www.mexanik.ru

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА

Проектирование химических реакторов—одна из важнейших и труднейших задач, с которыми встречается инженер-химик. Химический реактор, помимо чисто кинетических аспектов, одновременно является и теплообменником и массообменным аппаратом, и ему часто присущи некоторые черты устройств для перемещения потоков и транспорта твердого материала. Приходится нередко обеспечивать контакт между твердой, жидкой и газовой фазами, применять мешалки и другие подобные устройства, а также вести реакцию в условиях высоких температур и давлений. Возникают серьезные проблемы, связанные с контролем процесса. Наконец, требуется самый тщательный экономический анализ, чтобы получить максимум продукции нужного качества с минимальными производственными затратами.

Сложность проблемы исключает возможность стандартного решения. Реальное проектное решение обычно является сочетанием научно-теоретического анализа с творческой интуицией и практическим опытом, когда используются эмпирические данные, полученные на действующих заводских или специально построенных опытных установках.

Как и в других областях техники, особенно интенсивно развиваются научно-математические основы расчета химических реакторов. Благодаря этому многое из того, что еще вчера являлось уделом высокого инженерного искусства, сегодня становится доступным даже новичкам в данной области.

В предлагаемой работе собран из разнообразных источников обширный материал по вопросам проектирования химических реакторов. Многое в тексте является давно известным классическим достоянием курсов физической химии, однако значительная часть рассмотренных проблем и фактических данных относится к последним годам.

Имея в виду главным образом рядовых инженеров химической промышленности и студентов, автор стремился к краткости изложения, избегая применения сложных методов и опуская различные детали и уточнения. Тем не менее, ни один из основных разделов химической кинетики не был обойден.

Значительные усилия были приложены, чтобы изложить материал в возможно доступной форме и в объеме, достаточном для перехода студента или инженера-химика к изучению оригинальной литературы и правильной интерпретации ими экспериментальных данных по химической кинетике, а также для применения своих знаний в проектировании химических реакторов. Числовые примеры и задачи, включенные в текст, должны облегчить достижение указанной цели.

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности.

Ряд вопросов, стоящих сейчас в центре внимания современной физикохимии, таких, как свободные радикалы, цепные реакции, теория абсолютных скоростей реакций, не могли быть должным образом изложены в этой небольшой по объему книге. Указанные проблемы в данный момент еще не имеют прямого непосредственного приложения к проектированию химических реакторов, и мы отсылаем интересующихся к специальным монографиям и статьям. Краткое упоминание об этих вопросах в первой главе имеет целью лишь привлечь к ним внимание читателя.

В университете штата Канзас (где преподает автор — доп. ред.) в начале семестра одна неделя отводится ознакомлению студентов с математическими методами, примерно в объеме, соответствующем объему главы XII этой книги. Сюда относится знакомство с типами дифференциальных уравнений, часто встречающимися в учении о химической кинетике, и методами численного интегрирования. Приближенные методы расчета находят широкое применение, так как экономят время и труд, а точность получаемых решений обычно вполне соответствует точности исходных экспериментальных данных. Применение указанных методов в тексте сохраняет элементарный характер изложения, принятый нами для настоящей книги. Точные решения, как правило, настолько сложны, что их использование могло бы оттолкнуть начинающего и затруднило бы понимание основных идей.

Значительное число примеров приведено с подробными решениями. Часто применяются числовые упрощения, чтобы яснее оттенить принципиальную сущность решения. Дано много задач для самостоятельного решения, начиная от простейших подстановок и кончая более сложными и трудоемкими задачами, требующими творческого подхода. В большинстве задач подобного типа использованы данные текущей периодической литературы, доступной студенту. Это, подчеркивая жизненность предлагаемых задач, в то же время побуждает студента к самостоятельному чтению первоисточников, в которых он иной раз найдет, в награду себе, и путь решения задачи.

С. ВЭЙЛАС

Назад, на страницу описания