Opracowanie wspólne inż. Procesowa PDF
Document Details
Uploaded by WellMadeAphorism7020
Politechnika Łódzka
Tags
Summary
Dokument zawiera notatki dotyczące podstawowych właściwości płynów, praw Pascala, Archimedesa i Eulera, tarcia Newtona oraz napięcia powierzchniowego.
Full Transcript
**bOpracowanie wspólne inż. Procesowa** **ZAZNACZONE NA CZERWONO DO ZROBIENIA!!!** 31\. Moc mieszania dla mieszania uwarstwionego, przejściowego i burzliwego\ 56. Sprawność półki Murphree'go\ 57. Sprawność kolumny Numer zespołu Członkowie Numery zagadnień --------------- ---------...
**bOpracowanie wspólne inż. Procesowa** **ZAZNACZONE NA CZERWONO DO ZROBIENIA!!!** 31\. Moc mieszania dla mieszania uwarstwionego, przejściowego i burzliwego\ 56. Sprawność półki Murphree'go\ 57. Sprawność kolumny Numer zespołu Członkowie Numery zagadnień --------------- ----------------- ------------------ -- 1 Martyna i Ada 19-30 2 Julia i Bartek 35-42 3 Kasia i Natalka 43-44 4 Adam Franek 5-8 5 Julia i Sandra 45-61 6 Zosia 9-18 7 Olek i Artur 1-5; xxx 8 Julia B 32-34 1. **Podstawowe właściwości płynów.** 2. **Prawo Pascala, Prawo Archimedesa, Prawo Eulera.** **Prawo Pascala**: Ciśnienie przyłożone do zamkniętej cieczy rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach. \ [*p* = *p*~zew~ + *ρgh*]{.math.display}\ **Prawo Archimedesa**: Ciało zanurzone w cieczy doznaje siły wyporu równej ciężarowi wypartej cieczy. \ [\$\$F\_{\\text{wyporu}} = \\rho\_{\\text{cieczy}}\\text{\\!g}V\_{\\text{zanurzone}}\$\$]{.math.display}\ 3. **Prawo Tarcia Newtona.** Tarcie wewnętrzne w płynach opisuje równanie: \ [\$\$\\tau = \\eta\\frac{\\text{du}}{\\text{dx}}\$\$]{.math.display}\ gdzie: - τ: naprężenie styczne, - η: dynamiczny współczynnik lepkości, - du/dx: gradient prędkości w płynie. 4. **Napięcie powierzchniowe.** Zjawisko to związane jest z siłami przyciągania między cząsteczkami płynu na granicy faz ciecz-gaz. Wyrażane jest jako siła przypadająca na jednostkę długości granicy: \ [\$\$\\gamma = \\frac{F}{l}\$\$]{.math.display}\ Napięcie powierzchniowe wpływa na formowanie kropli i menisków w cieczach. 5. **Równanie ciągłości strugi.** Dla cieczy doskonałej w ruchu ustalonym: \ [*S*~1~*v*~1~ = *S*~2~*v*~2~]{.math.display}\ gdzie S to pole przekroju, a v to prędkość płynu. Związek ten wynika z zasady zachowania masy **6. Bilans energetyczny przepływu cieczy doskonałej.** \ [\$\$U\_{E1} + \\nu\_{1}p\_{1} + gz\_{1} + \\frac{u\_{1}\^{2}}{2} + q = U\_{E2} + \\nu\_{2}p\_{2} + gz\_{2} + \\frac{u\_{2}\^{2}}{2}\$\$]{.math.display}\ Lub \ [\$\$q = \\mathrm{\\Delta}\_{E} + \\mathrm{\\Delta}\\left( \\text{pv} \\right) + \\mathrm{\\Delta}zg + \\frac{\\mathrm{\\Delta}u\^{2}}{2}\$\$]{.math.display}\ - U~E~ -- energia wewnętrzna właściwa (dla 1kg) cieczy - vp - energia potencjalna ciśnienia na 1kg cieczy (v - objętość właściwa) - gz -- energia potencjalna położenia na 1 kg cieczy - u^2^/2 - energia kinetyczna na 1kg płynącej cieczy - q -- energia cieplna doprowadzona do 1kg cieczy **7. Urządzenia do pomiaru ciśnień**. - Prostym urządzeniem do pomiaru różnic ciśnienia jest **manometr zwykły i różnicowy**. Za pomocą manometru zwykłego określamy różnicę ciśnień między ciśnieniem panującym w interesującym nas punkcie układu a ciśnieniem otoczenia. Manometr różnicowy służy do wyznaczenia różnicy ciśnień między dwoma interesującymi nas punktami tego samego układu. - **Piezometr** -- to urządzenie do wyznaczania ciśnienia cieczy w naczyniu lub przewodzie z zastosowaniem równania p=p~0~+hp~L~g. Urządzenie to stosujemy do pomiaru ciśnień niewiele odbiegających od ciśnienia atmosferycznego. Jest to najprostszy przyrząd służący do pomiaru niewielkich nadciśnień. Jest to pojedyncza, otwarta rurka wypełniona cieczą, której ciśnienie mierzymy. - **Barometry** -- przyrządy do pomiaru ciśnień absolutnych. - **Wakuometr** -- jest przyrządem służącym do pomiaru podciśnienia. Wykonany z rurki łączącej zbiornik, w którym panuje szukane podciśnienie oraz naczynie wypełnione cieczą manometryczną. Dzięki działaniu ciśnienia atmosferycznego ciecz manometryczna zostaje wtłoczona do rurki na wysokość odpowiadającą wysokości podciśnienia. **8. Równanie Bernoulliego.** \ [\$\$\\frac{u\_{1}\^{2}}{2} + \\frac{p\_{1}}{\\rho\_{L}} + gz\_{1} = \\frac{u\_{2}\^{2}}{2} + \\frac{p\_{2}}{\\rho\_{L}} + gz\_{2}\$\$]{.math.display}\ Równanie Bernoulliego ma formę równań zachowania energii. Odnoszą się one do jednostki masy, czyli wyrażają energię jednostki masy płynu. Gdy człon [\$\\frac{u\_{1}\^{2}}{2}\$]{.math.inline} pomnożymy przez masę to dostaniemy Energię Kinetyczną płynu Gdy człon [g ]{.math.inline}pomnożymy przez masę to dostaniemy Energię Potencjalną płynu Gdy człon [\$\\frac{u\_{1}\^{2}}{2}\$]{.math.inline} dodamy do członu [g ]{.math.inline}dostaniemy Energię Mechaniczną płynu (która może ulec zmianie kosztem wzrostu lub spadku ciśnienia) Gdy człon [\$\\frac{p\_{1}}{p\_{L}}\$]{.math.inline} pomnożymy przez masę dostaniemy Wykonaną Pracę, czyli iloczyn V (objętości) masy i ciśnienia Równanie jest zatem równaniem zachowania Energii Mechanicznej podczas przepływu płynu doskonałego. [\$z\_{1} + \\frac{p\_{1}}{\\gamma} + \\frac{u\_{1}\^{2}}{2g} = z\_{2} + \\frac{p\_{2}}{\\gamma} + \\frac{u\_{2}\^{2}}{2g}\$]{.math.inline} -\> Każdy człon tego równania ma wymiar wysokości \[m\] [\$\\text{ρg}z\_{1} + p\_{1} + \\frac{u\_{1}\^{2}}{2}\\rho = const\$]{.math.inline} -\> Każdy człon tego równania ma wymiar ciśnienia \[Pa\] = \[kg/m\*s^2^\] [\$\\text{mg}z\_{1} + \\frac{p\_{1}m}{\\rho} + \\frac{u\_{1}\^{2}m}{2} = const\$]{.math.inline} -\> Każdy człon tego równania ma wymiar energii \[J\] = \[kg\*m^2^/s^2^\] **9. Równanie ruchu Naviera-Stokesa dla cieczy lepkiej, nieściśliwej.** \*dodam tu komentarz, że to akurat równanie jest z Chatu, bo to jego jest ZJEBANE, a sens ma ten sam. Serio, jego ma całą linijkę na tej prezentacji, a nic nie jest wytłumaczone, więc uznałam to za lepsza opcję) Równanie Naviera-Stokesa jest podstawowym równaniem mechaniki płynów opisującym ruch lepkiej, nieściśliwej cieczy. Ma postać: ![Obraz zawierający Czcionka, biały, pismo odręczne, tekst Opis wygenerowany automatycznie](media/image4.png) gdzie: - ρ -- gęstość cieczy, - v -- wektor prędkości, - t -- czas, - p -- ciśnienie, - μ -- lepkość dynamiczna, - F -- siły masowe (np. grawitacyjne). Jest to nieliniowe równanie różniczkowe cząstkowe drugiego rzędu, które opisuje równowagę sił w płynie. **10. Liczba Reynoldsa i jej wpływ na przepływ płynów.** Liczba Reynoldsa (Re) określa charakter przepływu płynu i definiuje się ją jako: Re=ρvd/μ gdzie: - ρ -- gęstość płynu, - v -- średnia prędkość przepływu, - d -- charakterystyczny wymiar (np. średnica rury), - μ -- lepkość dynamiczna. Interpretacja: - Re\ t~w2~, spadek temperatury tylko w kierunku promienia cylindra, powierzchnie izotermiczne są współśrodkowymi powierzchniami cylindrycznymi.* - *Ilość przewodzonego ciepła przez ściankę w jednostce czasu jest proporcjonalna do siły napędowej (t~w1~ - t~w2~) i odwrotnie proporcjonalna do oporu cieplnego (δ/(λA)):* \ [\$\$\\mathbf{q =}\\frac{\\mathbf{2\\pi\\lambda L}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{1}}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{2}}} \\right)}{\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{1}}}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{\\text{πL}}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{1}}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{2}}} \\right)}{\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{2\\lambda}}\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{1}}}}\$\$]{.math.display}\ - *Ilość przewodzonego ciepła przez ściankę n-warstwową w jednostce czasu:* \ [\$\$\\mathbf{q =}\\frac{\\mathbf{\\text{πL}}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{1}}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{w}\_{\\mathbf{2}}} \\right)}{\\sum\_{\\mathbf{i = 1}}\^{\\mathbf{i = n}}{\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{2}\\mathbf{\\lambda}\_{\\mathbf{i}}}\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{i + 1}}}{\\mathbf{r}\_{\\mathbf{i}}}}}\$\$]{.math.display}\ **22. Wymuszona konwekcja ciepła** Wymuszona konwekcja ciepła to proces przenoszenia ciepła w wyniku wymuszonego ruchu płynu (cieczy lub gazu) za pomocą zewnętrznych sił, takich jak pompy, wentylatory lub sprężarki. W odróżnieniu od konwekcji naturalnej, gdzie ruch płynu jest wynikiem różnicy gęstości spowodowanej zmianami temperatury, tutaj ruch płynu jest narzucony przez urządzenia mechaniczne. - *[Wnikanie ciepła podczas burzliwego ruchu płynu:]* - *współczynnik wnikania zależy od: masowej prędkości płynu w, średnicy i długości przewodu d i L, lepkości η, gęstości ρ, ciepła właściwego c i współczynnika przewodzenia ciepła λ* *płynu:* \ [*α* = *f*(*w*,*d*,*L*,*η*,*ρ*,*c*,*λ*)]{.math.display}\ - *na podstawie analizy wymiarowej można wyznaczyć:* \ [*Nu* = *f*(*Re*, *Pr*,*K*~*g*~) = *ARe*^*B*^Pr^*C*^*K*~*g*~^*D*^]{.math.display}\ - Liczbę Nusselta (Nu):- w termodynamice jedna z liczb prawdopodobieństwa , w ośrodku płynnym wyraża stosunek szybkości wymiany ciepła w wyniku konwekcji do szybkości wymiany ciepła w wyniku przewodnictwa cieplnego - *A -- stała proporcjonalności,* - *Re -- kryterium Reynoldsa, stosowane w mechanice płynów, liczba ta szacuje stosunek sił bezwładności do sił lepkości (w trakcie ruchu płyn)* - *Pr -- kryterium Prandtla, bezwymiarowa liczba opisująca stosunek lepkości płynu do jego przewodnictwa cieplnego* - *K~g~ -- kryterium podobieństwa geometrycznego.* - *[Równanie Mc Adamsa i Dittusa-Boeltera] -- równanie wykorzystywane do wszystkich przypadków wnikania ciepła, spełniających warunki:* 1. *lepkość płynu zbliżona do lepkości wody,* 2. *ruch burzliwy płynu w pełni rozwinięty (Re \> 10^4^),* 3. *konwekcja płynu jest wywołana czynnikiem zewnętrznym (np. pompą wirową, wentylatorem),* 4. *przewód jest prostoliniowy o poprzecznym przekroju kołowym,* 5. *kryterium podobieństwa geometrycznego K~g~ jest większy od 50 (L/d \> 50):* \ [*Nu* = 0, 023Re^0, 8^Pr^0, 4^]{.math.display}\ - *[Wnikanie ciepła podczas uwarstwionego ruchu płynu:]* - *współczynnik wnikania zależy od: masowego natężenia przepływu płynu W, średnicy i długości przewodu d i L, ciepła właściwego c i współczynnika przewodzenia ciepła λ płynu:* \ [*α* = *f*(*W*,*d*,*L*,*c*,*λ*)]{.math.display}\ - *Równanie w przypadku RePr*[\$\\frac{d}{L}\\mathbf{\\ }\$]{.math.inline}*\> 13:* \ [\$\$Nu = 1,86\\left( \\text{RePr}\\frac{d}{L} \\right)\^{1/3}\$\$]{.math.display}\ - *Równanie w przypadku RePr*[\$\\frac{d}{L}\\ \$]{.math.inline}*\< 13:* \ [\$\$Nu = 1,62\\left( \\text{RePr}\\frac{d}{L} \\right)\^{1/3}\$\$]{.math.display}\ **23. Konwekcja swobodna w przestrzeni nieograniczonej** - Definicja: Konwekcja swobodna (inaczej naturalna) zachodzi wtedy, gdy ruch płynu wynika z różnic gęstości spowodowanych zmianami temperatury (czyli sił wyporu). W przypadku przestrzeni nieograniczonej przyjmuje się, że płyn rozciąga się nieskończenie we wszystkich kierunkach, bez wpływu dodatkowych ograniczających powierzchni. - Warunki brzegowe: W nieskończonym otoczeniu przyjmujemy, że prędkość płynu zaniknie przy nieskończoności (tj. u⃗→0 gdy r→∞), a temperatura asymptotycznie dąży do temperatury otoczenia. - Modelowanie: Ruch płynu opisuje się zazwyczaj równaniami Naviera--Stokesa w przybliżeniu Boussinesqa, które uwzględniają siły wyporu wynikające z różnic temperatur (różnic gęstości). \ [*α* = *f*(*Δt*,*L*,*c*,*λ*, *β*,*η*,*g*)]{.math.display}\ \ [\$\$\\frac{\\text{αL}}{\\lambda} = \\ f\_{1}(\\frac{gL\^{3}}{v\^{2}}\\beta\\mathrm{\\Delta}t,\\frac{\\text{cη}}{\\lambda})\$\$]{.math.display}\ - **Liczba Grashofa (Gr):** Określa stosunek sił wyporu do sił lepkościowych (stosunek sił tarcia). W przestrzeni nieograniczonej jej wartość wpływa na intensywność ruchu wywołanego przez różnice temperatur. - **Liczba Prandtl\'a (Pr):** Określa stosunek dyfuzji pędu do dyfuzji ciepła (określająca podobieństwo właściwości fizykochemicznych): Pr=ν/α \ [*Nu* = *f*~2~(*GrPr*)]{.math.display}\ \ [*Nu* = *A*(*GrPr*)^*B*^]{.math.display}\ Wykres zależności Nu=f(GrPr) dla konwekcji swobodnej w przestrzeni nieorganicznej: ![Obraz zawierający paragon, linia, tekst, diagram Opis wygenerowany automatycznie](media/image16.png) Obraz zawierający tekst, książka, menu Opis wygenerowany automatycznie **24. Konwekcja swobodna w przestrzeni ograniczonej** - Definicja: Tutaj również mamy do czynienia z ruchem napędzanym różnicami temperatur (i wynikającymi z nich siłami wyporu), jednak układ jest ograniczony przez ściany lub inne elementy graniczne, które wywierają istotny wpływ na strukturę przepływu. - Warunki brzegowe: - Na powierzchniach ograniczających (ścianach) zwykle przyjmuje się warunki nieprzepuszczalności (brak poślizgu -- prędkość styczna wynosi zero) oraz określone warunki termiczne (np. stała temperatura lub przepływ ciepła). - Obecność ścian powoduje, że w ich pobliżu rozwijają się warstwy graniczne, zarówno dla prędkości, jak i dla temperatury. - Modelowanie: - Także opiera się na równaniach Naviera--Stokesa w przybliżeniu Boussinesqa, lecz rozwiązania muszą uwzględniać bardziej skomplikowaną geometrię oraz warunki brzegowe. - Analizy często prowadzi się numerycznie lub przy użyciu metod asymptotycznych, zwłaszcza gdy przepływ wykazuje złożoną strukturę (np. wielokomórkowy). - Charakterystyka przepływu: - W ograniczonych przestrzeniach (np. w zamkniętej komorze, w kanale lub w pomieszczeniu) konwekcja może przyjmować formę uporządkowanych cyrkulacji, w których powstają komórki konwekcyjne. - Przykładem jest zjawisko konwekcji Rayleigha--Bénarda, gdzie warstwy płynu ogrzewane od dołu i chłodzone od góry tworzą uporządkowane, często regularne wzory komórkowe. - Ruch jest silnie zależny od kształtu, wielkości i orientacji ograniczającej geometrii. - Kluczowe liczby adimensionalne: - Liczba Rayleigha (Ra): W wielu przypadkach jej wartość decyduje o początku niestabilności konwekcyjnej. Dla przekroczenia pewnego krytycznego poziomu Ra, ustabilizowany stan spoczynkowy staje się niestabilny, co prowadzi do pojawienia się komórek konwekcyjnych. - Liczba Prandtl\'a (Pr): Określa relację pomiędzy dyfuzją pędu a dyfuzją ciepła i wpływa na strukturę warstw granicznych. ![Obraz zawierający tekst, książka, menu Opis wygenerowany automatycznie](media/image18.jpg) Obraz zawierający tekst, zrzut ekranu, Czcionka, numer Opis wygenerowany automatycznie Niewątpliwie w inżynierii najważniejszym dla konwekcji swobodnej w przestrzeni organicznej jest proces wymiany ciepła przez warstwę powietrza. Dla takich warunków Jacob podał następujące zależności: ![Obraz zawierający tekst, pismo odręczne, Czcionka, kaligrafia Opis wygenerowany automatycznie](media/image20.png) Gdzie: - Z -- wysokość płaszczyzn wymieniających ciepło, - δ -- odległość między płaszczyznami **25. Wnikanie ciepła w procesie mieszania** - **Mieszanie wywołane obrotem mieszadła mechanicznego powoduje [konwekcję wymuszoną], przy czym w zależności od liczby Reynoldsa wyróżnia się ruch uwarstwiony, przejściowy i burzliwy cieczy w mieszalniku.** - **Wnikanie ciepła między ścianką mieszalnika płaszczowego a cieczą mieszaną:** \ [\$\$\\mathbf{Nu =}\\frac{\\mathbf{\\text{αD}}}{\\mathbf{\\lambda}}\\mathbf{= \\ AR}\\mathbf{e}\_{\\mathbf{m}}\^{\\mathbf{B}}\\mathbf{\\Pr}\^{\\mathbf{C}}\\left( \\frac{\\mathbf{\\eta}}{\\mathbf{\\eta}\_{\\mathbf{w}}} \\right)\^{\\mathbf{D}}\$\$]{.math.display}\ - - - - - - - - - - - **Wnikanie ciepła między ścianką mieszalnika zaopatrzonego w poziome zwoje wężownic:** \ [\$\$Nu = \\frac{\\text{αD}}{\\lambda} = \\ ARe\_{m}\^{B}\\Pr\^{C}\\left( \\frac{\\eta}{\\eta\_{w}} \\right)\$\$]{.math.display}\ **26. Przenikanie ciepła przez ściankę płaską** - *Założenia: przenikanie ustalonego ciepła (q = const) między dwoma ośrodkami płynnymi przedzielonymi ścianką płaską o powierzchni A, grubości δ i współczynniku przewodzenia ciepła λ, temperatura ośrodka grzewczego wynosi t~1~, a ośrodka ogrzewanego t~2~, przy czym t~1~ \> t~2~, temperatura powierzchni ścianki od strony ośrodka grzewczego wynosi t~w1~, a od strony ośrodka ogrzewanego t~w2~, współczynniki wnikania ciepła ośrodka grzewczego i ogrzewanego wynoszą α~1~ i α~2.~* - *Ilość wymienionego ciepła w jednostce czasu i przez powierzchnię A:* \ [\$\$\\mathbf{q =}\\frac{\\mathbf{1}}{\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{A}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{\\delta}}{\\mathbf{\\text{λA}}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{2}}\\mathbf{A}}}\\mathbf{A}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{2}} \\right)\\mathbf{= KA}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{2}} \\right)\$\$]{.math.display}\ *gdzie K -- współczynnik przenikania ciepła.* **27. Przenikanie ciepła przez ściankę cylindryczną** - *Założenia: przenikanie ustalonego ciepła (q = const) między dwoma ośrodkami płynnymi przedzielonymi ścianką cylindryczną o średnicy wewnętrznej d~1~, zewnętrznej d~2~, długości L i współczynniku przewodzenia ciepła λ, temperatura ośrodka grzewczego wynosi t~1~, a ośrodka ogrzewanego t~2~, przy czym t~1~ \> t~2~, temperatura powierzchni ścianki od strony ośrodka grzewczego wynosi t~w1~, a od strony ośrodka ogrzewanego t~w2~, współczynniki wnikania ciepła ośrodka grzewczego i ogrzewanego wynoszą α~1~ i α~2.~* - *Ilość wymienionego ciepła w jednostce czasu:* \ [\$\$\\mathbf{q =}\\frac{\\mathbf{\\pi}}{\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{d}\_{\\mathbf{1}}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{2\\lambda}}\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{d}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{d}\_{\\mathbf{1}}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{2}}\\mathbf{d}\_{\\mathbf{2}}}}\\mathbf{L}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{2}} \\right)\\mathbf{=}\\mathbf{K}\_{\\mathbf{d}}\\mathbf{L}\\left( \\mathbf{t}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{-}\\mathbf{t}\_{\\mathbf{2}} \\right)\$\$]{.math.display}\ **gdzie K~d~ -- współczynnik przenikania ciepła (znaczenie fizyczne: ilość ciepła jaka przeniknie przez ściankę od ośrodka grzejnego do ogrzewanego, gdy długość rury wynosi 1 m, a spadek temperatury 1 K -- K~d~ = q).** **28. Wymiana ciepła przez powierzchnie użebrowane** Strumień cieplny od powierzchni użebrowanej przekazywany jest do otoczenia przez dwie powierzchnie: a. powierzchnię rury pomniejszoną o powierzchnię wszystkich podstaw żeber (lub jeśli wymiennik jest płaski to przez odpowiednią płaska powierzchnię) b. powierzchnię żeber Poprawia to wymianę ciepła i efektywność. \ [\$\$q = q\_{r} + q\_{ż} = \\alpha\_{r}A\_{r}\\left( T\_{w} - \\overline{T\_{p}} \\right) + \\alpha\_{ż}A\_{ż}(T\_{w} - \\overline{T\_{p}})\$\$]{.math.display}\ [*α*~*r*~− ]{.math.inline}wspołczynnik wnikania ciepła od powierzchni rury do otoczenia [*α*~*ż*~−]{.math.inline} wspołczynnik wnikania ciepła od powierzchni żeber do otoczenia [*A*~*r*~]{.math.inline}- powierzchnia rury między żebrami [*A*~*ż*~− ]{.math.inline}powierzchnia całkowita żeber Można również wyrazić to wzorem: \ [\$\$q = \\alpha\_{\\text{hip}}A\_{c}\\left( T\_{w} - \\overline{T\_{p}} \\right)\$\$]{.math.display}\ [*α*~hip~− ]{.math.inline}hipotetyczny, uśredniony wspolczynnik wnikania ciepła [*A*~*c*~− ]{.math.inline} całkowita pwoierzchnia **29. Krytyczna grubość izolacji** - **Krytyczna grubość izolacji** -- grubość izolacji, przy której następują [największe straty ciepła]: \ [\$\$\\mathbf{d}\_{\\mathbf{2}}\\mathbf{=}\\mathbf{d}\_{\\mathbf{2kr}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{2}\\mathbf{\\lambda}\_{\\mathbf{i}}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{2}}}\$\$]{.math.display}\ \ [\$\$\\mathbf{Bi =}\\frac{\\mathbf{d}\_{\\mathbf{2kr}}\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{\\lambda}\_{\\mathbf{i}}}\$\$]{.math.display}\ *Czyli po prostu chodzi o to, że trzeba przekroczyć krytyczną grubość izolacji, żeby malały straty ciepła. Dokładając kolejną warstwę izolacji zwiększamy powierzchnie, przez co ciepło może sobie uciekać, przy tej krytycznej grubości ucieka najwięcej, ale potem już ciepło nie ucieka.* **30. Wyznaczanie współczynników wnikania oraz przenikania dla wymiennika ciepła typu rura w rurze** - **Współczynnik wnikania ciepła:** \ [\$\$\\mathbf{\\alpha =}\\frac{\\mathbf{m}\\mathbf{C}\_{\\mathbf{p}}\\left( \\mathbf{T}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{-}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{2}} \\right)}{\\mathbf{\\pi DL\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{m}}}\$\$]{.math.display}\ **gdzie:** - **m \[kg/s\] -- masowe natężenie przepływu płynu,** - **C~p~ \[J/(kgK)\] -- ciepło właściwe płynu,** - **D \[m\] -- średnica rury** - **L \[m\] -- długość rury,** - **T~1~ \[K\] -- średnia temperatura płynu w przekroju z czynnikiem „gorącym",** - **T~2~ \[K\] -- średnia temperatura płynu w przekroju z czynnikiem zimnym,** - **ΔT~m~ -- średnia logarytmiczna:** \ [\$\$\\mathbf{\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{m}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{1}}\\mathbf{- \\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{1}}}{\\mathbf{\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{2}}}}\$\$]{.math.display}\ - **Współczynnik przenikania ciepła:** - **teoretyczny:** \ [\$\$\\mathbf{k}\_{\\mathbf{t}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{1}}{\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{g}}\\frac{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{1}}}{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{0}}}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{1}}{\\frac{\\mathbf{\\lambda}}{\\mathbf{\\delta}}\\frac{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{w}}}{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{0}}}}\\mathbf{+}\\frac{\\mathbf{1}}{\\mathbf{\\alpha}\_{\\mathbf{z}}\\frac{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{0}}}}}\$\$]{.math.display}\ **gdzie:** - **α~g~ i α~z~ -- współczynnik czynnika „gorącego" i zimnego,** - **A~1~ i A~2~ -- powierzchnia wewnętrzna i zewnętrzna ścianki wymiennika ciepła,** - **A~0~ -- powierzchnia obliczeniowa wymiany ciepła,** - **A~w~ -- powierzchnia wymiany ciepła:** \ [\$\$\\mathbf{A}\_{\\mathbf{w}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{2}}\\mathbf{-}\\mathbf{A}\_{\\mathbf{1}}}{\\mathbf{\\ln}\\frac{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{2}}}{\\mathbf{A}\_{\\mathbf{1}}}}\$\$]{.math.display}\ - **doświadczalny:** \ [\$\$\\mathbf{k}\_{\\mathbf{d}}\\mathbf{=}\\frac{\\mathbf{Q}}{\\mathbf{\\mathrm{\\Delta}}\\mathbf{T}\_{\\mathbf{m}}\\mathbf{A}\_{\\mathbf{w}}}\$\$]{.math.display}\ **gdzie Q -- strumień cieplny.** 31\. Moc mieszania dla mieszania uwarstwionego, przejściowego i burzliwego **Moc mieszania** -- wyznaczana na podstawie wykresów funkcji uzyskiwanych na podstawie badań doświadczalnych. Zależy od średnicy mieszadła, średnicy mieszalnika, wysokości słupa cieczy w mieszalniku, odległości mieszadła od dna mieszalnika, długości (wysokości) przegród, szerokości łopatek, szerokości przegród, gęstości cieczy, lekkości dynamicznej cieczy, liczby obrotów mieszadła \[1/s\], przyspieszenie ziemskie. ![Obraz zawierający tekst, Czcionka, zrzut ekranu, linia Opis wygenerowany automatycznie](media/image23.png) Obraz zawierający diagram, linia, tekst Opis wygenerowany automatycznie Zakładając, że mamy mieszalniki o podobnej geometrii, to dla ruchu laminarnego ich moc mieszania będzie równa, lecz dla ruchu burzliwego:\ ![Obraz zawierający Czcionka, biały, symbol, Grafika Opis wygenerowany automatycznie](media/image25.png) 32\. Jednorodność układów mieszanych Układ będziemy uważać za jednorodny, gdy stężenie obu faz rozpraszającej i rozpraszanej będzie jednakowe w dowolnej próbce objętości pobranej z mieszanego układu. Gdzie: n -- liczba pobranych próbek c~i~, c~0~, c~k~ - stężenie lub inna cecha charakteryzująca badany układ odpowiednio dla czasów τ, τ =0, oraz dla końca procesu mieszania τ~k~ ![Obraz zawierający tekst, diagram, linia, Równolegle Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image27.png) *Zależność jednorodności układu mieszanego I od liczby obrotów mieszadła n dla układów o różnej lepkości* 33\. Sposoby wyrażania efektywności mieszania a\) Przez efektywność mieszania, można rozumieć zależność miedzy stosunkiem stopnia jednorodności (indeksu mieszania) układu do mocy mieszania a liczbą obrotów mieszadła. Obraz zawierający Czcionka, typografia, biały, kaligrafia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. ![Obraz zawierający tekst, linia, Czcionka, diagram Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image29.png) b\) Efektywność mieszania - zależność miedzy stopniem jednorodności układu mieszanego I a mocą zużywaną przez mieszadło na jednostkę objętości mieszanego układu [\$\\frac{N}{V}\$]{.math.inline}. Obraz zawierający Czcionka, symbol, logo, biały Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. ![Obraz zawierający tekst, diagram, linia, Rysunek techniczny Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image31.png) Obraz zawierający tekst, linia, diagram, zrzut ekranu Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. c\) Efektywność mieszania - zależność między stopniem jednorodności układu mieszanego a nakładem energii wkładanej w układ na jednostkę objętości przy stosowaniu różnych wartości liczby obrotów mieszadła, a zatem zależność typu ![Obraz zawierający Czcionka, symbol, logo, Grafika Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image33.png) Obraz zawierający tekst, diagram, linia, Wykres Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. 34\. Pomiar mocy i czasu mieszania Moc mieszania jest wyznaczana na podstawie wykresów funkcji uzyskiwanych na podstawie badań doświadczalnych: ![Obraz zawierający diagram, linia, Wykres Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image35.png) Obraz zawierający Czcionka, tekst, biały, kaligrafia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. 1\. CD jest odcinkiem linii prostej biegnącej pod kątem 130° w stosunku do osi odciętych (tg a = A = - I). Ten zakres zależnoścі funkcjonalnej ![Obraz zawierający Czcionka, biały, typografia, kaligrafia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image37.png) odpowiada uwarstwionemu charakterowi mieszania, gdy Re\< 10. W tym przypadku wykładnik potęgi przy kryterium Froude\'a jest równy zeru (Bm = O) i otrzymujemy zależność Obraz zawierający tekst, Czcionka, logo, Grafika Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. albo w postaci rozwiniętej ![Obraz zawierający Czcionka, typografia, pismo odręczne, kaligrafia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image39.png) a z tego równania możemy wyznaczyć moc mieszania N = K d³n²n~L~ 2\. Odcinek linii DE odpowiadający zakresowi liczby Reynoldsa 10 \< Re~m~ \< 10^3^ odpowiada mieszaniu przejściowemu. Nachylenie odcinka DE zmienia się w zakresie 130° \< α \< 180°. Liczba Fr~m~ nie odgrywa wyraźnej woli (B=0) a wyrażenie na Lm przyjmuje postać: 3\. Odcinek linii EF jest charakterystyczny dla rozwiniętego burzliwego mieszania (Re~m~ \> 10^4^). Jeżeli w czasie mieszania nie tworzy się głęboki lej wówczas, jak wynika to z doświadczeń., A = tg α = tg 180° = 0, a wykładnik potęgi przy liczbie Froude\'a jest równy ![Obraz zawierający Czcionka, tekst, biały, symbol Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image41.png) Równanie ogólne wyrażające liczbę mieszania Obraz zawierający Czcionka, typografia, tekst, biały Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. przyjmuje postać: ![Obraz zawierający Czcionka, typografia, biały, kaligrafia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image43.png) Obraz zawierający Czcionka, pismo odręczne, typografia, linia Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. Jeżeli mieszalnik nie ma przegród a liczba obrotów mieszadła jest wysoka i tworzy się jednocześnie głęboki lej, wtedy liczba moсy mieszania Lm zależy zarówno od wartości liczby Reynoldsa Re, jak również od wartości liczby Froude\'a Fr~m~ ![Obraz zawierający Czcionka, typografia, biały, Grafika Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna.](media/image45.png) Jeżeli znana jest liczba mocy mieszania dla mieszalnika bez wężownic Lm, wtedy dla tej samej liczby Reynoldsa Re, wstawienie C współśrodkowo umieszczonych wężownic daje moc mieszania z wężownicami Lm, którą można wyznaczyć z zależności typu: Obraz zawierający Czcionka, tekst, typografia, biały Zawartość wygenerowana przez sztuczną inteligencję może być niepoprawna. **35. Opadanie grawitacyjne cząstek kulistych i izometrycznych w płynie** Rozpatrzenie zjawiska opadania małej cząstki kulistej ciała stałego pod działaniem siły ciężkości w momencie, gdy prędkość opadania jest już stała (u~0~= const). Ciężar cząstki F o średnicy d i gęstości, w ośrodku płynnym o gęstości przy uwzględnieniu zasady Archimedesa może być określony równaniem: - Siła ciężkości F = [\$\\frac{\\pi d\^{3}}{6}\\left( \\rho\_{S} - \\rho\_{F} \\right)\*g\$]{.math.inline} - Siłą wyporu R= [\$\\lambda\*A\\frac{u0\^{2}}{2},\\,\\rho\_{F} = \\lambda\*\\frac{\\left( \\pi d\^{2} \\right)}{4}\*\\frac{u0\^{2}}{2}\*\\rho\_{S}\$]{.math.inline} ***Opadanie grawitacyjne dla cząstek kulistych:*** A. Ruchem uwarstwionym Założenia Re ≤ 0,4 i λ =24/Re ![](media/image48.jpeg) B. ruchem burzliwym Założenia Re ≥ 1000 i λ =0,44 C. ruchem przejściowym Założenia 0,4 \ 1. W \[kmol/s\] -- liczba kmoli [wypływającej cieczy wyczerpanej] o zawartości x~w~ składnika bardziej lotnego w jednostce czasu. - **Bilans cieplny kolumny rektyfikacyjnej o działaniu ciągłym** (układ dwuskładnikowy): 3. i~F~, i~D~, i~W~ \[J/kmol\] -- entalpia 1 kmola odpowiednio cieczy surowej, rektyfikatu, cieczy wyczerpanej, 4. q~W~ \[J/kmol\] -- ciepło [doprowadzane] do kotła kolumny rektyfikacyjnej na 1 kmol cieczy wyczerpanej q~D~ \[J/kmol\] -- ciepło [odprowadzane] na 1 kmol rektyfikatu. **50. Bilans materiałowy i cieplny półki teoretycznej** - **Półka teoretyczna** -- jest to taka półka, z której odpływająca w górą para znajduje się w równowadze fizykochemicznej ze spływającą w dół cieczą, z tej samej półki. - Podział kolumny rektyfikacyjnej o działaniu ciągłym na dwie części: 1. część górną (rektyfikującą lub wzmacniającą) znajdującą się powyżej poziomu półki zasilanej, 2. część dolną (wyczerpującą lub odparowującą) znajdującą się poniżej poziomu półki zasilanej. - **Bilans materiałowy półki teoretycznej:** gdzie: - n -- półka znajdująca się w części górnej kolumny, - (n -- 1) -- półka znajdująca się nad półką n, - (n + 1) -- półka znajdująca pod półką n, - G~n +\ 1~ \[kmol/s\] -- [molowe natężenie przepływu pary] o zawartości y~n +\ 1~ składnika bardziej lotnego z półki (n + 1) na półkę n, - G~n~ \[kmol/s\] -- [molowe natężenie przepływu pary] o zawartości y~n~ składnika bardziej lotnego z półki n, - L~n -\ 1~ \[kmol/s\] -- [molowe natężenie przepływu cieczy] o zawartości x~n -\ 1~ składnika bardziej lotnego z półki (n - 1) na półkę n, - L~n~ \[kmol/s\] -- [molowe natężenie przepływu cieczy] o zawartości x~n~ składnika bardziej lotnego z półki n na półkę (n + 1), Bilans materiałowy dla składnika bardziej lotnego: ![](media/image68.png) Bilans cieplny półki teoretycznej: gdzie: i^''^~n+1~, i^''^~n~ \[J/kmol\] -- entalpie 1 kmola [suchej pary nasyconej] z półek (n + 1) i n, i^'^~n-1~, i^'^~n~ \[J/kmol\] -- entalpie 1 kmola [wrzącej cieczy] na półkach (n - 1) i n. ![](media/image70.png) **51. Równania i przebieg linii operacyjnej dla górnej części kolumny rektyfikacyjnej** - **Równanie linii operacyjnej dla górnej części kolumny** (przekształcone równanie bilansu materiałowego): 1. D \[kmol/s\] -- liczba kmoli [wypływającego rektyfikatu] o zawartości x~D~ składnika bardziej lotnego w jednostce czasu, 2. L \[kmol/s\] -- molowe natężenie przepływu pozostałej cieczy zawracanej do kolumny rektyfikacyjnej. - **Przebieg linii operacyjnej dla górnej części kolumny:** 1. kąt α jest w przedziale 0-45^o^, a tgα jest w przedziale od 0 do 1, 2. liczba trójkątów prostokątnych („schodków") oznacza liczbę koniecznych półek teoretycznych zapewniających otrzymanie z danej surówki żądanego rektyfikatu, w którym stężenie składnika bardziej lotnego wynosi x~D~. ![](media/image72.png) **52. Równania i przebieg linii operacyjnej dla dolnej części kolumny rektyfikacyjnej** - **Równanie linii operacyjnej dla dolnej części kolumny** (przekształcone równanie bilansu materiałowego): 1. W \[kmol/s\] -- liczba kmoli [wypływającej cieczy wyczerpanej] o zawartości x~w~ składnika bardziej lotnego w jednostce czasu, 2. L' \[kmol/s\] -- molowe natężenie przepływu cieczy płynącej w dolnej części kolumny rektyfikacyjnej. - **Przebieg linii operacyjnej dla** dolnej części kolumny: 3. kąt α' jest w przedziale 45-90^o^, a tgα' jest równy lub większy niż 1, 4. liczba trójkątów prostokątnych („schodków") oznacza liczbę koniecznych półek teoretycznych zapewniających otrzymanie z danej surówki żądanego rektyfikatu, w którym stężenie składnika bardziej lotnego wynosi x~W~. ![](media/image74.png) **53. Stan cieplny surówki i jej wpływ na przebieg górnej i dolnej linii operacyjnej** - **Stan cieplny surówki e** (stosunek ilości ciepła, jaką należy dostarczyć 1 kmol surówki, aby zmienić ją w nasyconą parę suchą do kilomolowego ciepła parowania): 1. i'' \[J/kmol\] -- entalpia 1 kmola pary suchej w temperaturze wrzenia surówki, 2. i~F~ \[J/kmol\] -- entalpia 1 kmola surówki, 3. r \[J/kmol\] -- molowe ciepło parowania surówki. - **Wyróżnia się pięć stanów cieplnych surówki:** 1. surówka o [temperaturze niższej niż temperatura wrzenia] (e \ 1). 2. gdy surówka [wpływa do kolumny w temperaturze wrzenia] (e = 1). 3. gdy surówka [wpływa do kolumny w postaci mieszaniny wrzącej cieczy i pary nasyconej] (0 \< e \< 1). 4. gdy surówka [wpływa na półkę zasilania w postaci suchej pary nasyconej] (e = 0). 5. gdy surówka [wpływa do kolumny w postaci pary przegrzanej] (e \< 0). - **Wpływ stanu cieplnego surówki na:** 4. **przebieg górnej linii operacyjnej** -- [brak wpływu], ponieważ w równaniu tej linii nie pojawia się parametr e, 5. **przebieg dolnej linii operacyjnej** -- istnieje wpływ, ponieważ w równaniu tej linii pojawia się parametr e: 1. e \ 1 linia jest po kątem [45^o^ \< φ \< 90^o^] względem osi x, 2. e = 1 linia jest pod kątem [φ = 90^o^] względem osi x, 3. 0 \< e \< 1 linia jest pod kątem [90^o^ \< φ \< 180^o^] względem osi x, 4. e = 0 linia jest pod kątem [φ = 180^o^] względem osi x, 5. e \< 0 linia jest po kątem [180^o^ \< φ \< 270^o^] względem osi x. ![](media/image77.png) **54. Powrót i jego wpływ na przebieg rektyfikacji** - **Powrót** (odciek, refluks, flegma itp.) R -- stosunek [liczby moli L cieczy zawracanej z deflegmatora] do kolumny rektyfikacyjnej w jednostce czasu do [liczby moli D odbieranego w tej samej jednostce czasu produktu rektyfikacji] (rektyfikatu): - **Wpływ powrotu na przebieg rektyfikacji:** wraz ze wzrostem wartości powrotu [maleje liczba półek teoretycznych] w kolumnie rektyfikacyjnej (początkowo maleje bardzo szybko, a przy dużych wartościach powrotu maleje wolniej). **55. Rektyfikacja okresowa** - **Rektyfikacja okresowa** -- proces rektyfikacji, w którym doprowadzenie cieczy surowej (surówki rektyfikacyjnej) do kotła o stosunkowo dużej pojemności odbywa się jednorazowo. Skład cieczy w kotle ulega stałej zmianie w czasie (maleje stężenie składnika bardziej lotnego), co wiąże się również ze stałą zmianą warunków prowadzenia procesu. - Rektyfikacja okresowa może być prowadzona dwiema metodami, w których: 1. skład otrzymanego rektyfikatu jest stały w ciągu całego cyklu rektyfikacyjnego przy jednoczesnej zmianie (wzroście) wartości powrotu (warunek do przeprowadzenia metody), 2. wartość powrotu jest stała w ciągu całego cyklu rektyfikacyjnego przy jednoczesnej zmianie (pogorszeniu) składu rektyfikatu (warunek do przeprowadzenia metody). 56\. Sprawność półki Murphree'go 57\. Sprawność kolumny **58. Destylacja różniczkowa** - **Destylacja różniczkowa** (prosta, frakcyjna, zwykła, kotłowa) -- destylacja, polegająca na przeprowadzeniu wrzącej cieczy w parę, którą doprowadza się do skraplacza-chłodnicy, oraz zebraniu w odbieralnikach odpowiednich frakcji destylatu. Pozostałość destylacyjną stanowi najmniej lotny składnik. - Aparatura: kocioł destylacyjny, skraplacz pary, odbieralniki. - Proces: ogrzewanie cieczy surowej za pomocą [pary wodnej przeponowo lub czynnika grzejnego], odpływanie powstającej pary przewodem do odbieralnika lub kilku odbieralników z frakcjami o pożądanym składzie. - [Stężenie składnika mniej lotnego] maleje w cieczy surowej, a także w parze z upływem czasu prowadzonej destylacji (skład pary pogarsza się). - [Temperatura kotła] wzrasta po zakończeniu odparowywania składnika mniej lotnego. **59. Destylacja równowagowa** - **Destylacja równowagowa** -- destylacja, polegająca na zamianie części cieczy w [parę] kontaktującą się przez dostatecznie długi czas z wrzącą cieczą i pozostającą z nią w stanie równowagi lub stanie zbliżonym do stanu równowagi, a następnie oddzielenie pary od cieczy w rozdzielaczu i odebranie skroplonej pary w odbieralniki. Drugi produkt destylacji stanowi faza ciekła, zawierająca znaczne ilości składnika mniej lotnego. - Aparatura: zbiornik cieczy surowej, podgrzewacz rurowy, rozdzielacz, skraplacz, odbieralnik. **Proces ciągły:** podgrzanie surówki do temperatury wrzenia t~1~ pod ciśnieniem normalnym, a następnie do temperatury wrzenia t~2~ pod wyższym ciśnieniem, wprowadzenie surówki do specjalnego aparatu, z którego następuje wypływ cieczy do przestrzeni o znacznie niższym ciśnieniu niż ciśnienie odpowiadające temperaturze wrzenia i w efekcie gwałtowne samorzutne odparowanie części cieczy **60. Destylacja z parą wodną** Wiele związków chemicznych podczas destylacji przy ciśnieniu normalnym ulega rozkładowi. Aby możliwe było ich oddestylowanie, należy wykonywać ten proces w niższej temperaturze. Możliwe to jest po obniżeniu ciśnienia nad destylowaną cieczą lub po wprowadzeniu do układu pary wodnej lub gazu obojętnego (np. przez barbotaż). Przepływający gaz nasyca się składnikiem destylowanym, który po ochłodzeniu łatwo wyodrębnia się z tej mieszaniny. Proces ten ma szczególne zastosowanie w przypadkach destylacji mieszanin, w których - jeden ze składników ma wysoką temperaturę wrzenia i istnieje niebezpieczeństwo destrukcji jego molekuł w procesie zwykłej destylacji lub - zachodzi potrzeba oddzielenia składnika lotnego od praktycznie nielotnych zanieczyszczeń. Podczas realizacji takiego procesu wskazane jest, aby destylowany składnik był nierozpuszczalny w wodzie, co umożliwia łatwe oddzielenie go od skroplonej pary wodnej. Najprostszy sposób realizacji można przedstawić na schemacie niewiele różniącym się od destylacji różniczkowej: Cechą odróżniającą proces destylacji z parą wodną jest strumień pary wodnej barbotującej przez warstwę cieczy znajdującej się w kotle destylacyjnym. Wady procesu: duże zużycie pary wodnej, duże zużycie odczynnika chłodzącego, wymienniki ciepła o dużych powierzchniach potrzebne do przeprowadzenia procesu, mimo niższej temperatury destylacji w porównaniu z destylacją prostą nadal istnieje ryzyko rozkładu destylowanych związków chemicznych, złożona i kosztowna aparatura, produkt jest wilgotny i wymaga suszenia, straty produktu wynikające z jego rozpuszczalności. ![](media/image79.png) **61. Destylacja molekularna** Charakteryzuje się stosowaniem wysokiej próżni (10^-3^ -- 10^-7^ hPa). Bardzo małe odległości między strefą parowania cieczy i strefą skraplania pary, równe lub mniejsze od średniej drogi swobodnej molekuł. Swobodna droga cząsteczki pary zależy, zgodnie z kinetyczną teorią gazów, od średnicy cząsteczek d i od ciśnienia, tj. Od liczby cząsteczek n znajdujących się w 1 m^3^. ![](media/image81.png) Proces destylacji molekularnej składa się z następujących procesów: 1. Dyfuzja cząsteczek w warstwie cieczy 2. Odparowanie powierzchniowe 3. Dyfuzja cząsteczek między powierzchnią grzejną i powierzchnią chłodzącą 4. Skraplanie Zasada działania aparatu Dwie powierzchnie -- ogrzewana i chłodzona - znajdują się w przestrzeni o ciśnieniu rzędu 10^-5^ hPa w odległości zbliżonej do długości średniej drogi swobodnej oddestylowanego składnika; S -- surowiec, D -- destylat, W -- ciecz wyczerpana ![](media/image83.png)