Scсистемы и соответствующие потери работоспособности (эксергии): De = Tо.с 
Sc, где Tо.с – температура окружающей среды.Отечественный и зарубежный опыт, а также анализ технологических схем смешения существующих и вновь проектируемых заводов дает основание принять следующие варианты построения технологических схем непрерывного смешения в трубопроводе, различающиеся [c.319]
Рассмотрим наиболее характерные варианты схем смешения. [c.320]
При поступлении компонентов на смешение из резервуаров значительно уменьшаются возмущения по расходу и давлению, обеспечивается усреднение колебаний качества компонентов, появляется возможность оптимизации рецептуры по усредненным показателям качества компонентов при нестабильной работе технологических установок. Возможность работы с высокой производительностью (обычно выбирают системы смешения, которые позволяют получить дневную продукцию завода за 6 часов) позволяет вести смешение в одну смену. Возможность усреднения колебаний качества компонентов позволяет снизить требование к системе управления (упростить ее) и к динамическим характеристикам анализаторов качества на выходе станции смешения. Однако при такой схеме смешения сохраняется значительный резервуарный парк для хранения компонентов и дополнительной перекачки компонентов. [c.320]
В настоящее время ряд крупных заводов предпочитают применять комбинации вариантов из рассмотренных выше схем - смешение по базовому компоненту. При этом один или два основных компонентов подаются непосредственно с технологических установок, а другие компоненты поступают из резервуаров. Такая схема работы увеличивает гибкость узла смешения и значительно сокращает резервуарный парк компонентов. Кроме того, упрощается задача нахождения оптимальных рецептов и ее реализация. [c.321]
Нельзя рассматривать схему смешения в отрыве от схемы завода, набора установок, стабильности их работы, стабильности сырья, способа отгрузки и т. д. [c.321]
Выбор варианта схемы смешения должен решаться при проектировании предприятия в целом и производиться в каждом отдельном случае, исходя из следующих факторов [c.321]
Методики расчета основных геометрических размеров таких форсунок и особенности течения жидкости при различных схемах смешения потоков довольно подробно рассмотрены в литературе [127]. Поэтому здесь авторы сочли возможным опустить эти вопросы и остановиться более подробно на исследованиях, связанных в основном с дисперсностью распылов, создаваемых форсунками данного типа. [c.159]
Приведенные зависимости позволяют для пневматических распылителей с различными схемами смешения потоков получить дисперсные характеристики, определяющие распыл как некоторую совокупность частиц различных размеров. [c.167]
С помощью методов линейного программирования определяют оптимальную производственную программу, оптимальные варианты смешения (компаундирования) товарных нефтепродуктов, оптимальную технологическую схему, наилучший вариант использования сырья и др. В нефтепереработке наибольшее распространение получило определение методами линейного программирования оптимальной производственной программы. [c.127]
На большинстве нефтеперерабатывающих установок вырабатывают, как правило, не готовую продукцию, а полуфабрикаты, из которых затем получают готовую продукцию. На нефтеперерабатывающих предприятиях во многих случаях товарную продукцию получают смешением компонентов имеется множество вариантов как смешения компонентов, так и работы технологических установок для получения заданной товарной продукции технологические схемы переработки отличаются большой гибкостью. Этими особенностями обусловлена необходимость разработки экономико-математических методов решения ряда производственно-хозяйственных задач, обоснования оптимальной производственной программы нефтеперерабатывающего предприятия. В настоящее время эти методы широко внедряются в практику плановой работы нефтеперерабатывающих предприятий. [c.7]
Ранее была изложена методика калькуляции себестоимости нефтепродуктов по отдельной установке, взятой изолированно. Но в нефтепереработке готовая продукция получается смешением различных компонентов, каждый из которых проходит длинную цепь взаимосвязанных, но обособленных процессов изготовления. Например, прямогонный компонент авиабензина может проходить три следующих процесса 1) прямую перегонку нефти, дающую-наряду с другими продуктами широкую бензиновую фракцию . 2) кислотно-щелочную очистку 3) вторичную перегонку, где и получается прямогонный компонент авиабензина. Этот пример показывает, что на себестоимость прямогонного компонента должны быть отнесены не только расходы по вторичной перегонке,, дающей этот продукт, но и соответствующая доля расходов по-очистной установке и установке прямой перегонки. Отсюда следует, что составление калькуляции надо начинать с первой по ходу технологического процесса установки. Последовательность составления калькуляции себестоимости нефтепродуктов всецело определяется поточной технологической схемой переработки сырья на заводе. При этом в качестве цены переработанных полуфабрикатов собственного производства выступает себестоимость выработки этих полуфабрикатов на предшествующих переделах (процессах, установках). [c.202]
Из поточной технологической схемы НПЗ видно, что калькуляция себестоимости нефтепродуктов должна составляться в следующей последовательности 1) прямая перегонка нефти (AT) 2) вакуумная перегонка мазута (ВТ) 3) каталитический крекинг (КК) 4) смешение. Соответствующие расчеты выполнены в табл. VI.15—VI.18. [c.203]
Модель оптимальной технологической схемы, проектируемого (реконструируемого) нефтеперерабатывающего предприятия позволяет определить набор и потребную мощность технологических процессов и установок, рассчитать материальные балансы, определить рациональные рецепты смешения товарной продукции. Так как строительство (реконструкция) предприятия связано с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами, то в качестве целевой функции (критерия оптимальности) используется показатель минимума приведенных затрат. [c.157]
Технологии производства смазочных масел, начиная с 50-х годов, непрерывно развивались и совершенствовались. В классическом виде они включают процессы фракционирования нефти на узкие фракции, селективной очистки узких фракций (с целью удаления нежелательных смолистых веществ, полициклических соединений и твердых парафинов) и, наконец, смешения масляной основы с присадками различного назначения. В этой цепочке технологий и определяющих факторов особенная роль принадлежит природе сырья, выбранного для производства масляной основы, от которого зависит и выход масляной продукции на нефть, и качество масел, достигаемое в результате реализации сложной многоступенчатой схемы получения товарных масел. Поэтому вопросы выбора сырья и технологических процессов, обеспечивающих его переработку в смазочные масла, взаимосвязаны, требуют строго научного подхода и тщательной предварительной проработки проблемы. От этого зависят не только количественные и качественные характеристики производства, а также оптимальность и, что особенно важно, экономическая целесообразность будуще- [c.126]
Мы будем различать продукцию НПК, подлежащую реализации, и остальную продукцию, которая не может быть реализована как товарная. Для удобства дальнейшего изложения условно продукцию НПК, для которой не используется компаундирования, а также весь перечень полупродуктов смешения будем называть собственной продукцией. Объем выработки собственной продукции, ввиду фиксированной схемы [c.119]
Для иллюстрации работы предложенного алгоритма рассмотрим простейшую схему двухстадийной переработки нефтепродуктов (рис. 5.2). Здесь буквами у обозначены производственные мощности установок, через х - искомые величины потоков, а - вычисленные по энтропийной модели оптимального выпуска товарной продукции заданные объемы полупродуктов, поступающих в товарный парк (либо объемы товарной продукции, либо объемы полупродуктов смешения). [c.168]
Большой интерес представляет объединение обоих рассмотренных выше способов организации процесса смешения в одном способе, совмещающем применение саже-ингредиент-ных и ингредиентных маток. На рис. 1 представлена предлагаемая схема процесса смешения. [c.137]
Принципиальная схема такого способа изготовления резиновых смесей представлена на рис. 3. В этом случае процесс смешения делится на две стадии. Первая — приготовление порошкообразной композиции, где происходит собствен- [c.140]
Между проектной и функциональной организациями могут существовать разнообразные формы так называемых матричных схем организации управления, для которых характерно смешение элементов проектной и функциональных схем организации управления. [c.12]
В схеме предусмотрено использование углеводородного конденсата для получения пара разбавления, направляемого на смешение с сырьем пиролиза. [c.80]
На рис.2 показана схема производства масел, используемая при формировании математической модели. На ней указаны технологические установки с учетом возможных вариантов их работы. Вариантная схема получается из технологической следующим образом. Установка селективной очистки использует три вида сырья, причем на одном из них она может работать в двух различных режимах, поэтому на вариантной схеме она изображена в четырех параллельно связанных вариантах. Аналогично установка депарафинизации имеет 4 варианта, контактной очистки - 5, синтетических масел - 3. Установки обессиливания я смешения масел на схеме не изображаются, так как эти установки имеют только один вариант режима работы, причем в модели учитываются ограничения,относящиеся к этим установкам. [c.4]
В нефтепереработке и нефтехимии составление калькуляции себестоимости проводят последовательно, в соответствии с поточной технологической схемой завода. Ее начинают с головного процесса и определяют затраты на производство по каждой технологической установке или процессу затем рассчитывают себестоимость отдельных продуктов, компонентов, полуфабрикатов внутри установки, а в заключение - себестоимость нефтепродуктов, полученных в итоге смешения отдельных компонентов. [c.62]
Приведенная схема дана в порядке последовательного расположения процесса переработки нефти. Во второй главе приведен перечень процессов основного производства, из которого видно, что внутри рассматриваемой схемы имеется многочисленный ряд процессов по выпуску определенных целевых продуктов путем вторичной перегонки дистиллятов, смешения и других способов получения целевых продуктов. [c.39]
Проблемы смешения включают, с одной стороны, вопросы правильной технологической реализации заданий рецептуры смесей с помощью определенных технологических схем и систем управления смешения и, с другой - вопросы расчета оптимальных рецептов смесей, как плановых, так и оперативных. [c.318]
Числа в этой матрице имеют относительные значения. Сумма чисел каждой строки равна 72 (число 72 выбрано по числу элементов в матрице, показанной на фиг. 8). Первая строка матрицы указывает на то, что 3%2 мшистых волокон, связанных с поворотом плеча, несут информацию обратной связи, характеризующую состояние сустава поворота плеча, 12/72 несут информацию от сустава подъема плеча, 9/72 связано с суставом поворота локтя, 9/72— с суставом подъема локтя, 6/ 2 — с поворотом предплечья и б/72— с подъемом запястья. Аналогично и для поворота предплечья. Пятая строка матрицы показывает, что 30/72 входного сигнала от периферических мшистых волокон несут информацию о повороте предплечья, 12/72 — о подъеме запястья, s/72 — о подъеме локтя, 9/72 — о повороте локтя, 6/72 — о подъеме плеча и 6/72 — о сгибании пальцев. Каждая функциональная часть мозжечка характеризуется различным смешением входов. В каждом случае 30/72 входного сигнала для схемы управления соответствующим суставом есть просто возвратная информация от этого сустава. Остальные 42/ 2 входного сигнала несут информацию от связанных с данным других суставов. [c.353]
Генеральный план представляет собой схему территории предприятия с указанием расположения технологических установок, производственных подразделений, транспортных, энергетических и прочих вспомогательных средств, баз снабжения. Основная цель генерального плана — обеспечение технологической последовательности и поточности производства. Технологические установки, связанные между собой, группируют и располагают вблизи друг друга. Установки по производству готовой продукции или полуфабрикатов, идущих на смешение, приближают к товарным паркам. Объекты водо- и энергоснабжения располагают в центральной части предприятия. Остальные объекты подсобно-вспомогательного хозяйства (лаборатории, ремонтную базу, цех КИПиА и др.) приближают к его границе. ТЭЦ, строительную базу, административное здание располагают за пределами предприятия. В генеральном плане четко определяют территорию производственной, складской, товарно-сырьевой и административно-хозяйственной зон. [c.24]
Определение трудоемкости нефтеперерабатывающей продукции сложный процесс и проводится в два этапа. На первом1 этапе определяют трудоемкость по отдельным технологическим установкам, т. е. все затраты труда по предприятию распределяют между установками, за исключением затрат, не связанных непосредственно с производством продукции (услуги на сторону и прочие работы промышленного характера). На втором этапе аналогично определению себестоимости рассчитывают трудоемкость отдельных продуктов. В пределах установки все затраты труда относят на целевую продукцию. Трудоемкость конечного продукта определяют последовательным расчетом трудоемкости производства полуфабрикатов, включая смешение, в соответствии с технологической схемой. [c.191]
Производственный процесс объединяет несколько технологических процессов. Так, производство масел состоит из 6—8 технологических процессов АВТ, деасфальтизации, селективной очистки, депарафинизации, адсорбционной очистки, смешения. В производстве дивинила также шесть процессов подготовка сырья, первая стадия дегидрирования, газоразделение, вторая стадия дегидрирования, вторая стадия газоразделения, выделение дивинила. Причем число отдельных процессов увеличивается по мере повышения требований к качеству сырья или выпускаемой продукции, а также в зависимости от роста потребности в целевой продукции отрасли. Так, для производства бензина повышенного качества потребовалось введение в схему процессов риформинга, алкилирования, изомеризации и др. Увеличение потребности в бензинах привело к вводу каталитического и гидрокрекинга. Улучшение качества полиэтилена связано с дополнительной очисткой сырья и т. д. [c.28]
В составе производственного процесса, как правило, несколько частичных технологических процессов. Так, в производстве масел объединяется 6—8 частичных технологических процессов АВТ, деасфальтизация, селективная очистка, депарафинизация, адсорбционная очистка, смешение. В производстве дивинила также шесть частичных процессов подготовка сырья, первая стадия дегидрирования, газоразделение, вторая стадия дегидрирования, вторая стадия газоразделения, выделение дивинила. Причем число частичных процессов увеличивается по мере роста требований к качеству продукции или сырья, роста потребности в целевой продукции отрасли. Так, повышение Требований к бензину потребовало введения в схему процессов риформинга, алкилирования, изомеризации и других увеличение потребности в бензинах привело к вводу каталитического я гидрокрекинга. Улучшение качества полиэтилена связано с вводом дополнительных стадий очистки сырья и т. д. [c.34]
Для обработки отходов бурения (утверждающими составами предлагают различные варианты технологических схем. Общими для них являются узел подачи ОБР на обработку узел дозирования отверждающих агентов и узел смешения бурового раствора с компонентами отверждающих составов. [c.294]
В число определяющих параметров рассматриваемой модели включены AJ, Bj — фиксированные множества входящих и исходящих потоков г -й установки VJ, V.- — начальный запас и общая емкость для/-го полупродукта или сырья 0 — случайный по длительности k-и подпе-риод планирования (элементарное событие, о котором известно лишь, что объединение таких 0 равно периоду планирования Т иэ = Г очевидно, что число подпериодов 0 случайно) й,-(0 ) - случайная пропускная способность i -й установки а,-у( ) - случайные коэффициенты затрат (в долях от 1) на производство /-го пррдукта из г -го сырья. Разработка этих коэффициентов носит проблемный характер и осуществляется с применением различных полуэвристических, но технологически оправданных методов. Известно, [1], что схема переработки нефти на всех предприятиях достаточно устойчива" и запрограммирована" на выпуск продукции в постоянных соотношениях. Значит, если принять заданной динамику поступления нефтей на переработку, то отсюда можно однозначно вывести и динамику производства смешиваемых продуктов, определить, в частности, динамику выпуска товарной продукции по заданным рецептам смешения товарных нефтепродуктов аг-Д0 ), где, в данном случае, г — компонента смешения, / — товарный продукт. Основное условие, которому должны удовлетворять эти коэффициенты,— условие баланса [c.112]
В настоящее время разработана комбинированная технологическая схема очистки хромсодержащих стоков в смеси с фторидами, предусматривающая получение воды, пригодной для подпитки оборотных систем и использования в основном производстве. Первым основным звеном этой технологической схемы является реагентная очистка, обеспечивающая подготовку стока для последующей доочистки ионообменными смолами, гиперфильтрацией и т. д. Для реагентной очистки предложена комбинированная установка с камерами реакции, смешения и осветлителем со взвешенным осадком в одном блоке. Такая установка позволяет получить высокий эффект очистки по хрому, фторидам и другим металлам. Для получения высококачественной воды, пригодной для использования в производстве, выполняется ее до-очистка фильтрацией и ионообменным методом. Этот вариант схемы позволяет решить одну из важных проблем ионного об- [c.13]
На рис. 14 приведена схема производства слабой азотной кислоты. Жидкий аммиак давлением 1,2-1,4 МПа направляется в испаритель, где испаряется за счет теплоты пара давлением 1,05-1,5 МПа( далее поступает в фильтр. После фильтра аммиак газообразный подогревается паром до температуры 80-П0°С и поступает на смешение с воздухом. Пооле смесителя аммиачно-воздушная смесь направляется в реактор окисления аммиака, где на платиновом катализаторе происходит окисление аммиака [c.49]
Большинство технологических схем разработки газовых и га-зоконденсатных месторождений построено таким образом, что добытая продукция с нескольких скважин поступает в единый комплекс первичной подготовки. После смешения определить объем УВС, добытого из каждой скважины, можно только косвенным способом. [c.41]
Ранее на этом заводе соковый пар из последующих корпусов вакуумно-выпарной установки направлялся в барометрический конденсатор смешения, где, соприкасаясь с холодной водой, конденсировался и в виде конденсата в смеси с охлаждающей водой при температуре 30—35°С сливался в канализацию. Для утилизации тепла сокового пара на заводе смонтирована установка для конденсации этого пара в двух последовательно включенных конденсаторах смешения. По новой схеме в первом по ходу сокового пара конденсаторе вода нагревается до 60—80° С и используется для растворения соли на фильтрах и для растворения хлористого калия для электролиза. Несконденсировавшаяся часть пара поступает во второй конденсатор, в котором конденсируется полностью. В результате годовая экономия тепловой энергии определяется более чем в 10 тыс. Гкал. [c.89]
Процесс переработки нефти и ее компонентов физическими и физико-химическими методами включает значительное количество операций, которые могут сочетаться различными способами в зависимости от технологических схем конкретных заводов. Примеры операций прямая перегонка нефти на AT и АВТ, вторичная перегонка, термический крекинг, каталитический крекинг, газофракционирование. Назначение перечисленных операций состоит в разделении нефти на отдельные компоненты, которые направляются в дальнейшем на смешение, либо на очистку и облагораживание. [c.109]
Характеристика работ. Регенерация и тонкая очистка отработанных масел. Регенерация польстерных щеток и смазочных материалов для букс подвижного состава. Регенерация ацетона методом выпаривания. Выбор схемы оборудования, необходимых материалов и установление режима очистки и регенерации масел в зависимости от степени загрязнения и старения масла. Установление режима сушки силика-геля, отбеливающей земли, активной окиси алюминия перед загрузкой их в аппаратуру. Определение качества масла без анализа масла. Проведение сокращенного физико-химического анализа масла. Определение степени восстановления масла. Улучшение эксплуатационных свойств масел путем введения присадок и смешения. Очистка масел в аппаратах, находящихся под электрическим напряжением. Центрифугирование масел вакуум-центрифугой. Промывка масла водой. Паровой нагрев масла и сушка его под вакуумом с распылением. Испытание трансформаторного масла на пробой. Пуск и наладка маслоочисти-тельных машин, аппаратов и участие в их ремонте. [c.162]
Должен знать устройство маслоочистительного оборудования и аппаратов регенерационной установки основные физико-химические свойства масел и область их применения процессы и различные методы регенерации и очистки масел способы стабилизации и смешения масел устройство специальных и универсальных приспособлений и средней сложности контрольно-измерительных приборов схему маслопроводов и взаимодействия важнейших частей оборудования основные признаки старения масел способы регенерации и назначение польстерных щеток и смазочных материалов для букс подвижного состава. [c.162]
economy-ru.info
Решение большого количества технических задач часто сопряжено со смешением различных газов (жидкостей) или разных количеств одного и того же газа (жидкости), находящихся в различных термодинамических состояниях. Для организации процессов смещения разработан достаточно большой ряд самых разнообразных смесительных устройств и аппаратов.
При термодинамическом анализе процессов смешения обычно задача сводится к определению параметров состояния смеси по известным параметрам состояния исходных смешивающихся компонентов.
Решение этой задачи будет различным в зависимости от условий, при которых осуществляется этот процесс. Все способы образования смесей газов или жидкостей, происходящие в реальных условиях, можно разделить на три группы: 1) процесс смешения в постоянном объеме; 2) процесс смешения в потоке; 3) смешение при заполнении объема.
Процессы смешения рассматриваются обычно происходящими без теплообмена смешивающейся системы с окружающей средой, т. е. протекающими адиабатно. Смешение при наличии теплообмена можно разбить на два этапа: адиабатное смешение без теплообмена и теплообмен в полученной смеси с окружающей средой.
С целью упрощения выводов рассмотрим смешение двух реальных газов. Одновременное смешение трех и более газов может быть найдено с помощью расчетных формул для двух газов путем последовательного добавления нового компонента.
Все случаи смешения представляют собой необратимые процессы хотя бы потому, что для разделения смеси на ее составляющие обязательно требуется затрата работы. Как во всяком необратимом процессе, при смешении имеет место приращение энтропии Scсистемы и соответствующие потери работоспособности (эксергии): De = Tо.с Sc, где Tо.с – температура окружающей среды.
При смешении газов, имеющих различные давление и температуру, возникают дополнительные потери работоспособности от необратимого теплообмена между смешиваемыми газами и от неиспользования разности их давлений. Таким образом, увеличение энтропии при смешении происходит как в результате собственно смешения (диффузии) различных по своей природе газов или жидкостей, так и за счет выравнивания температур и давлений смешиваемых веществ.
Рассмотрим возможные способы смешения.
Пусть некоторый теплоизолированный сосуд объема V разделен перегородкой на два отсека, в одном из которых находится газ (жидкость) с параметрами p1, u1, T1, U1, в другом – другой газ (жидкость) с параметрами p2, u2, T2, U2, (рис. 2.1).
| V1 p1, T1, u1, U1,m1 | V2 p2, T2, u2, U2, m2 |
Рис. 2.1. Схема процесса смешения
в постоянном объеме
Массу газа в одном отсеке и объем этого отсека обозначим соответственно m1 и V1, а в другом отсеке – m2 и V2. При снятии разделяющей перегородки каждый газ путем диффузии распространится на весь объем, а результирующий объем смеси будет равен, очевидно, сумме V = V1 + V2. В результате смешения давление, температура и плотность газа по всему объему сосуда выравниваются. Значения параметров состояния газа после смешения обозначим p, u, T, U.
Согласно закона сохранения энергии, полученная смесь газов будет обладать внутренней энергией, равной сумме внутренних энергий каждого газа:
U = U1 + U2
или
m1u1 + m2u2 = (m1 + m2) u = mu. (2.1)
Удельная внутренняя энергия газа после смешения определяется следующим образом:
. (2.2)
Аналогично, удельный объем смеси равен:
. (2.3)
Что касается остальных параметров газа после смешения (p, T, S), то для газов и жидкостей они аналитически в общем виде через значения параметров компонентов смеси не могут быть рассчитаны. Для их определения необходимо воспользоваться U, u-диаграммой, на которой нанесены изобары и изотермы или U, T-диаграммой с нанесенными на ней изохорами и изобарами (для смешения одного и того же газа), или таблицами термодинамических свойств газов и жидкостей. Определив с помощью соотношений (2.2) и (2.3) и u газа после смешения, из диаграмм или таблиц можно найти p, T, S.
Значения p, T и S газа после смешения могут быть непосредственно выражены через известные значения параметров состояния смешиваемых порций только для идеальных газов. Обозначим среднее значение теплоемкости первого газа в интервале температур от T1 до T через 
, а другого газа в интервале температур отT2 до T через
.
Учитывая, что 
;
;
из выражения (2.2), получим:
T = 
илиT = 
, (2.4)
где g1 и g2 – массовые доли идеальных газов, составляющих смесь.
Из уравнения состояния идеальных газов следует:
m1 = 
;m2 = 
.
После подстановки значений масс в (2.4) температура газовой смеси может быть найдена из выражения
T = 
. (2.5)
Давление смеси идеальных газов определим как сумму парциальных давлений компонентов газовой смеси 
, где парциальные давления
и
определяются с помощью уравнения Клапейрона.
; 
.
Тогда
. (2.6)
Приращение энтропии 
Sc системы от необратимого смешения находят по разности сумм энтропии газов, входящих в смесь, после смешения и исходных компонентов до смешения:
S = S – (m1S1 + m2S2).
Для смеси идеальных газов при смешении двух газов [1, 2, 3].
Sc = m[(g1Cp1 + g2Cp2) ln T – (g1R1 + g2R2) ln p]–
– [m1(Cp1 ln T1 – R ln p1) + m2(Cp2ln T2 – Rln p2)]–
–m(R1 g1ln r1 + R2 g2ln r2),
где ri – объемная доля идеальных газов, составляющих смесь;
R – газовая постоянная смеси, определяемая уравнением:
R = g1R1 + g2R2.
Диаграмма эксергии и анергии при смешении в постоянном объеме представлена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Диаграмма эксергии и анергии при
смешении в постоянном объеме: 
– потери удельной эксергии при смешении
studfiles.net
Каждое вещество состоит из определённых частиц. Например, вода состоит из молекул воды, в которой два атома водорода соединены с одним атомом кислорода. Молекулы воды отличаются по составу, форме, размерам, свойствам от молекул других веществ. Если в посудине содержатся только молекулы воды и отсутствуют частицы других веществ, то такая вода является чистым веществом.
Чистые вещества. Чистые вещества характеризуются постоянными физическими свойствами. Например, только чистая вода кипит при температуре 100 °С и замерзает при 0 °С. Если в ней растворить соль, то температура кипения превысит 100 °С, а температура замерзания снизится. Поэтому во время гололедицы тротуары посыпают поваренной солью.
Состав чистого вещества постоянный, независимо от того, как его добывали и где вещество находится в природе.
Чистыми веществами называют вещества, которые состоят из частиц одного вещества и характеризуются постоянными физическими свойствами.
Ознакомьтесь с примерами чистых веществ на рис. 22.
 |
| Рис. 22. Чистые вещества: а — самородное золото; б — газообразное вещество хлор в запаянной стеклянной ампуле; в — очищенная вода в стакане |
Покупая в магазине соль, сахар, крахмал, мы считаем, что это чистые вещества. Однако и в этих продуктах питания имеются незначительные примеси других веществ. Следовательно, в природе и повседневной жизни вещества в чистом виде практически не встречаются.
 |
| Йогурт — пример смеси, изготовленной человеком |
Смеси. В природе, технике, быту преобладают смеси двух или нескольких веществ. Природными смесями являются воздух, природный газ, нефть, молоко, морская вода, гранит, горные породы, фруктовые соки. По рис. 23 выясните, в каких агрегатных состояниях могут находиться смеси.
К известным вам смесям, которые созданы и используются человеком, относятся: строительные смеси, бензин, краски, стиральные порошки, зубные пасты, кетчупы, майонезы, разнообразные блюда и т. д.
 |
| Рис. 23. Природные смеси: а — нефть; б — молоко; в — морская вода; г — гранит; д — горные породы; е — фруктовые соки |
Смесь — это два и больше веществ, смешанных между собой. Различают твёрдые, жидкие, газообразные смеси.
 |
| Рис. 24. Образование смеси лимонной кислоты и воды |
На рис. 24 показано, как из лимонной кислоты и воды приготовили смесь. Молекулы этих веществ смешаны между собой.
Вы также можете приготовить разные смеси, например чай, мыльный раствор, компот, тесто — смесь из муки, соды и воды.
Отдельные вещества в составе смеси принято называть компонентами. Компоненты природной смеси гранита увидеть просто. В другой природной смеси — молоке — компоненты не видны, хотя в её составе много веществ и среди них — вода, жиры, белки. Эти компоненты можно определить с помощью микроскопа. А вот рассмотреть компоненты такой природной смеси, как морская вода, не удаётся даже под микроскопом.
Смеси бывают природные и приготовленные человеком. Для приготовления одной смеси необходимо иметь два или несколько веществ. Материал с сайта //iEssay.ru
 |
| Разделение смеси во время изготовления творога |
Смесь воды и сахара может долго оставаться без изменений. Природная смесь — молоко через несколько дней пребывания в тёплом месте начинает разделяться на компоненты. В верхнем слое накапливается жир, под ним становятся видимыми сгущение белковых молекул и жидкость. Чтобы получить отдельно сметану, масло и творог, смесь надо разделить.
Разделить смесь — означает отделить каждый её компонент.
Для проведения отдельных опытов необходимы чистые вещества. Поэтому используют разные способы извлечения из одного вещества частиц другого вещества. О способах разделения смесей вы узнаете в следующем параграфе.
iessay.ru
Смешение.
Введение.
1. Смешение.
2. Смесители.
2.1. Смешение твердых фаз.
2.2. Шнековые смесители.
Введение.
Подготовка сырья является необходимой процедурой, прежде чем материал будет переработан в готовое изделие. К процессам подготовки относятся: введение добавок, таких как пигменты, наполнители, волокна, пластификаторы, смазки, стабилизаторы, антипирены, вспенивающие агенты, растворители или другие полимеры; или переведение материала в удобную форму: порошок, пасту или гранулы. К наиболее важным подготовительным операциям относятся смешение, перемешивание, растворение, гранулирование или таблетирование и сушка.
1. СМЕШЕНИЕ.
В настоящее время, большинство процессов включают в себя стадию перемешивания. Например, шнековые экструдеры, неотъемлемой частью которого является зона смешения. На самом деле большинство двухшнековых эструдеров используются в качестве смесителей. Аналогично в машинах для литья также есть зона смешения. Смешение является важным этапом, поскольку и от него в том числе зависит качество готового изделия. И свойства материала и его способность к формованию оба зависят от качества смешения. Поэтому понимание процессов смешения помогает оптимизировать условия обработки и улучшить качество.
Процесс смешения связан с распределением добавочного или второстепенного материала по главному материалу - матрице. Базовый материал можно рассматривать как непрерывную фазу, а добавку как дисперсную фазу в виде капелек, волокон или агломератов. При приготовлении полимерной смеси нужно помнить, что смесь будет переплавлена при последующей переработке или формовании. Например, если гомогенную смесь быстро охладить в таком состоянии, то при нагревании она может расслоится на фазы в результате коалесценции. Такая смесь не пригодна ни для каких целей. Для предотвращения расслоения смеси часто используют вещества, отвечающие за совместимость в пограничных слоях двух фаз. Смешение может быть распределительным или дисперсионным. Например, морфология образования смеси связана с тремя конкурирующими механизмами: распределительным смешением, дисперсионным смешением и коалесценцией. Всего можно составить три типа смесей:
В таблице 1 приведены примеры каждого типа смеси.
Таблица 1. Основные полимерные смеси
| Совместимые смеси полимеров | Натуральный каучук и полибутадиен Полиамиды (ПА 6 и ПА 66) Эфир полипропилена и полистирол |
| Частично несовместимые смеси | Полиэтилен и полиизобутилен Полиэтилен и полипропилен (5%ПЭ в ПП) Поликарбонат и полиэтилентерефталат |
| Несовместимые смеси | Полистирол/полиэтилен Полиамид/полиэтилен Полипропилен/полистирол |
Распределительное или ламинарное смешение обычно характеризуется качеством распределения второй фазы в матрице. Распределение достигается наложением больших деформаций таких, что увеличивается поверхность контакта фаз и уменьшается толщина слоев. Правда, приложение больших деформаций не всегда достаточно для получения гомогенной смеси. Тип перемешивающего устройства, начальная ориентация и положение двух или более жидких компонентов играет значительную роль в качестве конечной смеси.
Диспергирующее смешивание подразумевает уменьшение размеров отдельных капель несмешиваемой жидкости или частиц агломератов и их распределение по всему объему матрицы. Здесь приложенная деформация не столь важна как приложенное напряжение, которое вынуждает систему делиться на более мелкие частицы. Следовательно, тип потока в смесителе играет большую роль в измельчении твердых частиц или жидких капель, рассеивая их по объему матрицы. Наиболее ярким примером диспергирующего смешения твердых частиц агломерата это смешение резины и сажи. На рисунке 1 отображена зависимость вязкости смеси от объемной доли твердых частиц и типа смесителя.
Рис. 1. Зависимость вязкости смеси от объемной доли твердых частиц и соответствующее оборудование для приготовления этих смесей.
Распределяя полимерный расплав по матрице, во время приготовления полимерной смеси, капли внутри несовместимой матрицы стараются принять сферическую форму благодаря естественному стремлению капли сохранять наименьшую поверхность при данном объеме. Однако в области потока в смесителе появляется напряжение, которое деформирует капельки. Если оно будет достаточно большим, то это заставит капли разделиться. Капли диспергируются когда силы поверхностного натяжения не могут более поддерживать их формы в области потока и вытянутые капли делятся на более мелкие капельки. Это явление дисперсии и распределения продолжается до тех пор, пока усилия, прилагаемые в области потока, не смогут более преодолевать сил поверхностного натяжения образованных капелек. Аналогичен по природе механизм и для твердых частиц, то есть тоже основан на силах диспергирования частиц. Хорошо известно, что наиболее эффективным в этих целях течение с растяжением. Поэтому устройства, растягивающие расплав а не сдвигающие его, приводят к лучшему смешению, при значительно меньших энергетических затратах.
2. СМЕСИТЕЛИ
Конечные свойства полимерной композиции сильно зависит процесса смешения, который имеет место в процессе переработки материала, а также как отдельный этап в производственном процессе. Как было ранее отмечено, при оценке качества смешения необходимо также оценивать эффективность смешения. Например, усилия, необходимые для обеспечения наилучшего качества смешения, могут быть нереальны и недостижимы.
Все смесители можно разделить на 2 общие категории:
Смесители периодического действия, такие как смеситель Бенбери, наиболее ранний тип смесителей, которые до сих пор широко распространены и применяемы в области приготовления резиновых смесей. В промышленности также широко применяются смесители непрерывного действия, так как они обеспечивают смешение в дополнение к их основным задачам. Типичным примером таких смесителей являются одно- и двухшнековые экструдеры, которые часто оснащены смесительные блоки.
2.1 Смешение твердых фаз.
Для смешения гранулированных твердых частиц используются различные барабанные смесители. Их подразделяют по скорости вращения внутреннего перемешивающего устройства: от менее чем 0,2 м/с до 50 м/с. С увеличением скорости возрастает подводимая энергия и улучшается измельчение смешиваемых частиц. Барабанные смесители бывают непрерывного и периодического действия. На рисунках 2 и 3 приведены примеры обоих типов смесителей. смесители могут быть оборудованы различными типами перемешивающих устройств: шнеками, лопастями или спиралями.
Объем конического бункера с перемешивающим шнеком может достигать 30м3, а не конические могут достигать до 100 м3. Смесители периодического действия с горизонтальным перемешивающим устройством могут достигать 30 м3 по объему, а непрерывного действия - до 450 м3/час.
Рис. 2. Смесители периодического действия.
Рис. 3. Смесители непрерывного действия.
2.2. Шнековые смесители.
Шнековые смесительные устройства используются для непрерывной подачи материала к перерабатываему материалу. Они питаются заранее приготовленной смесью твердых частиц либо отмеренными взвешивающей системой порциями. Данные смесители подразделяются на одно- и двухшенковые. В таблице 2 представлены различные шнековые смесители и их характеристиками.
Таблица 2. Типы смесителей и их характеристики
| Тим смесителя | Диаметр шнека | Мощность | Подводимая энергия | Пропускная способность |
| мм | кВт | кВтч/кг | кг/ч | |
| Одношнековый | 250-800 | 500-6,700 | 0.07-0.13 | 4,000-74,000 |
| Пластификатор | 330-555 | 22-160 | 0.07-0.10 | 200-2,300 |
| Со-смеситель | 46-400 | 11-650 | 0.08-0.40 | 10-8,000 |
| Двухшнековый | 25-380 | 75-20,000 | 0.10-0.40 | 10-75,000 |
Со-смеситель. Со-смеситель - это одношнековый смеситель со стержнями на цилиндре и шнеком перпемещающимся в осевом направлении. На рисунке 4 приведена схема со-смесителя. Стержни на цилиндре практически служат для очистки шнека. Это влияет на общем времени пребывания материала в смесителе и делает данный тип смесителей предпочтительным для смесей, чувствительных к нагреванию. Стержни на цилиндре разбивают твердые частицы и делая плавление более легким, это улучшает качество смешения и снижает общую температуру в материале. Упрощенный анализ со-смесителя показывает количество слоев на расстоянии L/D:
Ns=212 (1)
Это значит, что на расстоянии 4D, число слоев (полос) будет составлять 212*4=213.
Рис. 4. Схема смесительного блока.
Смешение в одношнековом экструдере. Распределяющее смешение, вызванное скрещивающимся течением компонентов в экструдере, может быть улучшено специальными стержнями (рис. 5) или ромбическими элементами (рис. 6) в канале потока и бороздами в витках шнека. Стержни могут располагаться как на цилиндре, так и на шнеке, как показано на рис. 5. Экструдеры с регулируемыми стержнями на цилиндре обычно называют QSM-экструдерами (QSM - сокращение от немецкого Quer Strom Mischer, что означает смешение при поперечном течении).
Рис. 5. Одношнековые экструдеры со стержнями и бороздами в зоне смешения.
Рис. 6. Различные участи смешения одношнековых экструдеров с ромбическими элементами.
В любом случае, стержни нарушают поток, переорентируя повержности между жидкостями и создавая новые поверхности разделением потоков. На рис. 7 представлена фотография потока в канале QSM-экструдера. На фотографии видно как потоки меняют направление после прохождения стержней. Стержневые экструдеры особенно хороши для перемешивания высоковязких материалов, таких как резиновые смеси. Эти экструдеры широко применяются для изготовления резиновых профилей различной формы и размеров. Как было отмечено ранее, диспергирующее смешение необходимо для разрушения агломератов или при наличии эффектов поверхностного натяжения между жидкостями смеси.
Рис. 7. Фотография потока в канале экструдера со стержнями.
Чтобы диспергировать такую систему, смесь должна быть подвергнута большим нагрузкам. Некоторые микширующие головки, как показано на рис. 8, создают растягивающиеся потоки во время смешения. очень популярна среди них головка со смешением во впадинах (CTM), показанная на рис. 8. Шнеки барьерного типа часто применяют вместо смесительных головок, так как они создают высокие сдвиговые напряжения на полимер. Однако наиболее интенсивное перемешивание все же достигается в головках специально предназначенных для этих целей. Используя головки или барьерные шнеки, как паказано на рис. 9, смесь проходит через узкие участки, где подвергается высоким напряжениям. Нужно отметить, что как диспергирующие так и распределяющие смесительные головки дают результат при сопротивлении течению, которое сопровождается нагреванием и потерями давления при экструзии.
Рис. 8. Одношнековые экструдеры с диспергирующими секциями.
Рис. 9. Одношнековые участки смешения.
Двухшнековые экструдеры. В последние два десятилетия двухшнековые экструдеры стали наилучшими смесителями непрерывного действия. В целом, они подразделяются на экструдеры с зацепляющимися шнеками и незацепляющимися, на экструдеры со шнеками вращающимися в одном направлении и экструдеры со встречно-вращающимися шнеками. Двухшнековые экструдеры с зацепляющимися шнеками обладают эффектом самоочищения, что вырвнивает время пребывания полимера в экструдере. Геометрия самоочищающегося экструдера со шнеками вращающимися в одном направлении показана на рис. 10. Основной особенностью такой геометрии является то, что шнеки при вращении постоянно снимают прилипший к шнеку материал. В последние два десятилетия такие экструдеры зарекомендовали себя как эффективные смесители. В основном все системы со щнеками вращающимися в одном направлении обладают хорошей нагнетающей способностью, что обосновано перемещением материала двумя шнеками.
Рис. 10. Геометрия самоочищающегося двухшнекового экструдера со шнеками, вращающимися в одном направлении.
Шнеки вращающиеся во встречном направлении создают высокие напряжения за счет каландрирующего эффекта между шнеками. Это делает данный тип экструдеров наиболее эффективным для смешения пигментов и смазочных материалов. Но не все в полимерной промышленности единодушно отзываются об этих экструдерах, есть свои «за и против».
Рис. 11. Схема вальцевого смесителя.
Особым типом двухшнековых смесителей являются смесители со сдвиговыми вальцами, которые схематично показаны на рис. 11. Такая открытая система имеет ряд преимуществ перед аналогичной закрытой системой. Они применимы для сжатия, плавления, гомогенизирования, диспергирования и гранулирования материала как средней, так и высокой вязкости при температурах от 20 до 280оС. На каждом из вальцев, вращающихся навстречу, есть противоположно направленные канавки, которые заставляют материал перемещаться с одной стороны на другую сторону горизонтальных вальцев. Добавки, например, твердые частицы или волокна, подаются в зазор между вальцами. Этот зазор уменьшается от начала вальцев к их концу, что усиливает диспергирующий эффект. Конечный материал удаляется из смесителя в виде ленты, либо, проходя через маленькие отверстия, гранулируется, как показано на рис. 12.
Рис. 12 Механизм гранулирования в смесителе с вальцами.
Статические смесители. Статичные смесители или неподвижные смесители - это смесители непрерывного действия, через которые расплав продавливается, перемешивается и разделяется, приводя к эффективному смешиванию без подвижных перемешивающих устройств. На рис. 13 схематично изображен статичный смеситель в виде скрученной ленты.
Рис. 13 Схема статического смесителя Кеникса.
Полимер сдвигается и затем переворачивается перегородкой на 90 градусов, поверхность раздела фаз увеличивается. Поверхности раздела переориентируется на 90 градусов, когда материал попадает в новую секцию. Растяжения и переориентирования повторяются до тех пор, пока «полосатость» смеси не будет настолько велика, что смесь будет как однородная. На рис. 14 показаны разрезы статического смесителя Кеникса. Из рисунка видно, что количество полос увеличивается от секции к секции как 2,4,8,16,32, тое есть имеет место отношение:
Ns=2n (2)
где, N- число полос, а n - число секций в смесителе.
Рис. 14. Смешение полос цветных резин в смесителе Кеникса.
Рис. 15. Схема смесителя периодического действия.
Закрытый смеситель периодического действия. Закрытый смеситель или смеситель Банбери - это типовой смеситель периодического действия (рис. 15). Закрытый смеситель внутреннего действия - это высокоинтенсивный смеситель, который создает сложные сдвиговые напряжения и продолжительные потоки, они особенно хорошо работают при диспергировании твердых частиц по полимерной матрице. Их широко применяют для вмешивания сажи в резиновые смеси, а также для приготовления смеси АБС. Дисперсия агломератов зависит от времени смешения, скорости вращения ротора, температуры и геометрии лопастей ротора. На рис. 16 представлена зависимость недиспергированной фазы от времени пребывания в смесителе Банбери при 77об/мин и 100оС. Пунктирной линией обозначена фракция частиц с размером менее 500нм. Закрытые смесители могут быть оборудованы скрещивающимися роторами или тангенциально расположенными роторами, как показано на рис. 17. Скрещивающаяся система обеспечивает более эффективное смешение, но потребляет значительно больше энергии, чем тангенциальная система. Вместо использования разгрузочного окна для удаления готовой смеси, некоторые смесители оборудованы червячным насосом, как показано ан рис 18. Такие системы бывают объемом от 10 литров (лабораторные) до 4000 литров (промышленные).
Рис. 16. Зависимость количества недиспергированной фазы углеродной сажи размером около 9мкм от времени смешения в смесителе Банбери. Кружки отображают реальный результат, а сплошная линия - теоретический прогноз. Пунктирной линией обозначена фракция частиц с размером менее 500нм.
Рис. 17. Схемы тангенциального (слева) и скрещивающегося (справа)смесителей закрытого типа.
Рис. 18. Схема закрытого смесителя периодического действия оборудованного разгрузочным шнеком.
Рис. 19. Схема непрерывного смесителя.
Рис. 20 Схема планетарного смесителя.
www.ptl.by
