МАСШТАБИ́РОВАНИЕ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАСШТАБИ́РОВАНИЕ (масштабный переход) в химической технологии, разработка аппаратов (реакционных, тепло- и массообменных и др.) с размерами и производительностью, превышающими размеры и производительность ранее изученных прототипов. Переход от лабораторных аппаратов к опытным и от опытных к пром. установкам бóльших размеров и производительности обычно сопровождается изменением показателей химико-технологич. процессов – степени превращения сырья, состава конечных продуктов, удельной производительности, энергозатрат и т. д. Осн. задача М. – достижение в пром. условиях таких показателей процесса, которые достигнуты на аппаратах меньших масштабов. Поиск технич. решений, обеспечивающих выполнение данной задачи, основывается на использовании математич. модели процесса, включающей описывающие его математич. уравнения и условия однозначности (геометрич. характеристики, физич. свойства среды, граничные условия и начальное состояние).
При увеличении масштабов и мощности аппаратов, как правило, возрастает неравномерность распределения материальных и тепловых потоков, интенсифицируется или ухудшается перемешивание, изменяются локальные и средние по объёму межфазные поверхности контакта, появляются застойные зоны, каналы и т. д. Методами математич. моделирования (с использованием теории подобия, анализа размерностей, регрессионных зависимостей и пр.) прогнозируют ожидаемые изменения показателей и устанавливают условия проведения процессов (структура потоков, температурные и концентрац. поля и т. д.) при требуемых показателях. Технич. решения по реализации этих условий могут быть найдены экспериментально, путём использования разл. приёмов (отыскивают требуемые конструктивные решения при технологич. испытаниях пром. аппаратов натурных размеров; создают пром. аппараты из элементов, изученных в натурных масштабах; изучают модели аппаратов с потоками инертных сред – вода, воздух, твёрдые частицы, и разрабатывают конструкции распределит. и перемешивающих устройств, насадок и т. д., которые позволяют сохранить характеристики структуры потока при увеличении масштаба аппарата; изменяют параметры технологич. процесса так, чтобы он протекал в более благоприятном направлении при условиях переноса массы и теплоты в крупномасштабном аппарате; разрабатывают технологич. схему, позволяющую компенсировать изменения показателей процесса). При М. в случае необходимости конструкции аппаратов и технологич. режимы могут значительно изменяться.