1.2. Кинетические закономерности основных процессов

Без знания кинетических закономерностей процессов не представляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.

Закономерности всех процессов могут быть сформулированы в виде общего закона: скорость (интенсивность) процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению:

= .

Соотношение напоминает известный из физики закон Ома: ток в цепи (количество электронов q, протекающих по сечению проводника F за время ) прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи:

.

Подобные соотношения для изучаемых нами процессов можно выразить следующим образом:

для гидромеханических – ,

тепловых – ,

массообменных процессов – ,

и химических превращений – ,

где k₁, k₂, k₃ – коэффициенты скорости процессов; – площадь сечения аппарата, поверхность теплообмена, поверхность контакта фаз;– объем реактора;,,– движущие силы процессов: гидромеханического – разность давлений, теплового – разность температур, массообменного – разность концентраций соответственно;– движущая сила химического процесса, которая является функцией концентраций реагирующих веществ.

Коэффициенты скорости зависят главным образом от скорости движения потоков материалов, поэтому вывод всех химических закономерностей основывается на законах движения материальных потоков – на гидродинамике.

Изучение законов движения реальных газов и жидкостей даёт возможность не только познать эти законы, но и усвоить метод изучения таких сложных технологических процессов, как теплопередача и тепло-, массообмен.

Современный опыт изучения сложных технологических процессов, разработанный школой отечественных учёных, созданной В.М. Кирпичевым, объединяет теоретический анализ с практическим опытом. Описывающие процесс дифференциальные уравнения, которые выводятся теоретическим путём, на основе теории подобия преобразуются в обобщённые (критериальные) уравнения. Эти уравнения затем по опытным данным приводятся к удобному расчётному виду. Основы теории подобия широко используются в дальнейшем при изучении всех химико-технологических процессов. При изучении всех процессов применяется один и тот же математический аппарат – однотипные дифференциальные и критериальные уравнения.