E-book details

Podstawy obliczeń w procesach przetwarzania materii. Zasady bilansowania masy i energii

Podstawy obliczeń w procesach przetwarzania materii. Zasady bilansowania masy i energii

Leon Gradoń, Jakub Gac

Ebook

Niniejszy podręcznik przeznaczony jest głównie dla studentów pierwszych semestrów studiów na kierunkach kształcenia takich, jak inżynieria procesowa, technologia chemiczna, inżynieria materiałowa, ochrona środowiska, biotechnologia i energetyka. We Wstępie wprowadzone są podstawowe wielkości fizyczne z rozróżnieniem wielkości intensywnych i ekstensywnych. Przykładem wielkości ekstensywnych tworzących akumulację, czyli podlegających sumowaniu składowych układu w całości, są masa i energia. Zasadnicza część podręcznika poświęcona jest zasadom bilansowania tych wielkości. Trójka: wielkość, jej wartość i wymiar w ustalonym systemie jednostek, tworzą porządek bilansowania.
W pierwszej części wyjaśnione jest postępowanie (w 10 zasadniczych krokach) prowadzące do sporządzania bilansu masowego. Rozważane są przypadki umożliwiające dobry trening studenta przy sporządzaniu bilansu. W drugiej części pokazywane są zasady bilansu energetycznego. Obydwa typy bilansów opierają się na podstawowej zasadzie praw zachowania masy i energii. Część środkowa podręcznika stanowi łącznik między tymi bilansami i poświęcona jest podstawowym prawom termodynamiki z wyjaśnieniem, w jakiej formie przepływająca przez układ bilansowy masa substancji niesie energię.

Przedmowa 7

1. Wstęp 9

2. Wielkości fizyczne i jednostki miar stosowane w inżynierii procesowej 13

3. Wielkości procesowe 17

3.1. Masa, objętość, gęstość, objętość właściwa 17

3.2. Strumienie masowe i objętościowe, skład chemiczny 20

3.3. Temperatura 22

3.4. Ciśnienie 23

4. Podstawy bilansu masowego 27

4.1. Klasyfikacja procesów i zasady bilansowania 27

4.2. Ogólne zasady bilansu 30

4.3. Bilanse w układach wieloelementowych 39

4.4. Bilanse materiałowe układów z reakcją chemiczną 42

5. Termodynamiczne właściwości materii. Układy jednofazowe 61

5.1. Równania stanu 62

5.2. Równanie stanu gazu doskonałego 64

5.3. Mieszaniny gazów doskonałych 66

5.4. Gazy rzeczywiste 69

5.5. Prawo stanów odpowiadających sobie 78

5.6. Reguła mieszania Kaya 80

5.7. Równania stanu fazy ciekłej i stałej 82

6. Termodynamiczne właściwości materii. Układy wielofazowe 85

6.1. Diagramy fazowe. Reguła faz Gibbsa 87

6.2. Ciśnienie pary nasyconej 89

6.3. Ciśnienie cząstkowe (parcjalne) 92

6.4. Ciśnienia cząstkowe par cieczy nad mieszaninami ciekłymi 92

7. Bilans energii 95

7.1. Układ bilansowy 95

7.2. Formy energii i jej przekazywanie 96

7.3. Równanie ogólnego bilansu energii 99

7.4. Funkcje stanu a funkcje procesu 101

7.5. Pojemność cieplna i ciepło właściwe 103

7.6. Bilans energii układu zamkniętego 105

7.7. Bilans energii dla układu otwartego 108

7.8. Entalpia 111

7.9. Zmiana entalpii właściwej podczas zmiany ciśnienia 114

7.10. Obliczenia entalpii przy stałej pojemności cieplnej 114

7.11. Zmiana entalpii podczas przemian fazowych 114

7.12. Bilans entalpii procesów z udziałem wody lub pary wodnej 117

7.13. Powietrze wilgotne 121

7.14. Bilans entalpii układów otwartych z kilkoma strumieniami wlotowymi i wylotowymi 127

7.15. Mechanizmy wymiany pracy i ciepła z otoczeniem 129

7.16. Bilans energii mechanicznej 132

8. Bilans energii z reakcją chemiczną 139

8.1. Ciepło reakcji 139

8.2. Entalpia tworzenia związku chemicznego 140

8.3. Ciepło spalania 140

8.4. Inne efekty cieplne procesów fizykochemicznych 141

8.5. Obliczanie efektów energetycznych reakcji 143

8.6. Bilans układu z procesem spalania 146

8.7. Bilans energii dla bioprocesów 149

8.8. Zastosowanie jednoczesnego bilansu materiałowego i energetycznego 151

9. Uwagi końcowe i komentarz 161

Bibliografia 163

  • Title: Podstawy obliczeń w procesach przetwarzania materii. Zasady bilansowania masy i energii
  • Author: Leon Gradoń, Jakub Gac
  • ISBN: 978-83-815-6051-1, 9788381560511
  • Date of issue: 2022-06-13
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_1ssf
  • Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej