70. Разделение неоднородных систем в поле сил тяжести. Конструкции аппаратов гравитационного разделения.

К основным видам осаждения относятся осаждения под действием сил тяжести-отстаивание; осаждение под действием центробежных сил – циклонный процесс и осадительное (отстойные) центрифугирование; отчистку газов в электрическом поле.

Отстаивание применяют в промышленности для сгущения суспензий или классификации суспензий по фракциям частиц твердой фазы, для грубой отчистки газов от пылей и для разделения эмульсий. Ввиду малой движущей силы(силы тяжести) в процессе отстаивания возможна с достаточной эффективностью отделять только крупные частицы. Однако отстаивание- это наиболее простой и дешевый процесс среди гидродинамических, поэтому его часто используют для первичного разделения, что удешевляет последующее окончательное разделение гетерогенной смеси более сложными способами.

При осаждении капель жидкости в жидкой среде благодаря внутренней циркуляции в капле скорость движения капли может быть на 50% выше, чем скорость твердой сферической частицы эквивалентного диаметра. При загрязнение капель примесями или в присутствии поверхностно-активных веществ тенденция к циркуляции сильно снижается; скорость осаждения таких капель, называемых «жесткими», следует рассчитывать по уравнениям, полученным для твердых частиц. В случаи чистых капель скорость осаждения возрастает с увеличением размера капли только до определенно ( критического) значения их эквивалентного диаметра dкр (размер капель d выражается как диаметр сферы, объём которой равно велик объему капли). Капли с d>dкрв процессе осаждения периодически меняют свою форму и называются, поэтому осциллирующими.

71.Расчет скорости осаждения и уноса.

Осаждение–это выделение в виде твердого осадка из газа (пара), раствора или расплава одного или нескольких компонентов. Для этого создают условия, когда система из исходного устойчивого состояния переходит в неустойчивое и в ней происходит образование твердой фазы. Осаждение из пара (десублимация) достигается понижением температуры (напр., при охлаждении паров иода возникают кристаллы иода) или химических превращений паров, к которому приводят нагревание, воздействие радиации и т.д.

Скорость осаждения Wос можно найти из условия равенства сил, движущей частицу, и силы сопротивления среды:

((1)

Откуда (2)

Скорость уноса или скорость свободного витания

Скорость газового потока, при которой гидродинамическое давление, создаваемое потоком на поверхности единичной твёрдой частицы, становится равным её весу, называется скоростью витания. Когда скорость потока превысит скорость витания, начинается совместное восходящее движение газового потока и твёрдой частицы.

((1)

Откуда (2)

72.Регенеративные и смесительные теплообменники

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопроводного мате риала, а в смесительных аппаратах тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред.

Смесительные теплообменники проще по конструкции чем поверхностные: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоноситель попеременно соприкасается с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется.

Регенеративные теплообменники  Регенеративные теплообменники обычно состоят из двух аппаратов цилиндрической формы, корпуса которых заполняют насадкой (в виде гофрированной ленты, структурированных листов металла, регулярной насадки и др.материалов). Эта насадка попеременно нагревается при соприкосновении с горячим теплоносителем, затем, соприкасаясь с холодным теплоносителем, отдает ему свою теплоту.    В период нагрева насадки через аппарат 1 пропускают горячий газ, который охлаждается и поступает на дальнейшую переработку, а через другой аппарат 2 – холодный газ, отнимающий теплоту у насадки, разогретый в предыдущем цикле. Каждый цикл, таким образом, состоит из двух периодов: разогрева насадки и её охлаждения. Переключение аппаратов после каждого периода нагревания и охлаждения, длящегося обычно по нескольку минут, происходит автоматически с помощью клапанов 3 и 4. 

Схема работы генераторов с неподвижной насадкой 1, 2 – регенеративные теплообменники с насадкой, 3, 4 – клапаны, I и II – холодный и горячий теплоносители.

Смесительный теплообменник

В смесительных теплообменниках процесс теплообмена сопровождается перемешиванием теплоносителей, т.е. они непосредственно соприкасаются друг с другом. Поэтому, смесительные теплообменники называются также контактными. Процесс теплообмена в таком аппарате имеет стационарный характер и сопровождается испарением жидкости.

Смесительный теплообменник целесообразно использовать для таких теплоносителей, которые легко разделить после теплообменного аппарата. Например, такой парой теплоносителей является вода и воздух.

Наиболее важным фактором в рабочем процессе смесительного теплообменного аппарата является величина поверхности соприкосновения теплоносителей, которая зависит от степени дробления жидкости.

Для увеличения поверхности теплообмена на пути движения теплоносителей можно разместить насадку, которая представляет собой слой кускового материала (например, куски керамики, кокса и т.п.), или деревянные решетки. Пленка жидкости на поверхности насадки представляет собой дополнительную поверхность контакта, которая иногда может быть основной поверхностью теплообмена.

Из трех рассмотренных выше видов теплообменников наиболее широкое и разностороннее применение находят рекуперативные теплообменники.