книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

У = | а 2 ,

(5-89)

где

| — показатель эффективности работы центрифуги, его находят

по обобщенной формуле

S = A ( F r 4 ) - 4 R e ^ ( - ^ ) 2 ,

(5-89а)

V2

где

Fr 4

= ^,^ 3

— критерий Фруда для поля

центробежных сил;

г.

^Рж

•• г. -

Ren=—

критерии Реинольдса;

2ял0Цж

симплекс Архимеда для жидкости в барабане.

V=A]/^(R2-rl)L^m,

(5-90)

где А—коэффициент,

характеризующий сопротивление

осадка.

Производительность лабораторной центрифуги (для нее все ве­

личины обозначены

индексом «л») определяют по уравнению

У,=АЛ

/ 2 л * ( / ? л - / & ) М * п „ т ) . 1 .

(5-91)

Разделив уравнение (5-90)

на

(5-91), находим производительность

промышленной центрифуги за один цикл:

,0л)

і-л (W) . i

(5-92)

Продолжительность питания находят по формуле:

т п и т = Т ц + т в ы г ,

(5-93)

где т ц — время центрифугирования;

тВыг — время выгрузки

осадка.

действия можно

Производительность

центрифуг непрерывного

найти по формуле

v -

v

- Y % t t ± -

<5-s4>

Производительность

промышленных

центрифуг

по осадку рас­

считывают из выражения

G^On~-

лфек.

(5-95)

для отстойных центрифуг

Д _ Д \ п

(

(5-104)

/ С = ( А - 5 ) Р ж

R

где А — объемная доля жидкой фазы в суспензии;

А=

Р т в ~ Р с

;

(5-105)

Ртв

Рж

В — объемая доля жидкой

фазы во влажном

осадке;

В=

Р т в ~ Р

о

с .

(5-106)

Ртв

Рж

определяют по фор­

Расход энергии на трение в подшипниках

муле

^ = J

W "

к в т >

( 5 " 1 0 7 )

где

Р — динамическая нагрузка на подшипники;

db — диаметр цапф вала, м;

} — коэффициент трения

(для подшипников

скольжения / ~

«0,01, для подшипников качения

f«0,002).

Динамическая нагрузка на подшипники определяется в зависи­

мости от статической нагрузки mg и фактора

разделения Ф по фор­

муле

P = mg(1+0,0020) к,

(5-108)

где

m — масса загруженного барабана, кг;

g — ускорение силы тяжести, м/сек2.

Расход энергии на трение барабана о воздух (при плотности воз­

духа 1,3 кг/м3) находят из выражения

/V3 =14,7 • \0-*L<a*{ri+$)

кет,

(5-109)

Расход энергии на срез осадка вычисляют по уравнению

а (/?-4-).

где

/ — длина режущей кромки ножа, мм;

фуге, характеристика которой следующая:

Радиус

ротора,

мм

100

Высота

ротора,

мм

75

Полезный объем ротора, л

1,2

Индекс

производительности, м2

20

торе разделения 425 для достижения

влажности

27%

необходим

отжим в течение 5 мин. При длительности

выгрузки

осадка

тВ Ь 1 Г ==

= 1 мин продолжительность

питания

промышленной

центрифуги

т Ш 1 Т можно найти по формуле

(5-93):

Тдит == 5 + 1 = 6 мин.

2. Продолжительность

полного

цикла

центрифугирования со­

ставит:

Т = Тшіт + т ц

+ т в ы г = 6 + 5 + 1 = 12

мин.

3. Продолжительность

питания

лабораторной

центрифуги по

опытным данным составила

9 мин,

количество

фугата при этом

было получено 6,5 л.

Промышленная центрифуга АГ-1800

имеет

следующие

пара­

метры:

Радиус ротуора, мм

900

Полезный объем ротора, л

850

Индекс производительности,

ж2

. . . . . . . . . . . .

2048

4. Производительность

промышленной

центрифуги

рассчиты­

ваем по уравнению (5-92):

Т /

2048 - 0,85 - 6

=

1 4 4 0

Q = - ^ = ^ - = 1 2 0

л\ман=7,2

м*\ч.

Следовательно, для производства

необходимы

три

центрифуги

( 2 0 : 7 , 2 « 3 ) .

= 31,40 м/сек;

масса загруженного

барабана

/п = 500 кг; диаметр

цапфы dB = 0,\ м; коэффициент трения f = 0,005..

Р е ш е н и е .

1. Фактор разделения

центрифуги равен (5-54):

31,42

9

8

5

0,5 • 9,81

0,5 • 9,81

~ и и -

6*

83

А Г

_

50 000-200-0,5

_

50000

_ R

R

1

—

3600 • 204

~~

36 • 204

~ Ь

' Ь К в Т '

/ С

скорость

ротора

v

31,4"

• =

муле (5-10/); угловая

равна со = —=г =

= 62,8 1/сек.

N,=

62,8 • 6850о 0,1

• 0,005

^

5. Принимая

/'о = 0 мм расход энергии на трение барабана о воз­

дух находим по формуле

(5-109):

ном режиме осаждения.

Плотностью

газа пренебречь. Производи­

тельность печи

по газу

Q = 5000 м3/ч.

Плотность

огарковой пыли

р ч = 5000 кг/м3.

Плотность газовой смеси р с м = 0,266

кг/м3.

Задача

4. Выбрать циклон для очистки от огарковой пыли га­

зов печей,

работающих на флотохвостах,

если расход газов

V =

= 10 000 м3/ч, плотность газов р = 1,3 кг/м3.

Принять —^-=550.

Ко­

Задача 6. Рассчитать

батарейный циклон Б Ц для улавливания

пыли из газа, количество

которого Q = 5 м3/сек,

плотность газа р =

= 0,85 кг/м3. Принять Б Ц с

направляющим

аппаратом

«розет­

ка».

Задача 7. Найти эффективность пылеулавливания т] и

гидрав­

лическое сопротивление Ар скруббера Вентури

содорегенеранион­

ного котлоагрегата без учета

сопротивления

циклона. Массовая

производительностью по газу

50 000 м3/ч.

Температура

газа

перед

скруббером 200° С, концентрация

пыли в

газах

по данным

опыт­

ных испытаний

до аппарата

15 г/кг,

после аппарата — 0,2.

Состав

газа в объемных процентах:

14% С 0 2 ; 3% 0 2 ; 60% N 2 и 23% паров

воды.

9 = 1,1 л/кг;

Принять удельный расход воды на орошение

мас­

совую скорость газов 40 кг/сек

• м2;

давление

газов

735 мм

рт. ст.;

сужение

конфузора 30°; угол

раскрытия

диффузора

7°; скорость

газов

в газоходе

15 м/сек;

диаметр

газохода

перед

скруббером di

принять равным диаметру газохода после диффузора di-

Задача 9. Найти минимальный диаметр частиц,

осаждающихся

в отстойнике для белых

щелоков. Плотность взвешенных

частиц

р ч

= 2500 кг/м3,

плотность щелока р щ = 1 1 0 0 кг/м3.

Скорость стеснен­

ного

осаждения

ПУ = 1,8 • 10~5

м/сек.

Концентрация

щелока

С =

=

108г/лЫаОН.

Задача 10.

Плотность

взвешенных, частиц, находящихся

в водег

р = 1800 кг/м3.

Определить

минимальный

диаметр

осаждающихся

в

отстойнике

частиц,

если

скорость

осаждения

частиц

w =

=

0,001. м/сек,

вязкость жидкости

v = 10~6

м2/сек,

плотность

жидко­

сти р = 1000 кг/м3.

Задача 11.

Найти диаметр частиц, осаждающихся

в отстойном

аппарате при критерии Архимеда Аг=7,17. Вязкость жидкости

v =

= 10_ 6 м2/сек;

плотность твердых

частиц р ч = 2000 кг/м3;

плотность

жидкости р ш = 1000 кг/м3.

шарообраз­

Задача 12. Найти скорость свободного осаждения

ных частиц суспензии wCB,

если

скорость

стесненного

осаждения

ш0

= 0,11

мм/сек,

исходная

вода

содержала

450 мг/л.

Плотность

твердой

фазы

р т в = 2000 кг/м3,

плотность

жидкой

фазы

р ж =

=

1000

кг/м3.

Задача 13. Найти скорость стесненного осаждения частиц песка

суспензии, очищаемой в гидроциклоне. Скорость

движения

частиц

на

стенку очистителя без учета

столкновения

с другими

частицами

г£>св = 0,76 м/сек.

Содержание

взвешенных

веществ

в исходной су­

спензии 34,6 мг/л. Плотность взвесей

р т

в = 2000

кг/м3,

плотность

жидкости р,к = 1000

кг/м3.

работы

отстойника

при

Задача

14. Определить эффективность

минимальном эквивалентном

радиусе

улавливаемых частиц 7 мк,

если дисперсный состав и процентное содержание

частиц фракций

взвешенных веществ характеризуется следующими данными:

Эквивалентный

радиус

6,3-7

4,5-6

частиц

25—45 17,5—24 14—17 8-13

Процентное содержание

10,52

36,85

31,6

5,26

5,26

частиц

10,51

Задача

15.

Найти

необходимую

поверхность

отстаивания

пе­

риодического отстойника для

объема

осветленной

жидкости

V —

= 10 м3/ч. Плотность взвесей

р т в = 1 5 0 0 кг/м3,

плотность

жидкости

Рж = Ю00 кг/м3.

Содержание

взвешенных

веществ

в исходной

сус­

пензии 100 мг/л. Минимальный

диаметр

оседающихся частиц d =

= 2 5 - Ю - 6

м. Вязкость

жидкой

фазы

р,п = 0,001

н-сек/м2

= 1 спз.

Задача

16.

Определить производительность песочницы в тоннах

воздушносухой

целлюлозы

в сутки

при

концентрации

массы

С =

=0,5%, скорости движения

массы

по песочнице у = 0,22 м/сек,

вы­

соте слоя потока над перегородками

h = 100 мм.

Ширина

песоч­

ницы b = 1,8 м.

Задача

17. Найти

геометрические

размеры

отстойника

непре­

рывного действия с резервуаром цилиндрической

формы с кониче­

ному отверстию

в центре

днища.

Часовое

количество

влажного

осадка G0=290,0

кг/ч. Поверхность

осаждения і 7 = 4 м2,

время уп­

лотнения

т у п

=1,2 часа,

плотность

сгущенной

системы

рСг =

= 1300/сг/л23.

Задача

18.

Найти минимальную

продолжительность

осветления

каолиновой

суспензии

в песочнице.

Плотность

каолина

р к =

= 2650 кг/м3,

плотность жидкости р ж = 1000 кг/м3,

вязкость

каоли­

новой суспензии

}х = 0,01

пз. В песочнице

не должны

оседать ча­

для выхода

очищенной массы D{ — 0,025 м. Плотность частиц р ч =

= 2000 кг/м3.

Плотность жидкости р> к = 1000 кг/м3.

Вязкость

жидко­

сти л' = 10—6

м2/сек.

Диаметр удаляемых

частиц d 4

= 9 - 10 - 5

м. Ок­

ружная скорость жидкости в плоскости

входного

патрубка

на ра­

диусе /-=0,0265 и

по данным замера и = 15,55

м/сек.

Задача 20. Найти длину L прямоугольного

горизонтального от­

слоя воды в отстойнике 2 м. Скорость

осаждения

взвешенных ве­

ществ ie/ = 0,3 мм/сек, скорость потока

воды v =15

мм/сек.

щей на бесшаберный

сгуститель, 0,3%, сгущенной — 2,5%. При

фильтрации

цилиндр

фильтра

на 2 /з поверхности опущен в жид­

кость. Число

оборотов цилиндра

п =1 4 об/мин. Размеры

сеточного

цилиндра диаметром

1,5x^4

м.

Плотность фильтрата

1100 кг/м3.

Задача

24. Для сгущения и промывки шлама сульфатцеллюлоз-

ного завода используется центрифуга типа НОГШ-800

(по каталогу

Главхиммаша). Длина барабана Z=1000 мм, число оборотов ба­

рабана

« = 1200 об/мин. Найти

среднюю скорость осаждения

сус­

пензии

при производительности

центрифуги

по суспензии 30

м3/ч,

плотности

осадка

твердого

вещества

р т в = 2500 кг/м3,

плотности

жидкости

р ж = 1200 кг/м3,

вязкости жидкой

фазы р ж = 2,5 спз. Ра­

диус

свободной

поверхности

слоя

жидкости в центрифуге

Го —

N = KN9cn3d^,

(6-1)

где N — мощность на перемешивание, вт;

кг/м3;

р с — плотность перемешиваемой среды,

п — число оборотов лопастей мешалки

в секунду;

dM

— диаметр лопастей мешалки, м;

KN

— коэффициент мощности.

R e =

(6-2)

где р. — динамическая вязкость, л • сек/м2.

Коэффициент Кк = ї (Re) для'различных типов мешалок

находят

•по рис. 6-1. Критическое значение ReI <p = 50.

Рис.

6-1.

Зависимость

KN =/(Re)

для

основных

типов

механических

мешалок:

/ — пропеллерная S—dM

в

сосуде б е з перегородок; 2—пропеллерная

S — r/ M в сосуде

с четырьмя

перегородками; 3 — пропеллерная

S = 2 d M

в

сосуде

бе з

перегородок;

4 — пропеллерная S = 2 d M

в сосуде с четырьмя перегородками; 5 — турбинная

с шестью

прямыми лопатками в с о с у д е бе з перегородок;

S — турбинная

с

шестью

прямыми

лопатками в сосуде с четырьмя перегородками; 7— турбинная с шестью

изогнутыми

лопатками

в сосуде с четырьмя перегородками;

8 — закрытая

турбинна'я

в

сосуде

с четырьмя

перегородками;

9 — турбинная

с наклонными

изогнутыми

лопатками

в со ­

с у д е с четырьмя перегородками;

10 — двухлопастная в сосуде с

четырьмя

перегород­

ками; / / — шестилопастная

типа

водяной турбины

в сосуде с четырьмя перегородками;

12 — шестилопастная

с направляющим аппаратом;

13 — четырехлопастиая

с

лопастями

под

Z С0° в сосуде

бе з перегородок; 14 — четырехлопастиая

в сосуде

без

перегородок