Тот кто учил физику наверняка помнит закон сохранения массы и энергии. Для тех кто подзабыл напомню его в общих чертах. " Если в одном месте что-то убудет, то в другом обязательно прибудет. Энергия и масса не исчезают, они просто трансформируются из одного состояния в другое". После доказательства существования атомов и молекул важнейшим открытием атомно-молекулярной теории стал закон сохранения массы, который был сформулирован в виде философской концепции великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765) в 1748 г. и подтвержден экспериментально им самим в 1756 г. и независимо от него французским химиком А.Л.Лавуазье в 1789 г.Масса всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции. При нагревании на воздухе ртуть превращалась в красную окалину, масса которой была больше массы металла. Масса золы, образующейся при сгорании дерева, напротив, всегда меньше массы исходного вещества. Ломоносов провел простой опыт, который показал, что горение металла есть реакция присоединения, а увеличение массы металла происходит за счет присоединения части воздуха. Он прокаливал металлы в запаянном стеклянном сосуде и обнаружил, что масса сосуда не изменялась, хотя химическая реакция происходила. После того, как сосуд был вскрыт, туда устремлялся воздух, и масса сосуда увеличивалась.
Движущую силу в промышленном аппарате можно определить по формуле
Движущую силу в реальном аппарате промежуточного типа выразим через движущую силу в аппарате идеального вытеснения или смещения:
где Е — коэффициент использования движущей силы (КИДС), учитывающий отклонение движущей силы в реальном контактном устройстве при тех же начальных и конечных концентрациях по сравнению с движущей силой в контактном устройстве идеального вытеснения или смешения; в первом случае ££l, во втором £%1; Л — движущая сила в аппарате идеального вытеснения или смешения.Подставив значения движущих сил в уравнение тепломассообмена (2.1) для модельного и промышленного контактных устройств, получим фактор масштабного перехода, который характеризует влияние гидродинамической обстановки при масштабном переходе на движущую силу процесса:
где Е Ем — коэффициенты использования движущей силы соответственно в промышленном и модельном аппаратах.Тогда площадь поверхности (объем) аппарата
Если распределение концентраций (температур) в модели такое же, как в аппарате идеального вытеснения или смешения, т. е.
Эффективность модели и промышленного аппарата будет одинаковой, если Фn, — 1.
Для характеристики полей концентраций (температур) в аппаратах используются гидродинамические модели перемешивания: псевдосекционная, диффузионная, циркуляционная и построенные на их основе комбинированные модели перемешивания и структуры потоков, которые дают возможность провести аналитические исследования и* описать (формализовать) процесс.
Одним из требований, предъявляемых к модели, является то, что модель наиболее полно должна отражать характер потоков вещества и энергии при достаточно простом математическом описании.
Математическая модель включает гидродинамические характеристики структуры потоков и описание кинетики рассматриваемого процесса.
