Приклади розрахунку
Приклад 1. Розрахувати основні параметри барабанного вакуум–фільтра. Вихідні дані для визначення поверхні фільтрування: продуктивність вакуум–фільтра G = 2,2 м3/год; концентрація сухих речовин в суспензії с1 = 0,3 кг/кг; концентрація сухих речовин в мокрому осаді с2 = 0,65 кг/кг; густина фільтрату ρ1 = 1,3∙103 кг/м3; густина сухого осаду ρ2 = 2,8∙103 кг/м3; динамічна в’язкість фільтрату і промивної рідини ц = 0,915∙10 6 (кг∙хв)/м2; ваговий питомий опір шару осаду r1 = 1,76∙1011 м/кг; загальний тиск фільтрування і промивання фільтра р = 5,5∙103 кг/м2; опір фільтрувальної перегородки R2 = 0; питомі витрати промивної рідини на одиницю маси вологого осаду а = 0,5 л/кг; товщина осаду на перегородці δ = 1 см; кількість фільтрувальних секцій n1 = 20, кількість секцій допоміжних зон n2 = 5.
Розв’язання. 1. Визначаємо допоміжні величини:
а) Кількість сухого осаду, що зібрався на фільтрувальній перегородці при проходженні через неї одиниці об’єму фільтрату:
кг/м3.
б) Об’єм осаду в 1 м3 фільтрату:
м3/м3.
в) Густина вологого осаду:
кг/м3
г) Коефіцієнт:
хв/м2.
д) Об’єм промивної рідини:
м3/м2.
2. Визначаємо об’єм суспензії, яку спроможний пропустити фільтр:
м3/м2.
3. Визначаємо термін фільтрування суспензії при R2 = 0:
хв.
4. Визначаємо тривалість промивання осаду:
хв.
5. Визначаємо повний цикл фільтрування суспензії:
хв.
6. Визначаємо частоту обертання барабана вакуум–фільтра:
об/хв.
7. Визначаємо поверхню фільтрування:
м.
До установки приймаємо стандартний вакуум–фільтр з поверхнею фільтрування F = 20 м2.
Приклад 2. Вихідні дані для розрахунку потужності приводу фільтра з поверхнею фільтрування F = 20 м2: діаметр барабана В = 2,6 м; довжина барабана L = 2,6 м; діаметр цапф фільтра d = 440 мм; маса барабана Q = 10∙m; площа тертя торця вала f = 0,06 м2; кількість розподільних головок z = 2; питомий опір зрізання осаду р = 7000 кг/м2; тиск головки на торець вала рa = 36000 кг/м2; коефіцієнт тертя f1 = 0,2; коефіцієнт тертя головки об торець вала f2 = 0,2; радіус тертя торця вала r = 0,2 м; коефіцієнт тертя в підшипниках f3 = 0,1; к.к.д. приводу η = 0,6.
Розв‘язання. Визначаємо момент опору від неврівноваженості шару осаду:
кг∙м.
2. Визначаємо момент опору зрізанню осаду:
кг∙м.
3. Визначаємо момент опору від тертя торця вала об розподільну головку:
кг∙м.
4. Визначаємо момент опору від тертя в підшипника :
кг∙м.
5. Загальна сума моментів опору складає:
М = М1 + М2 + М3 + М4 =97,4 + 47,5 + 173 + 220 = 537 кг∙м.
6. Визначаємо потужність електродвигуна для приводу фільтра:
кВт.
7. При максимальному навантаженні і найбільшій частоті обертання барабана nmах = 2 об/хв., потужність електродвигуна для приводу буде:
кВт.
Контрольні завдання
За вихідними даними, приведеними в табл. 1, розрахувати повний цикл фільтрування суспензії, поверхню фільтрування та частоту обертання барабана вакуум–фільтра, а за даними, приведеними в табл. 5.5, визначити потужність для приводу барабана.
Умовні позначення, приведені в таблиці 5.5.
G – продуктивність вакуум–фільтра, м3/год;
с1 – концентрація сухих речовин в суспензії, кг/кг;
с2 – концентрація сухих речовин в мокрому осаді, кг/кг;
ρ1 – густина фільтрату, кг/м3;
ρ2 – густина сухого осаду, кг/м3;
μ
– динамічна в’язкість фільтрату і
промивної води, 
r1 – загальний ваговий питомий опір шару осаду, м/кг;
р – загальний тиск фільтрування і промивання фільтра, кг/м2;
R2 – опір фільтрувальної перегородки, кг/м2;
а – питомі витрати промивної рідини на одиницю маси вологого осаду, л/кг;
δ – товщина осаду на перегородці, см;
n1 – кількість фільтрувальних секцій;
n2 – кількість секцій допоміжних зон.
Таблиця 5.5.
|
Варіант |
G, м3/год |
C1, кг/кг |
С2, кг/кг |
ρ1∙103, кг/м3 |
ρ1∙103, кг/м3 |
μ1∙103
|
r1∙1011, м/кг |
p∙103, кг/м2 |
R2 |
a, л/кг |
δ, см |
n1 |
n2 |
|
1 |
2,3 |
0,25 |
0,58 |
1,15 |
2,0 |
0,85 |
1,2 |
4,5 |
0 |
0,2 |
0,8 |
15 |
2 |
|
2 |
2,5 |
0,27 |
0,6 |
1,17 |
2,2 |
0,87 |
1,3 |
4,7 |
0,01 |
0,3 |
0,9 |
17 |
3 |
|
3 |
2,7 |
0,3 |
0,62 |
1,19 |
2,3 |
0,9 |
1,4 |
4,5 |
0,03 |
0,35 |
0,97 |
18 |
1 |
|
4 |
3,0 |
0,32 |
0,65 |
2,0 |
2,5 |
0,92 |
1,5 |
4,9 |
0,04 |
0,4 |
1,0 |
18 |
2 |
|
5 |
3,2 |
0,35 |
0,7 |
2,0 |
2,7 |
0,95 |
1,6 |
5,0 |
0 |
0,5 |
0,95 |
20 |
3 |
|
6 |
3,5 |
0,35 |
0,6 |
2,2 |
3,0 |
0,93 |
1,25 |
4,7 |
0,05 |
0,6 |
1,2 |
20 |
3 |
|
7 |
3,8 |
0,3 |
0,75 |
1,25 |
2,0 |
1,0 |
1,35 |
4,2 |
0,07 |
0,25 |
1,1 |
18 |
2 |
|
8 |
4,0 |
0,25 |
0,6 |
1,3 |
2,2 |
0,9 |
1,3 |
4,8 |
0,02 |
0,3 |
1,3 |
22 |
2 |
|
9 |
4,5 |
0,33 |
0,62 |
1,18 |
2,25 |
0,87 |
1,45 |
5,0 |
0,03 |
0,3 |
1,0 |
18 |
1 |
|
10 |
5,0 |
0,35 |
0,6 |
1,9 |
2,5 |
0,95 |
1,35 |
4,75 |
0,05 |
0,2 |
1,1 |
20 |
2 |
|
11 |
2,2 |
0,3 |
0,62 |
1,2 |
1,9 |
0,9 |
1,1 |
4,6 |
0,06 |
0,5 |
1,5 |
16 |
2 |
|
12 |
5,2 |
0,37 |
0,63 |
2,1 |
2,6 |
1,0 |
1,2 |
4,4 |
0,02 |
0,65 |
1,92 |
18 |
3 |
|
13 |
3,3 |
0,25 |
0,72 |
1,19 |
2,0 |
0,91 |
1,24 |
4,7 |
0,04 |
0,32 |
0,95 |
20 |
2 |
|
14 |
3,7 |
0,37 |
0,65 |
2,1 |
2,5 |
0,98 |
1,42 |
4,0 |
0,05 |
0,4 |
1,1 |
17 |
2 |
|
15 |
4,0 |
0,3 |
0,62 |
1,35 |
1,95 |
0,85 |
1,32 |
4,2 |
0,03 |
0,22 |
1,7 |
18 |
2 |
|
16 |
3,5 |
0,27 |
0,65 |
2,0 |
2,7 |
0,95 |
1,2 |
4,5 |
0,02 |
0,5 |
0,97 |
18 |
4 |
|
17 |
4,0 |
0,3 |
0,5 |
1,5 |
2,5 |
0,85 |
1,2 |
4,3 |
0,01 |
0,4 |
1,5 |
20 |
3 |
Література
1. Машины и аппараты химической промышленности./Под ред. И. И. Чернобыльского. – М.–Киев: Машгиз, 1962. – 521 с.
2. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. / Под ред. В. Н. Стабникова. – Киев: «Вища школа», 1982. – 198 с.
3. Конструирование и расчет машин химических производств./Под ред. Э. Э. Кольмана–Иванова. – М.: Машиностроение. – 1985. – 408 с.
4. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості / І. С. Гулий, М. М. Пушанко, Л. О. Орлов та ін. / За ред. акад. Гулого І. С. –Вінниця: Нова Книга, 2001.–576 с.