Otvety_yavlenia1

где S - площадь поперечного сечения аппарата, заполненного зернистым слоем на высоту H.

Смоченный периметр П каналов зернистого слоя вычисляется делением общей поверхности частиц, равной боковой поверхности образуемых ими каналов, на их среднюю длину l:

Тогда:
В уравнение зернистого слоя входит действительная скорость жидкости	в

лах зернистого слоя, которую трудно найти. Поэтому её выражают через так

ваемую фиктивную скорость			, которая имела бы место, если бы в аппарате
тствовал	зернистый	слой:	.	легко определяется		из уравнения
ода	.
При расчёте пренебрегают кривизной каналов, т.е.					(длина каналов равна
оте слоя).
Запишем	уравнение	ЗС с	учётом	приведённых	выше	зависимостей:

27.Основное уравнение зернистого слоя. Три состояния зернистого слоя.

, где λ- общий коэффициент сопротивления

А- неподвижное состояние – при небольшой скорости газа, происходит фильтрация через неподвижный слой.

Б- кипящий слой – при достижении критической скорости газа.

В- унос частиц – при достижении скорости уноса.

28. Неподвижное состояние зернистого слоя. Основное уравнение фильтрования.

Неподвижный зернистый слой – фильтрующий слой.

Фильтрование – процесс разделения неоднородных систем с помощью пористых перегородок. Основное уравнение фильтрования

29. Псевдоожиженное состояние зернистого слоя. Перепад давления и его зависимость от фиктивной скорости. Обобщённое критериальное уравнение псевдоожиженного состояния зернистого слоя.

Псевдоожиженый слой – кипящий. Это масса мелкозернистых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в восходящем потоке жидкости или газа. На графике область от скорости критической до скорости уноса – ПС. Скачок давления – преодоление сил сцепления между частицами.

Основные уравнения:

С целью обобщения

30. Число псевдоожижения. Критическое значение числа псевдоожижения и зависимость его от диаметра. Режимы псевдоожижения.

Число псевжоожижения характеризует состояние ПС и интенсивность перемешивания частиц.

, где ω – фиктивная рабочая скорость.

Оптимально n=2. При увеличении n в слое образуются пузыри газа, которые увеличиваются и прорываются сквозь слой, унося с собой частицы.

А – прорыв газовых пузырей, Б – поршневое псевдоожижение В -каналообразование

31 Классификация процессов гидромеханического разделения. Материальный баланс и параметры работы аппаратов гидромеханического разделения.

Гидромеханические процессы – это процессы в жидкостных или газовых системах, скорость которых определяется законами механики и гидродинамики. Основой гидромеханических процессов является гидростатическое или гидромеханическое воздействие на сырье и материалы. К ним относят процессы транспортирования жидкостей и газов, разделения жидкостных и газовых систем, перемешивания в жидких средах, диспергирования, пенообразования и псевдоожижения, отстаивания, фильтрования, центрифугирования и сепарирования. Движущей силой гидромеханических процессов является перепад давления.

гидромеханическое разделение

осаждение	фильтрование	мокрая очистка газов

Материальный баланс гидромеханических процессов:

Неоднородная система состоит из вещества а (дисперсионной фазы) и взвешенных

вней частиц вещества b (дисперсной фазы). , , – масса исходной смеси, осветленной жидкости и получаемого осадка, кг; , ,, – содержание вещества b

висходной смеси, осветленной жидкости и осадке, массовые доли.

При отсутствии потерь уравнения материального баланса имеют вид:

–по общему количеству веществ

–по дисперсной фазе (веществу b)

Масса осветленной жидкости , и масса осадка :

Параметры работы аппаратов гидромеханического разделения:

При осаждении:

-температура подложки

-удельная мощность

-рабочее давление

-концентрация

При фильтровании:

Основными параметрами фильтров, которые могут варьироваться как при выборе

фильтра, так и в процессе эксплуатации, является:

-гидравлическое сопротивление,

-скорость фильтрации,

-периодичность регенерации.

При мокрой очистки газов:

Температура очищаемого газа Расход по газу Расход по воде

32. Отстаивание. Производительность отстойника. Конструктивные схемы

отстойников.

Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешивании в жидкости или газе тв или жид частиц отдел-ся от сплошной фазы под действием силы тяжести, сил инерции и электростатических сил. Осаждение происходящее под действием силы тяжести наз отстаиванием. Движушей силой является разность плотностей. Чем больше разность плотностей тем процесс отстаивания лучше. В основном отстаивание прим для предварительного грубого разделения неоднородных систем. Отстаивание явл более дешевым процессом, чем др процессы разделения неоднородных систем. Отстаивание часто используют в качестве первичного процесса разделения стремясь возможно большее кол-во тв вещества и сплошной фазы. Отстаивание проводят а аппаратах наз отстойниками.

Производительность отстойника определяется в основном скоростью осаждения и величиной поверхности осаждения.

F=Vосв/w или F=G/ ρw– поверхность осаждения Vосв – обьем осветленной жидкости

w – скорость ρ – плотность

G – масса осветленной жидкости

V=(1/18)g*((p1-p2)/КПД)*d2 – Скорость осаждения частиц под действием силы тяжести

Конструктивные схемы отстойников:

33. Отстойное центрифугирование. Производительность отстойной центрифуги. Фактор разделения. Мощность привода отстойной центрифуги.

Процесс отстойного центрифугирования по существу аналогичен процессу отстоя, проводимому при спокойном состоянии осветляемой жидкости, с той лишь разницей, что в первом случае твердая фаза выделяется под влиянием центробежной силы, развивающейся при вращении барабана, внутри которого она находится, во втором – под действием силы тяжести при спокойном ее состоянии.

С помощью данного выражения можно рассчитать производительность данной центрифуги по суспензии или же подобрать центрифугу, обеспечивающую требуемую производительность.

Эффективность

центрифуг

оценивают

по

величине

фактора

разделения , где - наибольший внутренний радиус ротора, - ускорение свободного падения.

По фактору разделения центрифуги бывают нормальные (Rp < 3500), сверхцентрифуги (Rp >3500). Мощность электродвигателя отстойной центрифуги:

Nдв = ,

Где – КПД передаточного устройства Nт – Полный расход мощности

34. Циклонный процесс. Конструктивные схемы циклонов. Параллельное и последовательное соединение циклонов. Оптимальный диапазон работы циклонов.

Циклон — представляет собой цилиндр с конусом в нижней части. В центре этого цилиндра расположен внутренний цилиндр. Загрязненный воздух поступает сбоку в пространство между цилиндрами, и под влиянием центробежной силы частицы пыли прижимаются к внутренней стороне наружного цилиндра и оседают в его конусообразной части. Очищенный воздух удаляется в атмосферу через внутренний цилиндр используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки — (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклонный процесс получил свое название от циклонов – аппаратов для разделения пылен. Позднее начали использовать работающие по тому же принципу аппараты для разделения суспензий гидроциклоны. Применяют циклонный процесс и для отделения газа от капель жидкости.

Прямоточный циклон с обратным

Схема циклонной камеры (циклона): 1 –

потоком воздуха, поступающего через тангенциальные

пылённый газ; 2 – чистый газ; 3 – зоны	сопла: 1 – вход
сокой концентрации пыли; 4 – конус; 5 –	запылённого газа; 2 – выход чистого
ласть вихревого ядра; 6 – выгрузка пыли.	газа; 3 – вход вторичного
	газа; 4 – выход пыли.

Парралельное подключение	Последовательное подключение

Эффективность работы циклона определяется оптимальной геометрической его формой и оптимальной скоростью газов, очищаемых в циклоне.

35. Инерционная и мокрая очистка газов. Основные положения теории процессов.

Инерционный способ очистки газа (воздуха), основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц.

Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в инерционный пылеуловитель, в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха).

Конструкция: Конструктивно инерционные пылеуловители представлены жалюзийными решетками, зигзагообразными отделителями.

Эффективность: инерционный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Промывочный способ очистки газа (воздуха), осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока газа (воздуха).

Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток газа (воздуха) движется с высокой скоростью, дробиться на мелкие капли (мелкодисперсную взвесь) обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем.

Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными

пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости (воды).

36. Фильтрование. Скорость фильтрования. Движущая сила процесса фильтрования. Основное уравнение процесса фильтрования. Конструктивные схемы фильтров.

Фильтрованием называют процессы разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок, которые задерживают одни фазы этих систем и пропускают другие. В промышленности фильтрованием разделяют суспензии и очищают газы от взвешенных в них твердых частиц. Аппараты, на которых осуществляется процесс фильтрования, называют фильтрами. Фильтры отличаются большим разнообразием конструктивного исполнения.

	Скорость фильтрования: ф			Р	,
			( r0	x 0 q R фп )

где x 0 - объем осадка, получаемого при прохождении 1м3 фильтрата, [М3/М3]. r0 - удельное сопротивление осадка, [1/м2].

R ф . п . - сопротивление фильтровальной перегородки,[1 /М].

q - объем фильтрата, полученный с 1м2 фильтровальной поверхности,

[м3\м2];

Для движения жидкости в порах осадка и фильтрующей перегородки необходимо создать перепад давления над и под фильтрующей перегородкой.

Перепад давления над и под фильтрующей перегородкой является движущей силой процесса и создается за счет разряжения под фильтрующей перегородкой (вакуумфильтры) или создания давления над фильтрующей перегородкой (фильтры под давлением).

Объем фильтрата, получаемый за малый промежуток времени с единицы поверхности фильтра, прямо пропорционален разности давлений и обратно

пропорционален вязкости фильтрата и общему сопротивлению осадка и перегородки:

	1		dV		P	, (1)
	S		d		( R ос R фп )

где

	1		dV		dq	ф - скорость фильтрования, [м/сек];
	S		d		d

V - общий объем полученного фильтрата, [м3]; S - поверхность фильтрования, [м 2];

q V - объем фильтрата, полученный с 1м2 фильтровальной поверхности,

S

[м3\м2];

- продолжительность фильтрования, [сек];

P - разность давления, [Н/м2];

- коэффициент	динамической вязкости		фильтра, [ Н сек / м 2 ];
R ос - сопротивление		слоя осадка, [1/м];
R ф . п . - сопротивление		фильтровальной перегородки,[1 /М].
Уравнение (1)	является основным уравнением фильтрования.

В простейшем случае фильтр для разделения суспензии представляет собою сосуд, разделенный пористой фильтровальной перегородкой на две полости: А и Б (рис. 1). Суспензия помещается в полость А и между полостями А и Б создается разность давлений, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, а твердые частицы задерживаются на ней и суспензия разделяется на влажный осадок и чистый фильтрат. Такой процесс разделения суспензии называется фильтрованием с образованием осадка. Иногда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются там, не образуя осадка. Такой процесс фильтрования называется фильтрованием с закупориванием пор. Возможен и промежуточный вид фильтрования, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и одновременно образуют на ней слой осадка.

Разность давлений между полостями фильтра А и Б можно создавать за счет сообщения полости А с источником сжатого газа (при этом суспензия в полость А подается периодически), путем непрерывной подачи суспензии в полость А с помощью насоса или путем создания вакуума в полости Б.

Рис.1. Схема устройств фильтра

37. Режимы фильтрования. Уравнение фильтрования при постоянном перепаде давления. Константы фильтрования. Определение констант фильтрования.

Для преодоления гидравлического сопротивления необходимо создание перепада давления (вакуума под фильтровальными перегородками или избыточного давления над ней). На практике встречаются следующие режимы фильтрования:

1)при = const (разделение под вакуумом, под давлением, при подаче суспензии центробежным насосом, производительность которого значительно превышает производительность фильтра);

2)при v = const (подача суспензии объемным насосом);

3)при непрерывно изменяющихся и v (подача центробежным насосом).

Уравнение фильтрования при постоянных разности давлений.

Режим постоянной разности давлений обеспечивается в вакуумных фильтрах, когда пространство под фильтровальной перегородкой соединено с источником вакуума, или в фильтрах работающих под давлением сжатого воздуха. В этом случае в процессе фильтрования высота слоя осадка на фильтре возрастает со временем, в соответствии с этим повышается сопротивление фильтрованию и снижается скорость фильтрования, т.е. объем получаемого фильтрата. Скорость фильтрования для этого случая запишется в дифференциальной форме в виде:

Скорость фильтрования для этого случая запишется в дифференциальной форме в виде: