Материальные и энергетические балансы

Материальные и энергетические балансы позволяют рассчитать внешние потоки вещества и энергии, т.е. потоки, входящие в данную систему и покидающие ее.

Материальные и энергетические балансы могут быть составлены как для всего процесса, проводимого на технологической установке или в отдельном аппарате, так и для отдельных элементов процесса, происходящих в отдельных узлах установки или в отдельных частях аппарата.

Материальные и энергетические балансы имеют большое значение для анализа и оценки правильности и целесообразности осуществления производственного процесса в условиях промышленности. С их помощью устанавливают удельное значение выходов продукции, расходов и потерь сырья: топлива и других материалов, коэффициентов полезного действия энергии. Балансы используют для определения размеров аппаратуры, ее мощности и производительности, интенсивности процессов и ряда других технических и экономических показателей производства при проектно-расчетных работах.

Материальные и энергетические балансы позволяют рассчитать внешние потоки вещества и энергии, т.е. потоки, входящие в данную систему и покидающие ее.

Материальные и энергетические балансы могут быть составлены как для всего процесса, проводимого на технологической установке или в отдельном аппарате, так и для отдельных элементов процесса, происходящих в отдельных узлах установки или в отдельных частях аппарата.

Материальные и энергетические балансы имеют большое значение для анализа и оценки правильности и целесообразности осуществления производственного процесса в условиях промышленности. С их помощью устанавливают удельное значение выходов продукции, расходов и потерь сырья: топлива и других материалов, коэффициентов полезного действия энергии. Балансы используют для определения размеров аппаратуры, ее мощности и производительности, интенсивности процессов и ряда других технических и экономических показателей производства при проектно-расчетных работах.

Материальные и энергетические балансы позволяют рассчитать внешние потоки вещества и энергии, т.е. потоки, входящие в данную систему и покидающие ее.

Материальные и энергетические балансы могут быть составлены как для всего процесса, проводимого на технологической установке или в отдельном аппарате, так и для отдельных элементов процесса, происходящих в отдельных узлах установки или в отдельных частях аппарата.

Материальные и энергетические балансы имеют большое значение для анализа и оценки правильности и целесообразности осуществления производственного процесса в условиях промышленности. С их помощью устанавливают удельное значение выходов продукции, расходов и потерь сырья: топлива и других материалов, коэффициентов полезного действия энергии. Балансы используют для определения размеров аппаратуры, ее мощности и производительности, интенсивности процессов и ряда других технических и экономических показателей производства при проектно-расчетных работах.

Любой технологический процесс или отдельную технологическую операцию можно представить в виде определенной системы с различной степенью замкнутости.

Пользуясь понятиями термодинамики можно выделить незамкнутый процесс. Незамкнутость технологической системы обусловлена ее органической связью с внешней средой, от которых она получает вещества и энергию и в которую она отдает готовую продукцию и всевозможные отходы (рис.1).

Рис. 1. Незамкнутый технологический процесс

Незамкнутый технологический процесс будет экологичным, если все исходное сырье и энергия максимально перерабатываются в полезную продукцию, все материальные выбросы (твердые, жидкие и газообразные) очищаются от загрязнений, энергетические выбросы (поля, излучения, колебания) доводятся до естественного фонового содержания, полезная продукция не опасна для природных систем, то есть такой процесс не нарушает равновесия в природе, не загрязняет окружающую среду и рационально использует изъятые у природы ресурсы. Уравнения массообмена для незамкнутого экологобезопасного технологического процесса имеет вид:

Mc = Mк.пр. + Mот

где: Mc - суммарная масса сырья и энергии, используемого на всех стадиях технологического процесса;

Mк.пр. - суммарная масса готового конечного продукта;

Mот - суммарная масса отходов (материальных и энергетических), причем она должна соответствовать балансу

Mот = Mп.от + Mу.от + Mэ.от

где: Mп.от - перерабатываемые отходы;

Mу.от - утилизируемые отходы;

Mэ.от - поглощаемые и экранируемые отходы.

В термодинамике к замкнутым системам относятся такие, у которых отсутствует обмен веществом с внешней средой, но возможен обмен энергией. Технологическим аналогом замкнутой термодинамической системы служит замкнутый технологический процесс (рис.2).

Это такой процесс (операция, производство), в котором отсутствуют все виды материальных выбросов, т.е. выбросы твердых, жидких и газообразных веществ. Обмен с внешней средой исходным сырьем и готовой продукцией при подобном процессе сопровождается энергетическими выбросами в виде полей, излучений, колебаний. Этот процесс экологичен, если не является источником повышенного фона энергетических выбросов, а исходное сырье и энергия максимально преобразуются в готовую продукцию, которая не вызывает аномалий в природе.

Рис.2. Замкнутый технологический процесс

Уравнение массообмена для замкнутого процесса имеет вид:

Mc = Mк.пр. + Mэ.от

где: Mc - суммарная масса сырья и энергии, используемого на всех стадиях технологического процесса;

Mк.пр. - суммарная масса готового конечного продукта;

Mэ.от - суммарная масса отходов энергетических.

В принципе возможны технологические процессы, которые не дают ни материальных, ни энергетических выбросов. Подобные технологические процессы получили название изолированных технологических процессов (рис.3). Изолированный процесс предполагает полное превращение исходного сырья при 100% расходе энергии в готовую полезную продукцию. Как правило, такие процессы практически безопасны для окружающей среды на стадии производства и обеспечивают максимальное ресурсосбережение, но экологически безопасными они будут только в том случае, если готовая продукция не опасна для природы и не превращается после эксплуатации и потребления в источник вторичного загрязнения среды. Уравнение массообмена изолированного процесса имеет вид:

Mc - Mк.пр. = 0

Рис.3. Изолированный технологический процесс