Введение к работе
Актуальность проблемы. Кипение, как главная или составная
часть технологического процесса, в химической и смежных отраслях
промышленности является одним из наиболее распространенных про
цессов химической технологии.
Существующая практика расчета кинетики кипения чистых веществ (далее однокомпонентных систем) основана на заключении сделанном Герцем, что для каждого вещества существует максимальная скорость испарения, которая зависит только от температуры поверхности и специфических свойств данного вещества. Максимальная скорость испарения никогда не может быть больше числа молекул пара, ударяющихся о поверхность конденсата в состоянии равновесия. Поскольку рассчитанные исходя из этого предположения потоки, как правило, значительно превышают реальные, вводится поправочный коэффициент - коэффициент конденсации, имеющий различные значения для исследованных веществ.
Исследовательская практика изучения процесса кипения многокомпонентных систем отдает предпочтение кинетическому методу расчета, видя в нем возможность более глубокого проникновения в физику процесса. Хотя в этом подходе используются также и термодинамические характеристики, выделить отдельно подзадачу термодинамического характера здесь не удается даже с использованием аппарата неравновесной термодинамики
В связи с этим представляется актуальным показать на примере кипения одно- и многокомпонентных систем, что и в кинетическом методе расчета можно выделить физически обоснованную термодинамическую подзадачу, которая позволяет избавиться от эмпирической информации необходимой для расчета с сохранением особенностей и преимуществ кинетического метода, если для этой цели использовать преимущества энтропийного и макроквантового подходов.
Цель работы. Дальнейшее раскрытие возможностей энтропийного и макроквантового подходов, учитывающих стохастичность и дискретность матариальнои среды, что позволяет оценивать термодинамически оптимальную поверхность массообмена на основе данных по термодинамическому равновесию.
Научная новизна. На основе энтропийного и макроквантового подходов сформулирована и решена задача определения собственных (флуктуационных) потоков в двухфазной равновесной одно- и многокомпонентных системах, и установлено их соответствие с реально сущест-
вующими потоками в неравновесных условиях применительно к спокойному кипению (термодинамически оптимальный случай).
Практическая ценность. На основе изложенного метода разработан алгоритм расчета кинетики массопереноса (определения массовых потоков отдельных компонентов) одно- и многокомпонентных систем при спокойном кипении. Алгоритм расчета реализован в программе на языке Borland Pascal для IBM-совместимых компьютеров. Программа обладает развитым пользовательским интерфейсом, защищена от случайных ошибок, оптимально использует возможности ЭВМ.
Апрообация работы. Основные результаты обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
-
Математические методы в химии (ММХ-8). Тула. 1993.
-
IV Международная научная конференция "Методы кибернетики ХТП*. РХТУ. Москва. 1994.
-
XLVI Научно-техническая конференция. МГАХМ. Москва. 1995.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений, содержит 11 рисунков и 7 таблиц. Список цитируемой литературы включает 127 наименований.