से पदार्थों का निस्पंदन शामिल होता है। इस विधि में विभिन्न प्रकार के निलंबित कणों से उच्च स्तर की शुद्धि शामिल है, इसलिए रासायनिक उत्पादन में झरझरा फिल्टर मांग में हैं।

उनका मुख्य नुकसान फिल्टर घटकों के व्यवस्थित प्रतिस्थापन के साथ-साथ उपकरणों के बड़े आयामों की आवश्यकता है।

औद्योगिक फिल्टर दानेदार और कपड़े वर्गों में विभाजित हैं। वे बिखरे हुए चरण की उच्च सांद्रता वाले औद्योगिक गैसीय पदार्थों के शुद्धिकरण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। संचित कणों को समय-समय पर हटाने के लिए, उपकरण में विशेष पुनर्जनन उपकरण स्थापित किए जाते हैं।

तेल शोधन की विशेषताएं

यांत्रिक अशुद्धियों और उच्च आर्द्रता से परिष्कृत उत्पादों की शुद्धि से जुड़ी ठीक रासायनिक प्रौद्योगिकियां निस्पंदन प्रक्रियाओं पर आधारित हैं।

पेट्रोकेमिकल उद्योग में वर्तमान में उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं और उपकरणों में, कोलेसिंग विभाजन, अल्ट्रासाउंड के माध्यम से निस्पंदन होता है। सेंट्रीफ्यूगल सेपरेटर्स, कोलेसेंट फिल्टर, सेटलमेंट सिस्टम की मदद से प्रारंभिक शुद्धिकरण चरण किया जाता है।

पेट्रोलियम उत्पादों के जटिल शुद्धिकरण के लिए, वर्तमान में झरझरा बहुलक रचनाओं का उपयोग किया जाता है

उन्होंने अपनी प्रभावशीलता, ताकत, विश्वसनीयता साबित कर दी है, इसलिए सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी में उनका तेजी से उपयोग किया जाता है।

विद्युत फिल्टर

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन की तकनीक में इस विशेष उपकरण का उपयोग शामिल है। उनमें सफाई दक्षता 90 से 99.9 प्रतिशत तक होती है। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर विभिन्न आकारों के तरल और ठोस कणों को पकड़ने में सक्षम हैं, उपकरण 400-5000 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में काम करते हैं।

उनकी कम परिचालन लागत के कारण, इन उपकरणों का आधुनिक रासायनिक उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसे उपकरणों के मुख्य नुकसानों में, हम उनके निर्माण के लिए महत्वपूर्ण प्रारंभिक लागतों के साथ-साथ स्थापना के लिए एक बड़ी जगह आवंटित करने की आवश्यकता पर प्रकाश डालते हैं।

आर्थिक दृष्टिकोण से, महत्वपूर्ण मात्रा में सफाई करते समय उनका उपयोग करने की सलाह दी जाती है, अन्यथा इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर का उपयोग एक महंगा उपक्रम होगा।

संपर्क उपकरण

रसायन विज्ञान और रासायनिक प्रौद्योगिकी में विभिन्न प्रकार के उपकरणों और उपकरणों का उपयोग शामिल है। संपर्क उपकरण के रूप में ऐसा आविष्कार उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए है। एक उदाहरण सल्फर ऑक्साइड (4) की सल्फर डाइऑक्साइड की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है, जो सल्फ्यूरिक एसिड के तकनीकी उत्पादन के चरणों में से एक है।

रेडियल-सर्पिल वर्ष के लिए धन्यवाद, गैस विशेष विभाजन पर स्थित उत्प्रेरक के साथ एक परत से गुजरती है। संपर्क तंत्र के लिए धन्यवाद, उत्प्रेरक ऑक्सीकरण की दक्षता में काफी वृद्धि हुई है, और डिवाइस के रखरखाव को सरल बनाया गया है।

उत्प्रेरक की एक सुरक्षात्मक परत के साथ एक विशेष हटाने योग्य टोकरी बिना किसी समस्या के इसके प्रतिस्थापन की अनुमति देती है।

किल्नो

इस उपकरण का उपयोग 700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में किया जाता है। प्रतिधारा के सिद्धांत के लिए धन्यवाद, जिसका अर्थ है विपरीत दिशाओं में वायु ऑक्सीजन और लौह पाइराइट की आपूर्ति, एक तथाकथित द्रवित बिस्तर का निर्माण होता है। लब्बोलुआब यह है कि खनिज कणों को ऑक्सीजन की मात्रा में समान रूप से वितरित किया जाता है, जो ऑक्सीकरण प्रक्रिया के उच्च गुणवत्ता वाले मार्ग की गारंटी देता है।

ऑक्सीकरण प्रक्रिया के पूरा होने के बाद, परिणामस्वरूप "कैल्सीन" (आयरन ऑक्साइड) एक विशेष हॉपर में प्रवेश करता है, जिससे इसे समय-समय पर हटा दिया जाता है। परिणामी फर्नेस गैस (सल्फर ऑक्साइड 4) को धूल हटाने के लिए भेजा जाता है, फिर सुखाया जाता है।

रासायनिक उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले आधुनिक भट्टे प्रतिक्रिया उत्पादों के नुकसान को काफी कम कर सकते हैं, जबकि परिणामी फर्नेस गैस की गुणवत्ता में वृद्धि कर सकते हैं।

भट्ठी में पाइराइट ऑक्सीकरण की प्रक्रिया को तेज करने के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में फीडस्टॉक को पहले से कुचल दिया जाता है।

दस्ता भट्टियां

ऐसे रिएक्टरों में ब्लास्ट फर्नेस शामिल हैं, जो लौह धातु विज्ञान का आधार बनते हैं। मिश्रण भट्ठी में प्रवेश करता है, विशेष छिद्रों के माध्यम से आपूर्ति की गई ऑक्सीजन के साथ संपर्क करता है, और फिर परिणामस्वरूप कच्चा लोहा ठंडा होता है।

ऐसे उपकरणों के विभिन्न संशोधनों ने न केवल लोहे के प्रसंस्करण में, बल्कि तांबे के अयस्कों और कैल्शियम यौगिकों के प्रसंस्करण में भी अपना आवेदन पाया है।

निष्कर्ष

रासायनिक उत्पादन के उत्पाद के उपयोग के बिना आधुनिक व्यक्ति के पूर्ण जीवन की कल्पना करना कठिन है। रासायनिक उद्योग, बदले में, स्वचालित और यांत्रिक प्रौद्योगिकियों के उपयोग, विशेष उपकरणों के उपयोग के बिना पूरी तरह से संचालित नहीं हो सकता है। वर्तमान में, रासायनिक उत्पादन उपकरण और मशीनों का एक जटिल सेट है जो रासायनिक-भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं, पैकेजिंग और तैयार उत्पादों के परिवहन के लिए स्वचालित उपकरण के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इस तरह के उत्पादन में मांग में मुख्य मशीनों और उपकरणों में से हैं जो प्रक्रिया की कामकाजी सतह को बढ़ाने, उच्च गुणवत्ता वाले निस्पंदन, पूर्ण ताप विनिमय, प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज बढ़ाने और ऊर्जा लागत को कम करने की अनुमति देते हैं।

प्रस्तावना।

अनुशासन "रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण" (पीएसीटी) मौलिक सामान्य इंजीनियरिंग विषयों में से एक है। यह छात्र के सामान्य इंजीनियरिंग प्रशिक्षण में अंतिम और विशेष प्रशिक्षण में मौलिक है।

विभिन्न प्रकार के रासायनिक उत्पादों और सामग्रियों के उत्पादन की तकनीक में समान पैटर्न की विशेषता वाली कई समान भौतिक और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाएं शामिल हैं। विभिन्न उद्योगों में इन प्रक्रियाओं को संचालन के सिद्धांत के समान उपकरणों में किया जाता है। रासायनिक उद्योग की विभिन्न शाखाओं के लिए सामान्य प्रक्रियाएं और उपकरण रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य प्रक्रियाएं और उपकरण कहलाते हैं।

पीएएच अनुशासन में दो भाग होते हैं:

· रासायनिक प्रौद्योगिकी के सैद्धांतिक आधार;

· रासायनिक प्रौद्योगिकी की मानक प्रक्रियाएं और उपकरण;

पहला भाग विशिष्ट प्रक्रियाओं के सामान्य सैद्धांतिक पैटर्न की रूपरेखा तैयार करता है; सैद्धांतिक और व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए दृष्टिकोण की कार्यप्रणाली के मूल सिद्धांत; मुख्य प्रक्रियाओं के तंत्र का विश्लेषण और उनके पाठ्यक्रम के सामान्य पैटर्न की पहचान; भौतिक और गणितीय मॉडलिंग के सामान्यीकृत तरीके और प्रक्रियाओं और उपकरणों की गणना तैयार की जाती है।

दूसरे भाग में तीन मुख्य खंड होते हैं, जिनमें से सामग्री रासायनिक प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांतों के लागू इंजीनियरिंग मुद्दों को प्रकट करती है:

· हाइड्रोमैकेनिकल प्रक्रियाएं और उपकरण;

थर्मल प्रक्रियाओं और उपकरणों;

बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाएं और उपकरण।

इन खंडों में, प्रत्येक विशिष्ट तकनीकी प्रक्रिया के सैद्धांतिक प्रमाण दिए गए हैं, उपकरण के मुख्य डिजाइन और उनकी गणना के लिए कार्यप्रणाली पर विचार किया गया है। व्याख्यान, प्रयोगशाला और व्यावहारिक कक्षाएं, पाठ्यक्रम डिजाइन, छात्रों का स्वतंत्र कार्य और सामान्य इंजीनियरिंग उत्पादन अभ्यास आगे की शिक्षा और उत्पादन में काम के लिए आवश्यक ज्ञान, कौशल और क्षमताओं का अधिग्रहण प्रदान करते हैं।

परिचय।

1.1 पाठ्यक्रम के विषय और उद्देश्य।

प्रौद्योगिकी (तकनीक-कला, शिल्प कौशल) उत्पादन प्रक्रिया में प्रसंस्करण, निर्माण, राज्य को बदलने, गुणों, कच्चे माल के रूप, सामग्री या अर्ध-तैयार उत्पादों के तरीकों का एक समूह है।

तकनीकी प्रक्रियाओं का अध्ययन विषय है पाठ्यक्रम।प्रौद्योगिकी, एक विज्ञान के रूप में, विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं के सबसे कुशल कार्यान्वयन के लिए प्राकृतिक विज्ञान (भौतिकी, रसायन विज्ञान, यांत्रिकी, आदि) के नियमों के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए शर्तों को निर्धारित करती है। प्रौद्योगिकी सीधे उत्पादन से संबंधित है, और उत्पादन लगातार परिवर्तन और विकास की स्थिति में है।

पाठ्यक्रम का मुख्य उद्देश्य: विभिन्न पदार्थों के हस्तांतरण और संरक्षण की प्रक्रियाओं के सामान्य पैटर्न की पहचान करना; उनके कार्यान्वयन के लिए तकनीकी प्रक्रियाओं और उपकरणों की गणना के तरीकों का विकास; उपकरणों और मशीनों के डिजाइन, उनकी विशेषताओं से परिचित होना।

अनुशासन में महारत हासिल करने के परिणामस्वरूप, छात्रों को पता होना चाहिए:

1. रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं की सैद्धांतिक नींव; कानून; उनका वर्णन करना; प्रक्रियाओं का भौतिक सार, प्रतिष्ठानों की योजनाएं; उपकरणों का डिजाइन और उनके काम का सिद्धांत; कंप्यूटर का उपयोग करने सहित प्रक्रियाओं और उपकरणों की गणना के लिए पद्धति।

2. मॉडलिंग और बड़े पैमाने पर संक्रमण के सिद्धांत, संबंधित प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए उपकरणों का सही विकल्प और उनके गहन होने की संभावना।

3. रासायनिक प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में विज्ञान और प्रौद्योगिकी की आधुनिक उपलब्धियां।

कौशल जो छात्रों को मास्टर करना चाहिए:

1. सूचित पसंद की विशिष्ट समस्याओं को हल करने में सैद्धांतिक ज्ञान को सही ढंग से लागू करें:

ए) कुछ प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए उपकरण का डिजाइन;

बी) उपकरणों के ऑपरेटिंग पैरामीटर;

ग) प्रक्रियाओं के संचालन के लिए योजनाएं।

2. स्वतंत्र रूप से उपकरणों की गणना करें।

3. प्रयोगशाला अनुसंधान सुविधाओं पर स्वतंत्र रूप से काम करें, प्रयोगात्मक डेटा की प्रक्रिया करें, अनुभवजन्य निर्भरता प्राप्त करें, गणना विधियों का विश्लेषण करें।

4. मानक प्रक्रियाओं और उपकरणों को डिजाइन करें, तकनीकी साहित्य और GOST का उपयोग करें, ESKD के अनुसार तकनीकी दस्तावेज भरें।

1.2 रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य प्रक्रियाओं का वर्गीकरण।

आधुनिक रासायनिक प्रौद्योगिकी विभिन्न एसिड, क्षार, लवण, खनिज उर्वरक, तेल और कोयला प्रसंस्करण के उत्पादों, कार्बनिक यौगिकों, पॉलिमर आदि के उत्पादन की प्रक्रियाओं का अध्ययन करती है। हालांकि, रासायनिक उत्पादों की विशाल विविधता के बावजूद, उनका उत्पादन एक संख्या के साथ जुड़ा हुआ है। समान प्रक्रियाओं (तरल पदार्थ और गैसों को हिलाना, गर्म करना और ठंडा करना, सुखाना, रासायनिक संपर्क, आदि)। इसलिए, प्रक्रियाओं की गति निर्धारित करने वाले कानूनों के आधार पर, उन्हें निम्नलिखित समूहों में जोड़ा जा सकता है:

1. हाइड्रोमैकेनिकल प्रक्रियाएं, जिनकी गति हाइड्रोमैकेनिक्स के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है। इसमें तरल पदार्थ और गैसों का परिवहन, विषम प्रणालियों का उत्पादन और पृथक्करण आदि शामिल हैं।

2. थर्मल प्रक्रियाएं, जिनकी दर गर्मी हस्तांतरण (तरल पदार्थ और गैसों को ठंडा और गर्म करना, वाष्प का संघनन, तरल पदार्थ का उबलना, आदि) के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

3. मास ट्रांसफर प्रक्रियाएं, जिसकी दर चरण इंटरफ़ेस (अवशोषण, सोखना, निष्कर्षण, तरल पदार्थ का आसवन, सुखाने, आदि) के माध्यम से एक चरण से दूसरे चरण में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

4. रासायनिक प्रक्रियाएं, जिनकी गति रासायनिक गतिकी के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

5. यांत्रिक प्रक्रियाएं जो ठोस यांत्रिकी (पीसने, छँटाई, ठोस सामग्री का मिश्रण, आदि) के नियमों द्वारा वर्णित हैं।

सूचीबद्ध प्रक्रियाएँ अधिकांश रासायनिक उद्योगों का आधार बनती हैं और इसलिए रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य (विशिष्ट) प्रक्रियाएँ कहलाती हैं।

PAKhT पहले तीन समूहों का अध्ययन कर रहा है, चौथा समूह OHT के अनुशासन का अध्ययन कर रहा है, पाँचवाँ समूह प्रोफाइलिंग विभागों के विशेष विषयों का विषय है।

इस पर निर्भर करते हुए कि प्रक्रिया पैरामीटर (प्रवाह दर, तापमान, दबाव, आदि) समय में बदलते हैं या नहीं बदलते हैं, उन्हें विभाजित किया जाता है स्थावर(स्थापित) और गैर स्थिर(अस्थिर)। यदि हम किसी पैरामीटर को द्वारा निरूपित करते हैं यू, फिर:

स्थिर प्रक्रिया यू (एक्स, वाई, जेड)

गैर-स्थिर प्रक्रिया यू (एक्स, वाई, जेड, टी)

बैच प्रक्रियाअपने व्यक्तिगत चरणों के स्थान की एकता की विशेषता। प्रक्रिया गैर-स्थिर है।

सतत प्रक्रियाअपने सभी चरणों के पाठ्यक्रम के समय की एकता की विशेषता। प्रक्रिया स्थिर (स्थिर) है।

मिलना संयुक्तप्रक्रियाएं - अलग-अलग चरणों को लगातार, अलग-अलग समय-समय पर किया जाता है।

हालाँकि, PAKhT पाठ्यक्रम ऊपर सूचीबद्ध व्यक्तिगत समूहों की प्रस्तुति के रूप में नहीं बनाया गया है। रासायनिक प्रौद्योगिकी की सामान्य सैद्धांतिक नींव का अलग से अध्ययन किया जाता है, फिर रासायनिक प्रौद्योगिकी की विशिष्ट प्रक्रियाओं और उपकरणों का वर्णन किया जाता है।

1.3 निरंतरता परिकल्पना.

एक तरल माध्यम एक या दूसरे आयतन को बिना किसी खाली स्थान के, निरंतर तरीके से भरता है, या एक निरंतर माध्यम है। ऐसे मीडिया का वर्णन करते समय, यह माना जाता है कि उनमें कण होते हैं। इसके अलावा, एक सतत माध्यम के एक कण का मतलब उसके आयतन का कोई भी मनमाने ढंग से छोटा हिस्सा नहीं है, बल्कि इसका एक बहुत छोटा हिस्सा है, जिसमें अरबों अणु हैं। सामान्य स्थिति में, स्थानिक l या समय t निर्देशांक के स्थूल पैमाने के विभाजन का न्यूनतम मान इतना छोटा होना चाहिए कि l या t के भीतर मैक्रोस्कोपिक भौतिक मात्राओं में परिवर्तन की उपेक्षा की जा सके, और सूक्ष्म मात्राओं के उतार-चढ़ाव की उपेक्षा करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए समय के साथ इन मात्राओं का औसत t या कण आयतन l 3। न्यूनतम पैमाने के विभाजन मूल्य का चुनाव हल की जा रही समस्या की प्रकृति से निर्धारित होता है।

माध्यम के स्थूल आयतनों की गति द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा के हस्तांतरण की ओर ले जाती है।

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रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण

1. पाठ्यक्रम का विषय और उद्देश्य "रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण"

1.1 PAKT पाठ्यक्रम के उद्देश्य

1.2 रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य प्रक्रियाओं का वर्गीकरण

2. रासायनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं की सैद्धांतिक नींव

2.1 प्रक्रियाओं और उपकरणों के बारे में विज्ञान के बुनियादी नियम

2.2 स्थानांतरण घटना

3. थर्मोडायनामिक संतुलन के नियम

4. मोमेंटम ट्रांसफर

मुख्य साहित्य

1. पाठ्यक्रम का विषय और उद्देश्य "रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण"

प्रक्रियाओं को कुछ शर्तों के तहत होने वाले प्राकृतिक और तकनीकी पदार्थों की स्थिति में परिवर्तन के रूप में समझा जाता है। प्रक्रियाओं को प्राकृतिक में विभाजित किया जा सकता है (इनमें जलाशयों की सतहों से पानी का वाष्पीकरण, पृथ्वी की सतह को गर्म करना और ठंडा करना आदि शामिल हैं), जिसका अध्ययन भौतिकी, रसायन विज्ञान, यांत्रिकी और अन्य प्राकृतिक का विषय और कार्य है। विज्ञान, और उत्पादन या तकनीकी, जिसका अध्ययन प्रौद्योगिकी का विषय और कार्य है (अर्थात कला, शिल्प कौशल, क्षमता)।

प्रौद्योगिकी एक विज्ञान है जो प्राकृतिक विज्ञान (भौतिकी, रसायन विज्ञान ...) के नियमों के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए शर्तों को निर्धारित करता है, अर्थात। उत्पादों के निर्माण की प्रक्रिया में किए गए प्रसंस्करण, निर्माण, राज्य को बदलने, गुणों, किसी पदार्थ की संरचना, कच्चे माल, सामग्री या अर्ध-तैयार उत्पादों के तरीकों का एक सेट। उत्पादन तकनीक में समान पैटर्न की विशेषता वाली कई समान भौतिक और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाएं शामिल हैं। विभिन्न उद्योगों में इन प्रक्रियाओं को संचालन के सिद्धांत के समान उपकरणों में किया जाता है। रासायनिक उद्योग की विभिन्न शाखाओं के लिए सामान्य प्रक्रियाओं और उपकरणों को रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य प्रक्रियाएं और उपकरण कहा जाता है।

पीएएच अनुशासन में दो भाग होते हैं:

· रासायनिक प्रौद्योगिकी के सैद्धांतिक आधार;

· मानक प्रक्रियाओं और रासायनिक प्रौद्योगिकी के उपकरण।

पहला भाग विशिष्ट प्रक्रियाओं के सामान्य सैद्धांतिक पैटर्न की रूपरेखा तैयार करता है; सैद्धांतिक और व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए दृष्टिकोण की कार्यप्रणाली के मूल सिद्धांत; मुख्य प्रक्रियाओं के तंत्र का विश्लेषण और उनके पाठ्यक्रम के सामान्य पैटर्न की पहचान; भौतिक और गणितीय मॉडलिंग के सामान्यीकृत तरीके और प्रक्रियाओं और उपकरणों की गणना तैयार की जाती है। तकनीकी रासायनिक उपकरण थर्मोडायनामिक

दूसरे भाग में तीन मुख्य भाग होते हैं:

· हाइड्रोमैकेनिकल प्रक्रियाएं और उपकरण;

थर्मल प्रक्रियाओं और उपकरणों;

बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाएं और उपकरण।

इन खंडों में, प्रत्येक विशिष्ट तकनीकी प्रक्रिया के सैद्धांतिक प्रमाण दिए गए हैं, उपकरण के मुख्य डिजाइन और उनकी गणना के लिए कार्यप्रणाली पर विचार किया गया है।

1.1 PAKT पाठ्यक्रम के उद्देश्य

1. विशिष्ट उपकरणों पर रासायनिक प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए इष्टतम तकनीकी व्यवस्था का निर्धारण।

2. तकनीकी प्रक्रिया को पूरा करने के लिए उपकरणों के डिजाइन की गणना और डिजाइन।

1.2 रासायनिक प्रौद्योगिकी की मुख्य प्रक्रियाओं का वर्गीकरण

प्रक्रियाओं की गति निर्धारित करने वाले कानूनों के आधार पर, उन्हें पांच समूहों में बांटा गया है:

हाइड्रोडायनामिक प्रक्रियाएं, जिसकी गति हाइड्रोमैकेनिक्स (तरल पदार्थ की गति, संपीड़न और गैसों की गति, तरल और गैस विषम प्रणालियों को अलग करना - अवसादन, निस्पंदन, सेंट्रीफ्यूजेशन, आदि) के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

थर्मल प्रक्रियाएं, जिनकी दर गर्मी हस्तांतरण (हीटिंग, कूलिंग, वाष्प संघनन, वाष्पीकरण) के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

मास ट्रांसफर प्रक्रियाएं, जिसकी दर चरण इंटरफ़ेस (अवशोषण, सुधार, निष्कर्षण, आदि) के माध्यम से एक चरण से दूसरे चरण में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

रासायनिक प्रक्रियाएं। रासायनिक प्रक्रियाओं की गति रासायनिक गतिकी के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

यांत्रिक प्रक्रियाओं को ठोस यांत्रिकी के नियमों द्वारा वर्णित किया जाता है और इसमें पीस, परिवहन, छँटाई (आकार के आधार पर वर्गीकरण) और ठोस का मिश्रण शामिल है।

संगठन की विधि के अनुसार सभी प्रक्रियाओं को आवधिक, निरंतर और संयुक्त में विभाजित किया गया है। आवधिक प्रक्रियाएं एक ही उपकरण में होती हैं, लेकिन अलग-अलग समय पर। सतत प्रक्रियाएं एक साथ चलती हैं, लेकिन अंतरिक्ष में अलग हो जाती हैं।

रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं स्थिर (व्यवस्थित) और गैर-स्थिर (गैर-स्थिर) हैं।

यदि प्रक्रिया के पैरामीटर (तापमान, दबाव, आदि) तंत्र में स्थानिक निर्देशांक में परिवर्तन के साथ बदलते हैं, तो तंत्र के प्रत्येक बिंदु (स्थान) पर समय में स्थिर रहता है - एक स्थिर प्रक्रिया। यदि प्रक्रिया पैरामीटर समय में प्रत्येक बिंदु पर निर्देशांक और परिवर्तन के कार्य हैं - एक अस्थिर प्रक्रिया।

एक संयुक्त प्रक्रिया या तो एक सतत प्रक्रिया है, जिसके अलग-अलग चरण समय-समय पर किए जाते हैं, या ऐसी बैच प्रक्रिया, जिनमें से एक या अधिक चरण लगातार किए जाते हैं।

अधिकांश रासायनिक-तकनीकी प्रक्रियाओं में कई क्रमिक चरण शामिल होते हैं। आमतौर पर चरणों में से एक पूरी प्रक्रिया की गति को सीमित करते हुए, दूसरों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे आगे बढ़ता है। प्रक्रिया की समग्र गति को बढ़ाने के लिए, सबसे पहले, सीमित चरण को प्रभावित करना आवश्यक है। यदि प्रक्रिया के चरण समानांतर में चलते हैं, तो सबसे अधिक उत्पादक चरण को प्रभावित करना आवश्यक है, क्योंकि यह सीमित है। प्रक्रिया के सीमित चरण का ज्ञान हमें प्रक्रिया के विवरण को सरल बनाने और प्रक्रिया को तेज करने की अनुमति देता है।

2. रासायनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं की सैद्धांतिक नींव

2.1 प्रक्रियाओं और उपकरणों के बारे में विज्ञान के बुनियादी नियम

रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं और उपकरणों के विज्ञान की सैद्धांतिक नींव प्रकृति के निम्नलिखित बुनियादी नियम हैं:

द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा (पदार्थ) के संरक्षण के नियम, जिसके अनुसार किसी पदार्थ की आय उसके उपभोग के बराबर होती है। संरक्षण कानून संतुलन समीकरणों का रूप लेते हैं, जिनका निर्माण रासायनिक-तकनीकी प्रक्रियाओं के विश्लेषण और गणना का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा हस्तांतरण के नियम किसी भी पदार्थ के प्रवाह घनत्व को निर्धारित करते हैं। स्थानांतरण के नियम चल रही प्रक्रियाओं की तीव्रता और अंततः उपयोग किए गए उपकरणों की उत्पादकता को निर्धारित करना संभव बनाते हैं।

थर्मोडायनामिक संतुलन के नियम उन परिस्थितियों को निर्धारित करते हैं जिनके तहत किसी पदार्थ का स्थानांतरण समाप्त हो जाता है। प्रणाली की वह स्थिति जिसमें पदार्थ के स्थानांतरण की कोई अपरिवर्तनीय प्रक्रिया नहीं होती है, संतुलन कहलाती है। संतुलन की स्थिति का ज्ञान हस्तांतरण प्रक्रिया की दिशा, प्रक्रिया प्रवाह की सीमाओं और प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति के परिमाण को निर्धारित करना संभव बनाता है।

2.2 स्थानांतरण घटना

रासायनिक प्रौद्योगिकी की कोई भी प्रक्रिया एक या कई प्रकार के पदार्थों के हस्तांतरण द्वारा वातानुकूलित होती है: द्रव्यमान, गति, ऊर्जा। हम पदार्थ हस्तांतरण के तंत्र, उन परिस्थितियों पर विचार करेंगे जिनके तहत स्थानांतरण किया जाता है, साथ ही प्रत्येक प्रकार के पदार्थ के लिए स्थानांतरण समीकरण।

स्थानांतरण तंत्र

पदार्थ स्थानांतरण के तीन तंत्र हैं: आणविक, संवहनी और अशांत। इसके अलावा, विकिरण के कारण ऊर्जा हस्तांतरण किया जा सकता है।

आणविक तंत्र।पदार्थ स्थानांतरण का आणविक तंत्र अणुओं या अन्य सूक्ष्म कणों (इलेक्ट्रोलाइट्स और क्रिस्टल में आयन, धातुओं में इलेक्ट्रॉनों) की तापीय गति के कारण होता है।

संवहनी तंत्र।पदार्थ के स्थानांतरण का संवहनी तंत्र समग्र रूप से माध्यम के मैक्रोस्कोपिक वॉल्यूम की गति के कारण होता है। अंतरिक्ष के एक निश्चित हिस्से के प्रत्येक बिंदु पर विशिष्ट रूप से परिभाषित एक भौतिक मात्रा के मूल्यों के समूह को किसी दिए गए मात्रा का क्षेत्र (घनत्व, सांद्रता, दबाव, वेग, तापमान, आदि का क्षेत्र) कहा जाता है।

माध्यम के मैक्रोस्कोपिक वॉल्यूम की गति से बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होता है साथ, गति साथऔर ऊर्जा सीईइकाई मात्रा ( साथ -एक इकाई आयतन का घनत्व या द्रव्यमान, सीडब्ल्यू- इकाई मात्रा की गति, साथइएक इकाई आयतन की ऊर्जा है)।

संवहनी गति के कारणों के आधार पर, मुक्त और मजबूर संवहन को प्रतिष्ठित किया जाता है। मुक्त संवहन की शर्तों के तहत किसी पदार्थ का स्थानांतरण इन बिंदुओं पर तापमान के अंतर के कारण माध्यम के आयतन में विभिन्न बिंदुओं पर घनत्व के अंतर के कारण होता है। जबरन संवहन तब होता है जब माध्यम की पूरी मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए मजबूर किया जाता है (उदाहरण के लिए, एक पंप द्वारा या यदि इसे स्टिरर के साथ मिलाया जाता है)।

अशांत तंत्र. अशांत परिवहन तंत्र अंतरिक्ष-समय के पैमाने के संदर्भ में आणविक और संवहनी तंत्र के बीच एक मध्यवर्ती स्थान रखता है। अशांत गति केवल संवहनी गति की कुछ शर्तों के तहत होती है: चरण सीमा से पर्याप्त दूरी और वेग क्षेत्र की असमानता।

चरण सीमा के सापेक्ष माध्यम (गैस या तरल) की गति की कम गति पर, इसकी परतें एक दूसरे के समानांतर, नियमित रूप से चलती हैं। ऐसे आंदोलन को कहा जाता है लामिना का. यदि गति की असमानता और चरण सीमा से दूरी एक निश्चित मूल्य से अधिक हो जाती है, तो आंदोलन की स्थिरता का उल्लंघन होता है। माध्यम (भंवर) के अलग-अलग संस्करणों की अनियमित अराजक गति विकसित होती है। ऐसे आंदोलन को कहा जाता है उपद्रवी.

गति मोड का पहला अध्ययन 1883 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी ओ. रेनॉल्ड्स द्वारा किया गया था, जिन्होंने एक पाइप में पानी की गति का अध्ययन किया था। लामिना गति के दौरान, एक पतली रंग की धारा चलती तरल के थोक के साथ मिश्रित नहीं होती थी और इसमें एक सीधा प्रक्षेपवक्र होता था। प्रवाह दर या पाइप व्यास में वृद्धि के साथ, ट्रिकल ने एक लहर जैसी गति प्राप्त की, जो गड़बड़ी की घटना को इंगित करती है। उपरोक्त मापदंडों में और वृद्धि के साथ, ट्रिकल तरल के थोक के साथ मिश्रित हो गया, और रंगीन संकेतक पाइप के पूरे क्रॉस सेक्शन पर धुंधला हो गया।

यहां अशांति के पैमाने की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जो एडी के आकार को निर्धारित करता है। इसके विपरीत, उदाहरण के लिए, अणु, भंवर अंतरिक्ष में स्पष्ट रूप से सीमित स्थिर संरचनाएं नहीं हैं। वे पैदा होते हैं, छोटे भंवरों में टूट जाते हैं, और ऊर्जा के गर्मी (ऊर्जा अपव्यय) में संक्रमण के साथ क्षय हो जाते हैं। इसलिए, अशांति का पैमाना एक औसत सांख्यिकीय मूल्य है। अशांत गति के वर्णन के लिए विभिन्न दृष्टिकोण संभव हैं।

दृष्टिकोणों में से एक में भौतिक मात्राओं (वेग, सांद्रता, तापमान) के मूल्यों का अस्थायी औसत अंतराल पर होता है, जो बड़े पैमाने पर एडीज के उतार-चढ़ाव की विशिष्ट अवधि से काफी अधिक होता है।

3. थर्मोडायनामिक संतुलन के नियम

यदि प्रणाली संतुलन की स्थिति में है, तो पदार्थ स्थानांतरण की कोई मैक्रोस्कोपिक अभिव्यक्तियाँ नहीं देखी जाती हैं। अणुओं की ऊष्मीय गति के बावजूद, जिनमें से प्रत्येक द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा को स्थानांतरित करता है, प्रत्येक दिशा में स्थानांतरण की समरूपता के कारण पदार्थ का कोई मैक्रोस्कोपिक प्रवाह नहीं होता है।

एकल-चरण प्रणाली में संतुलन, बाहरी ताकतों के अधीन नहीं, सिस्टम के गुणों की विशेषता वाले मैक्रोस्कोपिक मात्रा में प्रत्येक बिंदु पर मूल्यों की समानता के साथ स्थापित किया जाता है: गति -

(एक्स, वाई, जेड, टी) = कॉन्स्ट;

तापमान - टी (एक्स, वाई, जेड, टी) = कास्ट;घटकों की रासायनिक क्षमता

- एम मैं(एक्स, वाई, जेड, टी) = स्थिरांक।

हाइड्रोमैकेनिकल, थर्मल और एकाग्रता संतुलन की स्थितियों को अलग से अलग करना संभव है।

हाइड्रोमैकेनिकल बैलेंस:

थर्मल (थर्मल) संतुलन:

टी = स्थिरांक;

एकाग्रता संतुलन:

एममैं= स्थिरांक,

यहाँ डिफरेंशियल ऑपरेटर ऑपरेटर है nabla

स्थानांतरण प्रक्रियाओं के प्रकट होने और द्रव्यमान, गति और ऊर्जा के स्थूल प्रवाह के उद्भव की स्थिति प्रणाली का गैर-संतुलन है। स्थानांतरण प्रक्रियाओं की दिशा प्रणाली की सहज आकांक्षा द्वारा संतुलन की स्थिति में निर्धारित की जाती है, अर्थात। स्थानांतरण प्रक्रियाओं से सिस्टम घटकों की गति, तापमान और रासायनिक क्षमता के बराबर हो जाता है। इन राशियों की विषमताएं स्थानांतरण प्रक्रियाओं के प्रवाह के लिए आवश्यक शर्तें हैं और उन्हें कहा जाता है चलाने वाले बल.

प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, सिस्टम को संतुलन से बाहर लाना आवश्यक है, अर्थात। बाहर से प्रभाव। यह सिस्टम को द्रव्यमान या ऊर्जा की आपूर्ति या बाहरी ताकतों की कार्रवाई के कारण संभव है। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के क्षेत्र में बसना होता है, वाष्पीकरण तब होता है जब गर्मी की आपूर्ति की जाती है, और अवशोषण तब होता है जब एक अवशोषक को सिस्टम में पेश किया जाता है।

परिवहन समीकरण

पदार्थ प्रवाह- सतह की एक इकाई के माध्यम से प्रति इकाई समय में स्थानांतरित पदार्थ की मात्रा।

दूरी बदलना

संवहनी तंत्र। संवहनी तंत्र के कारण द्रव्यमान प्रवाह निम्न संबंध द्वारा संवहनी वेग से संबंधित है:

[किलो/एम 2 एस] (2)

द्रव्यमान के बजाय पदार्थ के प्रवाह का उपयोग करना अक्सर अधिक सुविधाजनक होता है

[किमोल/एम 2 एस] (3)

यहां एम मैं- घटक का दाढ़ द्रव्यमान मैं[किलो/किमीमोल], सी मैं- दाढ़ की सघनता [kmol / m 3]।

आणविक तंत्र. बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के आणविक तंत्र का मुख्य कानून फिक का पहला कानून है, जो दो-घटक प्रणाली के लिए रूप है:

, एन=2 (4)

कहाँ पे डी आईजेयू- बाइनरी (आपसी) प्रसार का गुणांक ( डी आईजेयू= डी जी) .

अशांत तंत्र. भंवर के अराजक आंदोलन के परिणामस्वरूप आणविक हस्तांतरण के साथ सादृश्य द्वारा अशांत द्रव्यमान हस्तांतरण पर विचार किया जा सकता है। अशांत प्रसार का गुणांक पेश किया गया है डी टी, जो माध्यम के गुणों और वेग की विषमता और अंतरापृष्ठीय सतह से दूरी दोनों पर निर्भर करता है।

. (5)

निकट-दीवार क्षेत्र में अशांत और आणविक प्रसार के गुणांक का अनुपात पहुंचता है डी टी/डी मैं ~ 10 2 - 10 5 .

ऊर्जा अंतरण

प्रणाली की ऊर्जा को उप-विभाजित किया जा सकता है: सूक्ष्म और स्थूल। सूक्ष्मदर्शी, जो स्वयं अणुओं की आंतरिक ऊर्जा, उनकी तापीय गति और अन्योन्यक्रिया का माप है, निकाय की आंतरिक ऊर्जा कहलाती है ( यू) स्थूल ऊर्जा गतिज ऊर्जा का योग है ( इ क), माध्यम की संवहन गति और बाह्य बलों के क्षेत्र में निकाय की स्थितिज ऊर्जा के कारण ( इ पी) इस प्रकार, प्रति इकाई द्रव्यमान प्रणाली की कुल ऊर्जा को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

ई" = यू" + ई" क+ ई" पी[जे/किग्रा] (6)

प्राइम का मतलब है कि ऊर्जा प्रति यूनिट द्रव्यमान है।

ऊर्जा को ऊष्मा या कार्य के रूप में स्थानांतरित किया जा सकता है। ऊष्मा सूक्ष्म स्तर पर ऊर्जा हस्तांतरण का एक रूप है, कार्य स्थूल स्तर पर होता है।

संवहनी तंत्र. संवहनी तंत्र द्वारा किए गए ऊर्जा प्रवाह का रूप है

[जे/एम2एस] = [डब्ल्यू/एम2] (7)

यह सतह की एक इकाई के माध्यम से समय की प्रति इकाई चलती मैक्रोस्कोपिक मात्रा द्वारा स्थानांतरित ऊर्जा की मात्रा है।

आणविक तंत्र. आणविक तंत्र सूक्ष्म स्तर पर ऊर्जा हस्तांतरण करता है, अर्थात। गर्मी के रूप में। यांत्रिक और एकाग्रता संतुलन की स्थितियों के तहत आणविक तंत्र के कारण गर्मी प्रवाह को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

, (8)

आणविक तापीय चालकता का गुणांक कहाँ है [W/mK]।

इस समीकरण को कहा जाता है फूरियर कानून.

अशांत तंत्र. अशांत तापीय चालकता गुणांक की शुरुआत करके आणविक ऊर्जा हस्तांतरण के साथ सादृश्य द्वारा अशांत ऊर्जा हस्तांतरण पर विचार किया जा सकता है

टी (9)

अशांत प्रसार गुणांक की तरह टीप्रणाली के गुणों और गति के तरीके द्वारा निर्धारित किया जाएगा। संदर्भ के प्रयोगशाला फ्रेम में कुल ऊर्जा प्रवाह लिखा जा सकता है

.

4. मोमेंटम ट्रांसफर

संवहनी परिवहन. उस मामले पर विचार करें जब माध्यम कुछ संवहन वेग के साथ चलता है वू एक्सअक्ष दिशा में एक्स. इस स्थिति में, एक इकाई आयतन का संवेग या संवेग के बराबर होगा वू एक्स. फिर गति की मात्रा वू एक्स, अक्ष की दिशा में संवहनी तंत्र के कारण स्थानांतरित हो गया एक्ससतह की एक इकाई के माध्यम से समय की प्रति इकाई बराबर होगी

= [पा] (10)

एक्स, अक्ष के साथ एक इकाई सतह के माध्यम से प्रति इकाई समय स्थानांतरित किया गया वाई,के बराबर होगा

(11)

इसी तरह, सभी दिशाओं में संवेग स्थानांतरण संवहन संवेग फ्लक्स टेंसर के 9 घटक देता है,

(12)

(13)

आणविक स्थानांतरण।अक्ष के साथ निर्देशित आंदोलन की मात्रा एक्स, (वू एक्स), अक्ष के साथ स्थानांतरित यूआणविक तंत्र के कारण एक इकाई सतह के माध्यम से प्रति इकाई समय को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

(14)

कहाँ पे एम[Pa s] और [m2/s] क्रमशः गतिशील और गतिज आणविक चिपचिपाहट के गुणांक हैं। इस समीकरण को कहा जाता है न्यूटन का चिपचिपापन का नियम. यदि चिपचिपापन गुणांक व्युत्पन्न के मूल्य पर निर्भर नहीं करता है वू एक्स/ आप, अर्थात। लत xyसे वू एक्स/ आपरैखिक, माध्यम को न्यूटनियन कहा जाता है। यदि यह शर्त पूरी नहीं होती है - गैर-न्यूटोनियन। उत्तरार्द्ध में पॉलिमर, पेस्ट, निलंबन, और उद्योग में उपयोग की जाने वाली कई अन्य सामग्री शामिल हैं।

अशांत परिवहन।अशांत तंत्र के कारण गति के हस्तांतरण को आणविक एक के साथ सादृश्य द्वारा माना जा सकता है।

(15)

कहाँ पे एम टीतथा टी- माध्यम के गुणों और गति के मोड द्वारा निर्धारित अशांत चिपचिपाहट के गतिशील और गतिज गुणांक टी~ डी टी.

कुल संवेग फ्लक्स लिखा जा सकता है

(16),

चिपचिपा तनाव टेंसर कहां है जिसके तत्वों में आणविक और अशांत गति हस्तांतरण दोनों शामिल हैं

(17).

तो, द्रव्यमान, ऊर्जा और गति के हस्तांतरण के समीकरणों पर विचार किया जाता है। इन समीकरणों की सादृश्यता को सत्यापित करना आसान है। संवहन प्रवाह एक इकाई आयतन में स्थानांतरित पदार्थ के उत्पाद का प्रतिनिधित्व करता है (साथ,इ", साथ) संवहनी गति के लिए। आणविक या अशांत तंत्र के कारण प्रवाह संबंधित परिवहन गुणांक का उत्पाद है (डी, एम, एम टी) प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति के लिए। यह सादृश्य दूसरों का वर्णन करने के लिए कुछ प्रक्रियाओं के अध्ययन के परिणामों का उपयोग करना संभव बनाता है।

मुख्य साहित्य

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2. कसाटकिन ए.जी. रासायनिक प्रौद्योगिकी की बुनियादी प्रक्रियाएं और उपकरण। 9वां संस्करण। मास्को: रसायन विज्ञान, 1973। 750 पी।

3. पावलोव के.एफ., रोमानकोव पीजी, नोस्कोव ए.ए. रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं और उपकरणों के दौरान उदाहरण और कार्य। एल.: रसायन विज्ञान, 1987। 576 पी.

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