Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Кінетика технологічних процесів




Кінетика вивчає закономірності зміни характеристик процесу протягом часу. В основі цієї науки лежить поняття про швидкість процесу. Кінетика зв'язана з теорією диференціальних рівнянь, термодинамікою та статистичною фізикою.

Теорією диференціальних рівнянь користуються для формального опису зміни ха­рактеристик протягом часу. Термодинаміка дає можливість виз­начити напрямок процесу, а апарат статистичної фізики лежить в основі побудови молекулярних кінетичних теорій.

Для складання математичного опису широко використову­ють кінетичні рівняння. Спільність різних одиничних процесів заключається в єдності їх кінетичних закономірностей, які наука про процеси та апарати формулює таким чином.

Значення швидкості перебігу якого б не було явища дорівнює добутку його потенціалу на кінетичний коефіцієнт, а спільна Лпгша математичного запису єдності явищ має вигляд

Де l — швидкість;

L — кінетичний коефіцієнт;

X— потенціал.

Під потенціалом звичайно розуміють міру відхилення систе­ми від рівноважного стану (градієнти концентрації, тиску, темпе­ратури та інше). Під кінетичним коефіцієнтом розуміють швидкість перебігання явищ при потенціалі, що дорівнює оди­ниці (коефіцієнти тепловіддачі, теплопровідності, константи швидкості хімічної реакції і т.д.)

Фізичну або фізико-хімічну кінетику можна уявити як теорію нерівноважних макроскопічних процесів, які виникають в систе­мах, виведених із стану термодинамічної рівноваги. Вона вивчає тепло- та масообмінні процеси, а також подрібнення, розподілен­ня та інші механічні процеси.

Біологічна кінетика вивчає закономірності явищ, які пе­ребігають у живій природі. Вона поділяється на чотири основних напрямки: біохімічна, біофізична, мікробіологічна та попу­ляційна кінетика. Для харчових виробництв найбільше значення має біохімічна кінетика, яка вивчає швидкості біохімічних ре­акцій, а її методи дозволяють встановити механізм ферментатив­ного каталізу.

Біохімічна кінетика має свої особливості, що пов'язані зі спе­цифікою ферментативних каталітичних реакцій. Ферменти не відрізняються від звичайних каталізаторів абіогенної природи в то­му розумінні, що вони не порушують рівновагу реакції. Фермента­тивні реакції забезпечують повний вихід продуктів без утворення побічних речовин. Швидкість перебігання при м'яких фізіоло­гічних умовах (рН = 7; t = 37 °С) збільшується в (... ) разів.

Кінетика фізико-хімічних процесів вивчає закономірності фізичних та фізико-хімічних явищ: нагрівання, охолодження, сушіння, сорбції, перегонки, кристалізації, перемішування, осад­ження, подрібнення, гранулювання, розподілу, сепарування і т.д.

Для окремих класів явищ загальний вид кінетичного рівняння може бути представлений у вигляді відомих законів пепеног.у

Для теплопровідності — законом Фур'є

Для молекулярної дифузії — законом Фіка

Для фільтраційного переносу речовин — законом Дар сі

Перенесення кількості руху (внутрішнє тєртяї - - зякгшпм

Ньютона

Для електропровідності — законом Ома

В цих рівняннях відповідно Q, G, , f— кількість теплоти ма­си, сили тертя, електрики; — коефіцієнти тепло­провідності, дифузії, фільтрації, тертя та інші - є кінетичними

коефіцієнтами; - градієнти концентрації, температури, швидкості, напруги, тиску, положення, які є потенціалами переносу.

Наведені кінетичні закономірності описують явища переносу в якийсь тільки визначений момент часу у визначенній точці про­стору, тобто в зв'язку з нестаціонарністю технологічних про­цесів, які здійснюються у виробничих машинах та апаратах, градієнти та потенціали не залишаються сталими.

В нестаціонарних умовах явище молекулярної дифузії, яке на­приклад має місце при сушінні, описується рівнянням, відомим під назвою другого закону Фіка

Щоб одержати залежність концентрації в даній точці системи від часу, координати, фізичних властивостей с = f (, х, с), тобто щоб розв'язати це рівняння, треба задатися умовами однознач-

ності. Наприклад, нехай дифузія перебігає в умовах нескінечної пластини товщиною 1, а концентрація речовин в пластині в по­чатковий момент часу розподілена рівномірно, тобто

В будь-який час концентрація дифундуючої речовини на гра­ниці розділу фаз дорівнює нулю

Спільність механізму переоігання - ознака класу явища. Спільність фізичної природи — ознака типу явища.

При послідовному перебігу декількох явищ кінетичні ко­ефіцієнти перетворюються. Наприклад, тепловіддача від рідини до стінки через одиницю поверхні в одиницю часу описується рівнянням

Теплопровідність через стінку

Тепловіддача від стінки до рідини

Прирівнюючи, одеожимо Q=

 

 

— відповідно коефіцієнти

тепловіддачі, теплопровідності та теплопередачі. В цьому випад­ку коефіцієнт теплопередачі є комбінацією коефіцієнтів теп­ловіддачі та теплопровідності.

Одночасно перебіг декількох типів та класів взаємно вплива­ючих один на одного явищ призводять до появи складних явищ, які вивчаються термодинамікою незворотних процесів. Накла­дення явищ різної природи приводить до того, що перебігання процесу характеризується новими кінетичними коефіцієнтами. Відповідно з основним положенням в термодинаміці незворот­них процесів будь-яка течія виникає під дією всіх сил

так звані власні феноменологічні коефіцієнти або взаємні коефіцієнти.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-03-28; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 582 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Неосмысленная жизнь не стоит того, чтобы жить. © Сократ
==> читать все изречения...

3801 - | 3478 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.