Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

ских, тепло-физических и физико-механических параметров режима, т. е. путем оптимизации процесса. Оптимизация и связанная с ней интенсификация процесса в современной технологии являются осно­ вой повышения производительности, улучшения качества продукции и рентабельности производства в целом.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ В ПРИМЕНЕНИИ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ

Несмотря на разнообразие физических и химических явлений, которые можно наблюдать при проведении любого технологического процесса, они подчиняются сравнительно небольшому числу фунда­ ментальных законов естествознания. Это прежде всего законы со­ хранения массы и энергии, а также законы, характеризующие условия равновесия участвующей в процессе системы, и законы, определяю­ щие скорость приведения неравновесных систем к равновесию или к заданному состоянию, отличному от равновесного. Перечисленные фундаментальные законы составляют основу курса «Процессы и аппа­ раты целлюлозно-бумажного производства».

СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ

В настоящее время применяют несколько систем единиц измерения. Основной системой является Международная система единиц, или Си­ стема Интернациональная (сокращенно СИ). Допускается также при­ менение физической (СГС) и технической (МКГСС) систем единиц. Основными единицами в системе СИ и физической системе являются единицы длины, массы и времени, а в технической — длины, силы и времени. За единицу длины массы и времени в физической системе приняты соответственно сантиметр, грамм и секунда (сокращенно СГС), а в СИ — метр, килограмм и секунда. Основными единицами длины, силы и времени в технической системе являются метр, килограмм-сила и секунда (МКГСС).

Для тепловых измерений во всех системах применяется четвертая основная величина — температура. Единицей температуры является градус. При этом различают шкалу градусов Кельвина (°К), если на­ чальной точкой отсчета температуры является абсолютный нуль, когда нет теплового движения молекул вещества, и шкалу градусов Цель­ сия (°С), когда за нуль принимается точка плавления льда, а за 100°— точка кипения воды при нормальном давлении. Если обозначить Т — температуру в °К и t — температуру в °С, то справедливо равенство Г = 273,16 -f f as 273 -f f.

В системе МКГСС в качестве единицы тепловой энергии исполь­ зуется внесистемная единица — килокалория (ккал). В системе СИ за единицу работы и тепловой энергии принят 1 джоуль (дж). Допу­ скается применение кратных и дольных значений единиц измерения.

В настоящем учебнике мы будем пользоваться системой СИ. Ос­ новные соотношения единиц СИ с другими единицами измерения при­ ведены в табл. 1.

7

Раздел I. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Движение и равновесие жидкостей и газов изучается в таких раз­ делах механики, как гидромеханика и аэромеханика. При скоростях газа ниже скорости звука движение жидкостей и газов характери­ зуется одними и теми же законами, поэтому часто жидкостями назы­ вают как собственно жидкости (капельные жидкости), так и газы (уп­ ругие жидкости). Под гидромеханикой будем понимать раздел меха­ ники, изучающий равновесие и движение жидкостей и газов (в интер­ вале дозвуковых скоростей), а также их взаимодействие с твердыми и жидкими телами, находящимися в жидкости или газе. Процессы, протекающие по законам гидромеханики, называются гидромехани­ ческими.

К гидромеханическим процессам относятся: разделение жидких и газовых неоднородных систем способами отстаивания, центрифуги­ рования и фильтрации; перемещение жидкостей и газов; перемешива­ ние и смешение материалов в жидкой среде; псевдоожижение зерни­ стого слоя и пр.

Глава 1. ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ

Жидкости делятся на упругие (газы и пары) и капельные. Капель­ ной жидкостью называется непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколько угодно малых сил, но в отличие от газа мало изме­ няющая свою плотность при изменении давления.

Сжимаемостью называется свойство жидкости изменять свою плот­ ность при изменении давления или температуры. Если плотность ж и д ­ кости не изменяется от давления, она называется н е с ж и м а е м о й . Все капельные жидкости практически несжимаемы.

Жидкость, плотность которой зависит от давления, называется с ж и м а е м о й . К сжимаемым жидкостям относятся газы и пары; иначе они называются упругими жидкостями. Существуют абстракт­

лютно невязкая и абсолютно нетеплопроводная жидкость. В природе таких жидкостей не существует, существуют так называемые реаль­ ные жидкости, обладающие определенной сжимаемостью, вязкостью и теплопроводностью. Однако решение ряда теоретических вопросов гидромеханики значительно облегчается, если вместо реальной жид­ кости рассматривать идеальную.

9