Химиялық технология процесстерінің теориялық негіздері. Машиналар мен аппараттарды есептеу өңделетін материалдардың массалық ағынның, қажетті энергияның санын, аппараттың немесе процестің ұзақтығының жылу масса алмасу жазықтығының оңтайлы ауданын және машина мен аппаратардың негізгі мөлшерлерін анықтауды қарастырады.
Процестерді талдауды және машина мен аппараттарды есептеуді келесі тәртіпте жүргізеді:
- процестің энергетикалық және материалдық балансын құрастырады;
- статикаға сүйене отырып процестің ағу бағытын және тепе-теңдік шартын анықтайды;
-жүретін күшті есептейді,
-кинетика негізінде процестің жылдамдығын анықтайды.
Процестің оңтайлы тәртібі табылған жағдайда процестің жылдамдығы мен жүретін күштің шамасы туралы мәліметтер бойынша аппараттың негізгі мөлшерін (жазықтықтың жұмыс ауданыны немесе жұмыс көлемін) анықтайды. Негізгі мөлшері бойынша аппараттың барлық қалған мөлшерлерін анықтайды.
Материалдық баланстымассаның сақталу заңы негізінде құрастырады: келіп түсетін материалдар саны ∑Gб, процесті жүргізу нәтижесінде алынатын соңғы өнім санына ∑Gс + Gш тең болуы қажет.
(1.1)
мұнда - процесте қатысатын бастапқы заттарыдың жалпы массасы;
- процесс нәтижесінде алынған өнімдердің массасы;
- шығын болған заттардың массасы (буға айналу, саңылаудан шығып кету және т.б.)
Материалдық баланс негізінде өнімнің шығымын анықтайды. Яғни алынған өнім санының алынуы мүмкін ең үлкен өнім санына ара-қатынасының пайызбен өрнектелуі. Өнім шығымын жұмсалған шикізат бірлігіне есептейді.
Материалдық балансты барлық заттар үшін немесе таңдалған уақыт бірлігіне зат үшін құрастырады.
Жылу балансын энергияның сақталу заңы негізінде құрастырады: процеске келіп түскен энергия саны ∑Qб бөлінген энергия санына тең болуы қажет:
(1.2)
мұнда - процесте қатысатын бастапқы заттармен енгізілетін жылу;
- аппараттан алынған өнімдермен шығатын жылу;
- қоршаған ортаға таратылған жылу шығыны.
+ + (1.3)
мұнда - шикізатпен енгізілетін жылу;
- процестің жылу эффектісі;
- сырттан енгізілетін жылу.
= + (1.4)
- алынған өнімдермен кететін жылу;
- жылутасымалдағышпен кететін жылу.
Процестердің негізгі теңдеулерін төмендегіше жазуға болады.
(1.5)
мұнда М – процесс нәтижесі, мысалы өткен жылу немесе зат мөлшері;
КF - процесс жылдамдығының беттік коэффициенті;
- қозғаушы күш - жүйенің тепе-теңдік күйден ауытқу дәрежесін сипаттайды.
- уақыт.
Процесс нәтижесінің уақыт бірлігіне қатынасы процестің жылдамдығы деп аталады
(1.6)
Процестің жылдамдығын аппараттың бетіне қатынасын процестің қарқындылығы деп атайды
, (1.7)
КF-ның кері мәні 1/К = R кедергіні анықтайды. Сонымен, процестің қарқындылығы барлық уақыт қозғаушы күшіне тура пропорционал, ал кедергіге кері пропорционал болады:
, (1.8 )
Егер аппарат арқылы өтетін заттың көлемі Vc белгілі болса және оның жылдамдығы берілсе, онда аппараттың көлденең қимасы былай табылады.
