Dr inż.Hieronim Piotr Janecki

Prezentacja na temat: "Dr inż.Hieronim Piotr Janecki"— Zapis prezentacji:

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

2 ZASADY TECHNOLOGICZNE
MODELOWANY PROCES POWINIEN BYĆ JAK NAJBARDZIEJ EKONOMICZNY

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

4 MINIMALNYM ZUŻYCIU ENERGII
MAKSYMALNEJ WYDAJNOŚCI Z JEDNOSTKI OBJĘTOŚĆIOWEJ APARATURY

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

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

7 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

8 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

9 POMÓWMY O ZASADZIE: NAJLEPSZEGO WYKORZYSTANIA RÓŻNIC POTENCJAŁÓW

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

11 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.

12 Dr niehabilitowany Tomasz Pluciński

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

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

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

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

17 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 .

18 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

28 DLA PROCESU WYMIANY CIEPŁA
Będzie to RÓŻNICA TEMPERATUR DWÓCH OŚRODKÓW

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

30 DLA KONWEKCJI NATURALNEJ
Będzie to RÓŻNICA SIŁY CĘŻKOŚCI SPOWODOWANA RÓŻNICĄ GĘSTOŚCI

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

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

33 SPOSÓB NA „UJEDNORODNIENIE”
Dla wymiany masy - MIESZANIE

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

35 W PRZYPADKU REAKCJI CHEMICZNEJ
Jak to będzie?

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

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

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

39 SĄ TO ZATEM UKŁADY ZŁOŻONE
WYMIANA MASY -DYFUZJA -KONWEKCJA

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

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

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

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

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

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

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

47 PODSUMOWANIE Operacja Operacja Proces Proces1

48 PROCESY RZECZYWISTE QUASISTATYCZNE ODWRACALNE

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

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

51 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

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

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

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

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

56 DOGODNA FORMA PRZEDSTAWIENIA BILANSU

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

58 PUNKTEM WYJŚCIA DO SPORZĄDZENIA STRUMIENIOWEGO WYKRESU
SANKEYA JEST TABELA BILANSU MATERIAŁOWEGO

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

60 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

61 SCHEMAT POSTĘPOWANIA Istotne uwagi_ Duża wydajność Duża szybkość NISKIE KOSZTY

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

63 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

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

65 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.

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

67 Pracownia Polityki Surowcowej
Kraków, ul.J.Wybickiego 7, skr. poczt. 49, pokoje: 420,421,422 tel./fax: (012) tel: (012) , w.117,118,119; (090)