Dr inż.Hieronim Piotr Janecki Wyk_mo_8 Modelowanie Dr inż.Hieronim Piotr Janecki

ZASADY TECHNOLOGICZNE MODELOWANY PROCES POWINIEN BYĆ JAK NAJBARDZIEJ EKONOMICZNY

ZASADY TECHNOLOGICZNE MODELOWANY PROCES POWINIEN PRZEBIEGAĆ MOŻLIWIE SZYBKO WE WSZYSTKICH ETAPACH PRZY MAKSYMALNYM WYKORZYSTANIU SUROWCÓW

MINIMALNYM ZUŻYCIU ENERGII MAKSYMALNEJ WYDAJNOŚCI Z JEDNOSTKI OBJĘTOŚĆIOWEJ APARATURY

POWYŻSZE ZAGADNIENIA TECHNOLOGICZNE ROZPATRUJE SIĘ NA ETAPIE TWORZENIA TECHNOLOGICZNEJ KONCEPCJI P R O C E S U

UJMOWANE SĄ ONE W Z A S A D Y T E C H N O L O G I CZ N E

PIERWSZYM PODSTAWOWYM ZAGADNIENIEM JEST PROWADZENIE PROCESÓW T E C H N O L O G I CZ N Y C H PRZY DUŻEJ SILE NAPĘDOWEJ

DUŻA SIŁA NAPĘDOWA T E C H N O L O G I CZ N Y C H W POŻĄDANYM KIERUNKU POWODUJE SZYBKI PRZEBIEG PROCESÓW T E C H N O L O G I CZ N Y C H W POŻĄDANYM KIERUNKU

POMÓWMY O ZASADZIE: NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA RÓŻNIC POTENCJAŁÓW

ZASADA TA JAKO NACZELNA: STANOWI DOMINUJĄCE KRYTERIUM POSTĘPOWANIA ZAWARTYCH W ZASADACH PODRZĘDNYCH

U-RURKA CZYLI MODEL RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ B Matematyczny opis ustalania się równowagi poziomów cieczy w U-rurce jest dokładną analogią ze zjawiskami ustalania się równowagi w układach chemicznych.

Dr niehabilitowany Tomasz Pluciński

wysokość poziomu cieczy w rurce będzie analogią do stężenia substancji w reakcji chemicznej.

Lewe ramię U-rurki stanowi analogię lewej strony równania reakcji chemicznej substratów reakcji

prawe ramię odpowiada produktom reakcji Parcie słupa cieczy w ramieniu U-rurki odpowiada potencjałowi chemicznemu substratów lub produktów

Ciężar właściwy cieczy. r Ciężar właściwy cieczy..r ..jest odpowiednikiem standardowego potencjału chemicznego.

Jeśli do lewego ramienia pustej U-rurki nalać pewną ilość cieczy, to w najniższym punkcie U-rurki wystąpi parcie cieczy proporcjonalne do iloczynu ciężaru właściwego...r...cieczy i wysokości słupa w lewym ramieniu...P = r * hl .

Parcie Parcie jest “siłą napędową” powodującą, że po otworzeniu kranika Z w dolnej części, ciecz będzie się przelewać z lewej do prawej części U-rurki. substraty ® produkty

Potencjał Chemiczny Przyczyną zachodzenia reakcji jest potencjał chemiczny substratów, zależny od rodzaju użytych substancji, a proporcjonalny do ich stężenia (często: do iloczynu ich stężeń).

Stan Równowagi Jeśli do układu znajdującego się w stanie równowagi dodać pewną ilość substratów, to stan równowagi zostanie zakłócony.

Stan Równowagi W wyniku wzrostu potencjału chemicznego substratów zwiększy się szybkość procesu “w prawo”.

SZYBKOŚĆ KAŻDEJ OPERACJI ZASADA NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA RÓŻNIC POTENCJAŁÓW SZYBKOŚĆ KAŻDEJ OPERACJI CZY PROCESU PODLEGA OGÓLNEMU PRAWU

GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI SZYBKOŚĆ =k* SIŁA NAPĘDOWA OPÓR GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI http://www.wbc.poznan.pl/Content/110270/index.pdf

GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI SZYBKOŚĆ =k* SIŁA NAPĘDOWA OPÓR GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI

GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI SZYBKOŚĆ =k* SIŁA NAPĘDOWA OPÓR GDZIE k OZNACZA WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI http://pl.wikipedia.org/wiki/Szybko%C5%9B%C4%87_reakcji_chemicznej http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_dzia%C5%82ania_mas www.tomek.strony.ug.edu.pl/

SIŁĘ NAPĘDOWĄ UKŁADU STANOWI RÓŻNICA POTENCJAŁÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH Siła napędowa SIŁĘ NAPĘDOWĄ UKŁADU STANOWI RÓŻNICA POTENCJAŁÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH DLA DANEGO PROCESU

SIŁA T A JEST WYRAZEM ODDALENIA UKŁADU OD STANU RÓWNOWAGI DLA WYMIANY MASY W OBRĘBIE JEDNEJ FAZY BĘDZIE TO RÓŻNICA STĘŻEŃ SKRUBER-?

DLA PROCESU WYMIANY CIEPŁA Będzie to RÓŻNICA TEMPERATUR DWÓCH OŚRODKÓW

DLA PRZEPŁYWU PRĄDU ELEKTRYCZNEGO B ę d z i e to RÓŻNICA POTENCJAŁÓW ELEKTRYCZNYCH

DLA KONWEKCJI NATURALNEJ Będzie to RÓŻNICA SIŁY CĘŻKOŚCI SPOWODOWANA RÓŻNICĄ GĘSTOŚCI

OPÓR SZYBKOŚĆ =k* JEST WIELKOŚCIĄ CHARAKTERYSTYCZNĄ DLA DANEGO PROCESU SIŁA NAPĘDOWA OPÓR SZYBKOŚĆ =k* JEST WIELKOŚCIĄ CHARAKTERYSTYCZNĄ DLA DANEGO PROCESU

W PRZYPADKU WYMIANY MASY PRZEZ DYFUZJĘ OPÓR STWARZA WARSTEWKA PRZEZ KTÓRĄ DYFUZJA ZACHODZI OPÓR BĘDZIE TU PROPORCJONALY DO GRUBOŚCI WARSTWY

SPOSÓB NA „UJEDNORODNIENIE” Dla wymiany masy - MIESZANIE

PRZEZ KTÓRĄ PRZENIKA CIEPŁO PRZY WYMIANIE CIEPŁA OPÓR ZALEŻNY BĘDZIE OD: PRZEWODNICTWA ORAZ GRUBOŚCI ŚCIANKI, PRZEZ KTÓRĄ PRZENIKA CIEPŁO

W PRZYPADKU REAKCJI CHEMICZNEJ Jak to będzie?

W PRZYPADKU REAKCJI CHEMICZNEJ W UKŁADZIE JEDNORODNYM OPÓR ZWIĄZANY JEST Z WIELKOŚCIĄ ENERGII AKTYWACJI PROCESU PODGRZEWANIE

KRÓTKI IMPULS NIEWIELKA PORCJA Q INNY Przykład KRÓTKI IMPULS NIEWIELKA PORCJA Q

GENERALNIE W KAŻDYM PROCESIE LUB OPERACJI JEDNOSTKOWEJ MAMY DO CZYNIENIA ZE ZJAWISKAMI PRZEBIEGAJĄCYMI WEDŁUG RÓŻNYCH MECHANIZMÓW

SĄ TO ZATEM UKŁADY ZŁOŻONE WYMIANA MASY -DYFUZJA -KONWEKCJA

SĄ TO ZATEM UKŁADY ZŁOŻONE WYMIANA CIEPŁA -PRZEWODNICTWO -KONWEKCJA -PROMIENIOWANIE

SĄ TO ZATEM UKŁADY ZŁOŻONE REAKCJE CHEMICZNE -STADIA POŚREDNIE -RÓŻNE MECHANIZMY -

RÓWNANIE STECHIOMETRYCZNE STANOWI BILANS WIELU REAKCJI CZĄSTKOWYCH WYRAŻA ZATEM -SUMARYCZNY OSTATECZNY EFEKT TEGO CO ZACHODZI W UKŁADZIE

W UKŁADACH NIEJEDNORODNYCH REAKCJA PRZEBIEGA NA GRANICY FAZ TRANSPORT REAGENTÓW ODBYWA SIĘ PRZEZ DYFUZJĘ LUB KONWEKCJĘ

ZACHODZI RÓWNOCZEŚNIE WYMIANA CIEPŁA PODCZAS KTÓREJ ODBIERA SIĘ LUB DOSTARCZA ENERGIĘ CIEPLNĄ DO UKŁADU

UPRASZCZAJĄC PRZYJMUJE SIĘ, ŻE W OSIĄGNIĘTYM STANIE USTALONYM SZYBKOŚĆ CAŁEJ PRZEMIANY JEST RÓWNA SZYBKOŚCI ETAPU NAJWOLNIEJSZEGO

PODSUMOWANIE GDY W UKŁADZIE ZACHODZI JAKAŚ PRZEMIANA FIZYCZNA LUB CHEMICZNA MÓWIMY ŻE PRZEBIEGA PEWIEN PROCES

PODSUMOWANIE Operacja Operacja Proces Proces1

PROCESY RZECZYWISTE QUASISTATYCZNE ODWRACALNE

PROCESY RZECZYWISTE W PROCESACH RZECZYWISTYCH ODPOWIEDNIE BODŹCE TERMODYNAMICZNE POKONUJĄ OPORY NATURY KINETYCZNEJ

PROCESY RZECZYWISTE POWODUJE TO PRZEBIEG PRZEMIANY W OKREŚLONYM KIERUNKU ZE SKOŃCZONĄ SZYBKOŚCIĄ

SZYBKOŚĆ UŻYWA SIĘ POJĘCIA SZYBKOSĆ A NIE PRĘDKOŚĆ, KTÓRA JEST WIELKOSCIĄ WEKTOROWĄ CO W ODNIESIENIU DO PRZEMIANY TERMODYNAMICZNEJ NIE MA SENSU1 1- j. SZARAWARA Termodynamika chemiczna Stosowana WNT W-wa 1997 str 24

POZOSTAŁE ZASADY NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA SUROWCÓW NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA ENERGII NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA APARATURY ZASADA UMIARU TECHNOLOGICZNEGO

Zasada najlepszego wykorzystania surowców W WIĘKSZOŚCI PRODUKCJI KOSZT SUROWCÓW JEST POWAŻNĄ POZYCJĄ W KOSZTACH WYTWARZANIA

Zasada najlepszego wykorzystania surowców BILANSOWANIE MAS SPORZĄDZAJĄC BILANS MATERIAŁOWY MODELU NALEŻY WPROWADZIĆ WSPÓŁCZYNNIKI WYDAJNOSCI WSKAZNIA DO ICH WPROWADZENIA WYBIERA SIĘ Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

CEL CELEM MODELU JEST: MAKSYMALNE WYKORZYSTANIE SUROWCÓW Kolejność modelowania: BILANSE ETAPÓW BILANS CAŁOŚCI

DOGODNA FORMA PRZEDSTAWIENIA BILANSU

ZA PODSTAWĘ BILANSU MAT PRZYJMUJE SIĘ ZWYKLE JEDNOSTKĘ MASY PRODUKTU (NP.. 1 TONĘ = Mg) ALBO WIELKOŚĆ ZAMIERZONEJ PRODUKCJI W JEDNOSTCE CZASU (NP.. Mg/h

PUNKTEM WYJŚCIA DO SPORZĄDZENIA STRUMIENIOWEGO WYKRESU SANKEYA JEST TABELA BILANSU MATERIAŁOWEGO

przychód kg Rozchód Ruda apatyt 10250 Fosfor 1000 Piasek 3270 Żelazo fosfor 282 Koks 1330 CO 3668 13950 Szlaka 9000 BILANS MATERIAŁOWY

RUDA APATYTOWA PIASEK 2370kg 17% 10250 kg 73,5% Koks 1330 kg 9,5% PIEC ELEKTRYCZNY SZLAKA 9000 64,5% CO 3668 kg 26,3% F OS O R 100 KG 7,2% Żelazofosfor 282 kg 2% Kraszewska str 32

SCHEMAT POSTĘPOWANIA Istotne uwagi_ Duża wydajność Duża szybkość NISKIE KOSZTY

Uwagi do wykresu Szerokości strumieni są proporcjonalne Do mas materiałów Przepływających w procesie

Templaty do programu ChemSketch 4 Templaty do programu ChemSketch 4.01 firmy Advanced Chemistry Development Inc. przygotował i opracował Kazimierz Dąbrowski na podstawie: APARATURA CHEMICZNA NORMA BRANŻOWA

Symbole graficzne aparatów, maszyn i urządzeń przemysłu chemicznego BN-72/2200-01 (Grupa katalogowa 0447)

Na oznaczenie aparatów lub urządzeń rzadko stosowanych lub nie mających odpowiednika w wykazie symboli graficznych objętych niniejszą normą należy narysować prostokąt, a w jego pole wpisać nazwę lub numer pozycji według tablicy objaśniającej schemat technologiczny.

http://www.janecki.pr.radom.pl/ czwarty/mod/aparatura.doc Schematy opracowane przez nas w szkicowniku

Pracownia Polityki Surowcowej 30-950 Kraków, ul.J.Wybickiego 7, skr. poczt. 49, pokoje: 420,421,422 tel./fax: (012) 6322068 tel: (012) 6323300, w.117,118,119; (090) 333229 e-mail: smakowsk@min-pan.krakow.pl, kgalos@min-pan.krakow.pl http://www.min-pan.krakow.pl/polityka/#bilrekl