могат бъдат


А. Материален и енергиен баланс

Въведение

Материалният и енергийният баланс (BMyE) са един от най-важните инструменти, с които разполага технологията на процесите и се използват за отчитане на потоците от материя и енергия между даден индустриален процес и неговата среда или между различните операции, които го съставят. Следователно, при извършване на PFC, BMyE ще ни позволи да знаем масови дебити на всички материални течения, участващи в процеса, както и енергийни нужди от същия, което в крайна сметка ще се превърне в изискванията на спомагателните услуги, като пара или охлаждане.
В рамките на PFC BMyE имат своето логично място в предпроектното проучване, тъй като именно чрез тях се получава необходимата информация, за да се продължи с оразмеряването на оборудването и оценката на нуждите на спомагателните услуги (пара, въздух, хладилна техника) . В Доклада за изчисление BMyE на избраната алтернатива трябва да бъде включен като приложение към нея.

Материални баланси (BM)

Приложението на BM не е сложно в концептуално отношение и неговите теоретични основи могат да бъдат разгледани подробно в текстове като тези, включени в раздела за търсене на информация [Balances de Materia y Energía], заедно с многобройни примери за приложение към различни операции и процеси. Основните идеи за подхода BM са разгледани по-долу и са посочени възможните стратегии за тяхното използване в CBP.
BM се основават на закона за запазване на материята, който, строго погледнато, трябва да се прилага към материално-енергийния комплекс, а не към материята или енергията поотделно. Въпреки това, в условията, които се случват в индустриалните процеси, които са обект на PFC в UGR, тъй като случаят с ядрените реактори не е разгледан, няма трансформация на материята в енергия или обратно, с което общата форма на салдото от ОБЩО материя за дадена система ще бъде:

Формата на везната за всеки от компонентите ще бъде еднаква, с изключение на случаите, когато има химическа реакция, тъй като в този случай появата или изчезването на отделните компоненти ще трябва да се разглежда в резултат на реакцията (обаче общата сума масата на системата никога няма да варира). Поради тази причина BM към компонент „i“ ще има формата:

Много честа ситуация е, че процесът е непрекъснат, с което срокът на натрупване ще бъде 0.
Както е посочено, BM могат да се прилагат към процесната единица (компютър), както и към целия пълен процес. За единица или оборудване могат да бъдат предложени толкова независими BM, колкото компоненти, участващи в тях, и за цялостен процес може да бъде предложен брой независими BM, равен на сумата от тези на всички единици на същото, разбирано като единици на a обработва екипите или операциите, които го съставят. В допълнение, в някои случаи има връзки, наложени между различните токове, които могат да служат като допълнителни уравнения към BM.

BM подход в PFC

Първата стъпка за предлагане на BM за конкретен процес се състои от, на блоковата схема на същия, улавяне на цялата налична информация, която основно ще бъде:

  1. Потокът тече
  2. Състав на теченията
  3. Други известни връзки или ограничения

Въпреки че е препоръчително да се анализира дали системата е определена или не, и броят на градусите на свобода, ако не е, количеството на час краен продукт, който трябва да бъде произведен, винаги ще бъде известно, тъй като тези данни се дават от капацитета на производството, което е трябвало да бъде установено в проучването на пазара. Въз основа на тези данни могат да се използват няколко стратегии за издигане на балансите, въпреки че те не винаги ще бъдат възможни или дори само една (обикновено не е възможно да се правят всички баланси последователно):

Решете баланса в глобалния процес и с получените данни вдигнете баланса до първата единица и решете последователно, когато е възможно.

Вземете за основа на изчислението (проектна променлива) потока на суровината (ако са няколко, ще бъде избрана основната или една от нея) и последователно решете процеса напред, започвайки с първата единица, макар и след това мащаба трябва да се промени, така че производственият капацитет да е по желание.

Започнете да вдигате и разрешавате баланси последователно и назад, като започнете с последния от технологичните блокове, ако е възможно.

Като цяло подходът и разрешаването на BM изисква „манипулиране“ и работа с наличната информация, тестване на различни стратегии, докато се постигне приемливо и физически съгласувано решение, тъй като в никакъв случай не може повече материя да напусне системата, отколкото да влезе или обратно.

Енергийни баланси (BE)

BE обикновено са малко по-сложни от тези на материята, тъй като енергията може да се трансформира от една форма в друга (механична, термична, химическа и т.н.), което налага да се вземе предвид този аспект в уравненията. Като цяло, в PFC, BEs ще бъдат от съществено значение за оборудването, в което енергийният обмен е решаващ, което основно ще се случи в топлообменници, изпарители, дестилационни колони и т.н., т.е. когато е необходимо нагряване или охлаждане на течност. В случай на химически реактори, енергийният баланс също е от съществено значение за тяхното проектиране, тъй като във всеки случай ще е необходимо да се гарантира, че температурата на реактора остава в желания диапазон, особено когато топлинните ефекти на реакцията са важни. При биохимичните реакции тези ефекти обикновено не са много значими, така че те могат да бъдат игнорирани при предварителното оразмеряване на ферментаторите или ензимните реактори, когато това е оправдано.
Като оставим настрана подхода за BE в реактори, в повечето други съоръжения и за целите на предварителното оразмеряване, така нареченото уравнение на енталпия, което е включено по-долу, обикновено е достатъчно за вашия подход.

Където ms и me са входните и изходните масови потоци на системата, He и Hs енталпиите на същата, а Q топлообменът, обменен от системата, който ако е положителен ще бъде получен от системата, а ако е отрицателен, ще бъде прехвърлен от същото към околностите. Изчисляването на енталпията на всеки ток може да се извърши, като се използва неговият топлинен капацитет и референтна температура, въпреки че ако има фазови промени, латентна топлина също ще трябва да се има предвид. За пара идеалното е да се използват таблиците с наситена или прегрята пара, налични в литературата или дори в онлайн приложения.