Навчальний посібник розрахований на студентів спеціальності "Екологія та охо- рона навколишнього середовища" усіх форм навчання. Він може бути корисним для студентів хіміко-технологічних та інших спеціальностей, для тих, хто бажає знати основи технологічних процесів та їх вплив на стан навколишнього природного середовища, та здоров'я людини. Зміст Вступ 10 Класифікація основних процесів промислової технології 10 Виникнення і розвиток науки про процеси і апарати 11 РОЗДІЛ ПЕРШИЙ. ГІДРОМЕХАНІЧНІ ПРОЦЕСИ І АПАРАТИ 14 Глава 1. Основи прикладної гідравліки 14 1.1. Гідростатика 15 Основні фізичні властивості рідин 15 Основне рівняння гідростатики 18 Рівняння Паскаля 19 Практичне застосування основного рівняння гідроста- тики 20 1.2. Гідродинаміка 23 Основні характеристики руху рідин 23 Швидкість і витрати рідини 25 Гідравлічний радіус і еквівалентний діаметр 25 Сталий і несталий потоки 26 Рівняння нерозривності 26 Режим руху рідини 27 Закон опору при русі потоку в трубах 30 Втрати тиску на місцевий опір 33 Загальні втрати тиску під час руху рідини 34 Матеріальний і енергетичний баланси потоку. Рівнян- ня Бернулі 35 Розрахунок діаметрів трубопроводу 38 Гідродинамічна подібність 40 Геометрична подібність 42 Подібність фізичних величин 43 Основні критерії гідродинамічної подібності 44 Гідродинамічна структура потоків і розподіл перебу- вання рідини в апараті 46 Модель ідеального (повного) витиснення 48 Модель ідеального (перемішування) змішування 49 Крива відгуку для апаратів проміжних гідродинаміч- них моделей 51 Гідродинаміка киплячих (псевдо розріджених) зернис- тих шарів . 53 Швидкість витання часток 53 Глава 2. Розділ неоднорідних сумішей 58 2.1. Класифікація рідких неоднорідних систем гідрохімічних процесів 58 2.2. Осадження твердих часток у рідині й газі 59 Гравітаційне осадження 60 Вільне осадження 60 Відстійники 65 Осадження під дією центробіжної сили 69 Циклонний процес 71 Відстійне (осаджувальне) центрифугування 72 Розрахунок циклонів і осаджувальних центрифуг 76 2.3. Фільтрування 77 Особливості процесу фільтрування 77 Розрахунок процесу фільтрування 80 Будова та принцип дії апаратів для фільтрування. Фі- льтри 84 Розрахунок періодично діючих рідинних фільтрів 90 Розрахунок безперервно діючих рідинних фільтрів 96 Глава 3. Перемішування в рідкому середовищі 99 3.1. Способи перемішування 99 3.2. Перемішування механічними мішалками 100 3.3. Циркуляційне перемішування 102 3.4. Перемішування у трубопроводах 102 3.5. Пневматичне (барботажне) перемішування 104 3.6. Витрата енергії на перемішування середовищ 105 РОЗДІЛ ДРУГИЙ. ТЕПЛООБМІННІ ПРОЦЕСИ ТА АПАРАТИ 108 Глава 4. Основи теплопередачі у промисловій апаратурі 108 4.1. Механізм переносу теплоти 108 Теплопровідність. Закон Фур'є 110 Диференційне рівняння теплопровідності 111 Теплопровідність через плоскі стінки. Термічний опір 114 Стаціонарна теплопровідність через циліндричну стінку 117 Конвективний теплообмін. Закон Ньютона 119 4.2. Умови теплової подібності. Критерії подібності теплообмінних процесів 122 4.3. Тепловіддача при примусовому русі рідин у трубах 125 Тепловіддача при вільному русі рідини 127 4.4. Теплопередача 127 Рушійна сила процесу теплопередачі 131 4.5. Теплообмінні апарати 133 Призначення і класифікація теплообмінних апаратів 133 Будова теплообмінних апаратів 134 Рівняння теплових балансів 139 Глава 5. Випаровування 141 5.1. Способи випаровування 141 5.2. Випарні апарати 142 Однокорпусні й багатокорпусні випарні апарати 146 5.3. Розрахунок випарного апарата 150 Матеріальний баланс 150 Тепловий баланс 151 РОЗДІЛ ТРЕТІЙ. МАСООБМІННІ ПРОЦЕСИ ТА АПА- РАТИ 156 Глава 6. Основи масопередачі 156 6.1. Загальні зведення про масообмінні процеси 156 6.2. Статика масообмінних процесів 159 Рівновага між фазами. Лінія рівноваги 159 Матеріальний баланс. Робоча лінія 161 6.3. Кінетика масообмінних процесів 164 Напрямок масопередачі 164 Основні закони масопередачі 165 Закон молекулярної дифузії (перший закон Фіка) 165 Турбулентна дифузія 166 Конвективна дифузія 167 6.4. Моделювання масообмінних процесів 169 Рівняння масовіддачі й масопередачі 169 Визначення коефіцієнта масовіддачі 173 Об'ємні коефіцієнти масовіддачі й масопередачі 174 Рушійна сила процесів масопередачі 175 Засоби визначення загального числа одиниць переносу 177 Висота одиниць переносу 180 6.5. Розрахунок основних розмірів масообмінних апаратів 181 Глава 7. Абсорбція 184 7.1. Застосування абсорбції 184 7.2. Устрій і принцип дії абсорберів 185 Поверхневі абсорбери 185 Барботажні абсорбери 187 Розпилювальні абсорбери 190 7.3. Рівновага при абсорбції 191 7.4. Матеріальний баланс процесу 195 7.5. Швидкість процесу 197 7.6. Розрахунок абсорберів 199 Розрахунок плівкових абсорберів 200 Розрахунок насадочних абсорберів 206 Розрахунок тарілчатих абсорберів 209 7.7. Десорбція 212 7.8. Схеми абсорбційних установок 216 Глава 8. Дистиляція і ректифікація 221 8.1. Загальні відомості 221 8.2. Дистиляція 224 8.3. Ректифікація 232 Принципові схеми процесів ректифікації 233 Безупинно діючі ректифікаційні установки 233 Періодично діючі ректифікаційні установки. 236 Екстрактивна ректифікація 236 Азеотропна ректифікація 239 Матеріальний баланс ректифікаційної колони 240 Побудова робочих ліній на діаграмі у-х 244 Тепловий баланс ректифікаційної колони 246 Глава 9. Екстракція 248 9.1. Екстракція в системі "рідина - рідина" 249 Загальна характеристика процесу 249 Вибір розчинника 250 Рівновага в процесах екстракції 251 Статика процесу екстракційного витягу 252 Трикутна діаграма 253 Крива рівноваги на трикутній діаграмі 255 9.2. Кінетичні закономірності процесу екстракції 257 Методи екстракційного поділу 259 9.3. Розрахунок екстракційних процесів 259 Одноступенева (одноразова) екстракція 260 Матеріальний баланс екстракції 263 Багатоступенева екстракція з перехресним потоком розчинника 264 Багатоступенева екстракція з протитечією розчинника 266 9.4. Класифікація і типові конструкції екстракцій них апаратів 268 Східчасті екстрактори 269 Змішувально-відстойні екстрактори 269 Диференційно-контактні апарати 273 Розпилювальні екстракційні колони 274 Насадкові екстрактори 278 Екстрактори із сітчастими тарілками 279 Колонні апарати з механічним перемішуванням фаз 283 Роторно-дисковий екстрактор 283 Колонний змішувально-відстойний екстрактор 284 Пульсаційні екстрактори 285 9.5. Екстракційні установки 287 Глава 10. Адсорбція й іонний обмін 289 10.1. Загальні зведення 289 10.2. Промислові адсорбенти та іоніти 290 10.3. Фазова рівновага при адсорбції 291 Типи ізотерм адсорбції 293 Теплість адсорбції 296 Матеріальний баланс адсорбції 296 10.4. Швидкість адсорбції. 297 Принципові схеми адсорбційних процесів 298 Розрахунок адсорбції в нерухомому прошарку адсор- бенту 299 Розрахунок адсорбції в прошарку адсорбенту, що ру- хається 302 Десорбція 304 10.5. Типові конструкції адсорберів 304 Адсорбери з нерухомим прошарком адсорбенту 304 Адсорбери з прошарком адсорбенту, що рухається .... 307 Апарати з механічним транспортуванням адсорбенту 308 Адсорбери з псевдорідинним прошарком адсорбенту 309 10.6. Іонообмінні процеси 312 Глава 11. Сушіння 314 11.1 Загальні зведення 314 11.2. Основні фізичні властивості вологого газу 315 11.3. Рівновага в процесах сушіння 318 11.4. Обладнання і принцип дії сушарок 322 Конвективні сушарки 323 Сушарки з нерухомим або щільним прошарком мате- ріалу, що рухається 323 Конвективні сушарки з перемішуванням прошарку матеріалу 326 Конвективні сушарки зі зваженим прошарком ма- теріалу 327 Контактні сушарки 331 11.5. Матеріальний і тепловий баланс сушіння 333 Матеріальний баланс конвективного сушіння 333 Тепловий баланс сушіння 334 Побудова процесу сушіння на діаграмі Н-х 337 Тепло- і масообмін між повітрям і матеріалом при су- шінні 340 Рушійна сила процесу сушіння 341 11.6. Кінетика сушіння 343 11.7. Масоперенос при сушінні 345 Інтенсифікація процесів сушіння 350 Глава 12. Кристалізація 351 12.1. Характеристика кристалів і засоби проведення процесів кристалізації 351 12.2. Рівновага при кристалізації 354 12.3. Матеріальний і тепловий баланси при кристалізації 357 12.4. Кінетика кристалізації 360 12.5. Обладнання і принцип дії кристалізаторів 362 Поверхневі кристалізатори 363 Об'ємні кристалізатори 364 Глава 13. Процеси мембранного поділу сумішей 369 13.1. Сутність процесу мембранного поділу сумішей 369 13.2. Мембрани 373 13.3. Кінетика процесів мембранного поділу сумішей 374 13.4. Вплив різноманітних чинників на процес мембранного поділу сумішей 376 13.5. Апарати для мембранного поділу сумішей 378 Розрахунок апарата з напівпроникливою мембраною 383 Схема установки з мембранними апаратами 385 Список літератури 386