- •Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
- •Задача 43.
- •Система уравнений материального баланса:
- •Массовый расход осветлённой жидкости (продукта):
- •Объёмная доля твёрдой фазы в суспензии:
- •Где φ – коэффициент формы (не путать с фактором формы ψ !) ◦
- •Задача 44.
- •При рабочих условиях объёмный расход газа:
- •Действительная скорость оседания по условию задачи равна 40% от скорости свободного осаждения сферических
- •Задача 45.
- •При заданном времени разделения надо знать скорость оседания частицы, которая в общем случае
- •В то же время: v dr
- •С учётом этого:
- •Здесь могла быть Ваша реклама
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
Семинар 14.
Осаждение.
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 – μL = 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 – do = 75 мкм;
▫плотность частиц соли – S = 1990 кг/м3;
▫форма частиц – угловатая.
Определить также скорость свободного оседания шарообразных частиц данного размера в указанной жидкости.
Система уравнений материального баланса:
|
|
|
mсусп |
mос |
mпр , |
w m |
w m w m . |
|
сусп |
сусп |
ос ос пр пр |
Массовые доли: wсусп = 0,250 кг/кг;
wкг/кгmS
oc moc
wпр = 0,015 кг/кг.
Массовый расход осадка (шлама):
m m wсусп wпр ос сусп wос wпр
|
|
|
|
|
wi |
|
|
|
|
|
|
Плотность осадка (шлама): |
пр |
|
|
||
|
|
i |
|||
|
|
|
|
|
1
Объёмный расход осадка (шлама):
Vпр mпрпр
Массовый расход осветлённой жидкости (продукта):
тпр тсусп |
тос 350000 160960 189040 кг/ч |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
wi |
1 |
|
||||||||||
Плотность продукта: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
пр |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mпр |
|
|||||||||
Объёмный расход продукта: |
Vпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
пр |
|
||||||||||||||||||||
Критерий Архимеда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
d 3 g 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ar |
|
o |
L |
S |
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим ламинарный, т.к. Ar < 36.
Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц:
Reо 18Ar
Скорость свободного осаждения угловатых частиц:
vо Reо L
do L
Объёмная доля твёрдой фазы в суспензии:
wсусп
сусп |
|
|
|
S |
|
|
|
||
|
wсусп |
|
1 |
wсусп |
|
||||
|
|
S |
|
|
|
L |
|
Поразность суспензии (доля объёма, занятого жидкостью):
1
Критерий Рейнольдса для стеснённого осаждения сферических частиц:
Reо, ст |
|
Ar 4,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ar 4,75 |
|
||
18 0,6 |
|
Скорость стеснённого осаждения сферических частиц: |
||
vо, ст |
Reо, ст L |
|
do L |
||
|
Скорость стеснённого осаждения угловатых частиц:
v |
v |
|
о, ст |
о, ст |
|
Где φ – коэффициент формы (не путать с фактором формы ψ !) ◦ округлые частицы — = 0,77; ◦ угловатые частицы — = 0,70;
◦ продолговатые частицы — = 0,62; ◦ пластинчатые частицы — = 0,46.
Площадь поверхности осаждения:
|
|
mпр |
|
A |
|
|
|
|
пр |
v |
|
|
|
о, ст |
Диаметр аппарата:
D |
|
A |
|
/ 4 |
|
||
|
|
|
Задача 44.
Определить основные размеры (длину l, ширину b, высоту h) полой осадительной камеры для очистки газа от пыли при следующих условиях:
•высота камеры составляет 2/3 от её ширины;
•расход газа – 4710 м3/ч (в пересчёте на норм. условия!);
•температура газа – 40°С;
•плотность газа – G = 0,8 кг/м3;
•вязкость газа – μG = 20 мкПа∙с;
•эквивалентный диаметр частиц – do = 25 мкм;
•плотность твёрдых частиц – S = 2937 кг/м3;
•максимально допустимая скорость газа в камере (во избежание пылеуноса) vпр = 0,25 м/с;
•осаждение происходит при стеснённых условия;
•скорость стеснённого осаждения частиц принять равной 40% от скорости свободного осаждения эквивалентного шара.
При рабочих условиях объёмный расход газа:
V Vo T To
Площадь поперечного сечения аппарата: |
|||||||||
|
|
2 |
|
V& |
|||||
S b h |
b b |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||||
|
|
3 |
|
vпр |
|||||
Критерий Архимеда: |
|
|
|
|
|
||||
|
d 3 |
g 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Ar |
o |
G |
|
S |
|
G |
|
|
|
|
G2 |
G |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Режим ламинарный, т.к. Ar < 36.
Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц:
Reо 18Ar
Скорость свободного осаждения сферических частиц:
vо Reо G
do G
Действительная скорость оседания по условию задачи равна 40% от скорости свободного осаждения сферических частиц:
v |
0,4 v 0,4 0,05 0,02 м/с |
|
|
o, ст |
o |
|
|
|
|
|
|
Площадь поверхности осаждения: A |
|
V |
|
|
v |
||
|
|
|
|
|
|
|
o, ст |
Длина камеры: l bA
Максимальное время пребывания частиц в аппарате: tпр vl
пр
Максимальное время оседания частиц: t h
o v o, ст
Для уменьшения длины камеры установим 9 полок:
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
b N |
1 |
l |
|
|
|
|||
A l |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
b N |
1 |
Задача 45.
Для осаждения твёрдых частиц диаметром 3 мкм и плотностью 1100 кг/м3 из водной суспензии при 20 °С используется центрифуга с ротором диаметром 0,4 м. Центрифуга периодического действия заполняется суспензией до половины её объёма.
Определить такую частоту вращения ротора, при которой разделение могло бы быть осуществлено за 10 минут.