Решение.

Диаметр аппарата рассчитывается по уравнению расхода.

Рабочая скорость воздуха в аппарате здесь в 2 раза больше скорости начала псевдоожижения, то есть:

.

Объёмный расход воздуха через аппарат в рабочих условиях:

.

Искомый диаметр аппарата: .

Задача 42.

Определить гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя высотой 200 мм в рассмотренном выше аппарате.

Решение.

Гидравлическое сопротивление слоя:

.

В левой части уравнения неизвестна высота неподвижного слоя h_o, в правой части неизвестна порозностьпсевдоожиженногослоя.

Порозность псевдоожиженного слоя рассчитаем по известной формуле:

.

Критерий Рейнольдса в рабочих условиях:

. (Иначе:.)

Тогда: .

В таком случае сопротивление псевдоожиженного слоя:

Семинар 14.

Задача 43.

Определить диаметр непрерывно действующего отстойника для выделения солевого шлама из щёлока и производительность насоса для отвода шлама при следующих условиях:

▫ расход суспензии на 1 отстойник – 350 т/ч;

▫ температура щёлока – 90°С;

▫ плотность щёлока – _L= 1326 кг/м³;

▫ вязкость щёлока – μ_L= 0,52 мПа∙с;

▫ начальная концентрация суспензии – 25% (масс.);

▫ массовое отношение Ж:Т в шламе, выгружаемом из отстойника – 0,9:1;

▫ допустимое содержание твёрдой фазы в осветлённой жидкости (продукте) – 15 г/(кг продукта);

▫ минимальный эквивалентный диаметр частиц – d_o= 75 мкм;

▫ плотность частиц соли – _S= 1990 кг/м³;

▫ форма частиц – угловатая.

Определить также скорость свободного оседания шарообразных частиц данного размера в указанной жидкости.

Решение.

Решение задачи начнём с определения производительности насоса.

Производительность насоса– этообъёмный расходперекачиваемой среды, в данном случае – шлама (осадка).

Решаем уравнения материальных балансов:

Здесь:

;

w_сусп= 0,250 кг/кг;

;

w_пр= 0,015 кг/кг.

Таким образом, массовый расход получаемого осадка:

.

Для определения объёмного расхода осадка рассчитаем его плотность:

,

Следовательно, объёмный расход осадка (шлама): .

Попутно определим:

массовый расход осветлённой жидкости (продукта)

;

плотность осветлённой жидкости ;

объёмный расход этой жидкости .

Далее определим скорость свободногооседанияшарообразныхчастиц данного размера в указанной жидкости.

Для данной двухфазной системы критерий Архимеда:

.

Режим осаждения частиц – ламинарный, так как Ar< 36.

Тогда .

Откуда скорость свободного оседания шарообразных частиц:

.

Для расчёта диаметра аппарата требуется знать фактическую скорость оседания частиц.

Оценим, надо ли учитывать стеснённыеусловия осаждения частиц, для чего определим объёмную долю твёрдой фазы в исходной суспензии:

Доля объёма, занятого жидкостью в исходной суспензии:

.

С учётом фактических условий осаждения:

.

Скорость стеснённого оседания частиц:

.

С такой скоростью осаждались бы шарообразные частицы.

Для частиц не шарообразной формы следует учесть коэффициентформы:

◦ округлые частицы — = 0,77;

◦ угловатые частицы — = 0,70;

◦ продолговатые частицы — = 0,62;

◦ пластинчатые частицы — = 0,46.

В таком случае, реальная скорость оседания солевых частиц:

.

Необходимая площадь поверхности осаждения: ;

Диаметр аппарата: .

Фактически в цехе Солигорского предприятия установлены отстойники типа Брандес диаметром 9 м.

Задача 44.

Определить основные размеры (длину l, ширину b, высоту h) полой осадительной камеры для очистки газа от пыли при следующих условиях:

▫ расход газа – 4710 м³/ч (в пересчёте на норм. условия!);

▫ температура газа – 40 °С;

▫ плотность газа – _G = 0,8 кг/м³;

▫ вязкость газа – μ_G = 20 мкПа∙с;

▫ эквивалентный диаметр частиц – d_o = 25 мкм;

▫ плотность твёрдых частиц – _S = 2937 кг/м³;

▫ максимально допустимая скорость газа в камере (во избежание пылеуноса) v_пр = 0,25 м/с;

▫ осаждение происходит при стеснённых условия;

▫ скорость стеснённого осаждения частиц принять равной 40% от скорости свободного осаждения эквивалентного шара.