Przebieg wykładów procesy i urządzenia technologii chemicznej. Procesy i aparaty technologii chemicznej
Klasyfikacja głównych procesów i aparatów technologii chemicznej
zależnie z wzorów charakteryzując przepływ, procesy technologii chemicznej dzielą się na pięć głównych grup.
1. Procesy mechaniczne , którego prędkość związana jest z prawami fizyki ciała stałego. Należą do nich: rozdrabnianie, klasyfikacja, dozowanie i mieszanie stałych materiałów sypkich.
2. Procesy hydromechaniczne , którego natężenie przepływu określają prawa hydromechaniki. Należą do nich: sprężanie i ruch gazów, ruch cieczy, materiałów stałych, sedymentacja, filtracja, mieszanie w fazie ciekłej, fluidyzacja itp.
3. Procesy cieplne , którego natężenie przepływu jest określone przez prawa wymiany ciepła. Należą do nich procesy: ogrzewanie, parowanie, chłodzenie (naturalne i sztuczne), kondensacja i gotowanie.
4. Procesy transferu masy (dyfuzji) , którego intensywność zależy od szybkości przejścia substancji z jednej fazy do drugiej, tj. prawa transferu masy. Procesy dyfuzyjne obejmują: absorpcję, rektyfikacja, ekstrakcję, krystalizację, adsorpcję, suszenie itp.
5. Procesy chemiczne związane z przemianami substancji i zmianami ich właściwości chemicznych. Szybkość tych procesów jest zdeterminowana prawami kinetyki chemicznej.
Zgodnie z wymienionym podziałem procesów aparaty chemiczne klasyfikuje się następująco:
– szlifierki i klasyfikatory;
– urządzenia hydromechaniczne, termiczne, transferu masy;
- urządzenia do realizacji przemian chemicznych - reaktory.
Za pomocą struktura organizacyjna i techniczna procesy dzielą się na okresowe i ciągłe.
W proces wsadowy oddzielne etapy (operacje) są przeprowadzane w jednym miejscu (urządzenie, maszyna), ale w różnym czasie (ryc. 1.1). W proces ciągły (Rys. 1.2) oddzielne etapy są przeprowadzane jednocześnie, ale w różnych miejscach (urządzenia lub maszyny).
Procesy ciągłe mają znaczną przewagę nad okresowymi, polegającą na możliwości specjalizacji urządzeń na każdym etapie, poprawie jakości produktu, stabilizacji procesu w czasie, łatwości regulacji, automatyzacji itp.
Podczas realizacji procesów w dowolnym z wymienionych urządzeń zmieniają się wartości parametrów przetwarzanych materiałów. Parametry charakteryzujące proces to ciśnienie, temperatura, stężenie, gęstość, natężenie przepływu, entalpia itp.
W zależności od charakteru ruchu przepływów i zmian parametrów substancji wchodzących do aparatu, wszystkie aparaty można podzielić na trzy grupy: ideał (kompletny )dezorientacja , urządzenia ideał (kompletny )przemieszczenie i urządzenia typ pośredni .
Najwygodniej jest zademonstrować cechy przepływu różnych struktur na przykładzie ciągłych wymienników ciepła o różnych konstrukcjach. Rysunek 1.3, a przedstawia schemat wymiennika ciepła działającego na zasadzie idealnego wyporu. Zakłada się, że w tym aparacie występuje przepływ „tłokowy” bez mieszania. Temperatura jednego z chłodziw zmienia się na całej długości aparatu od temperatury początkowej do temperatury końcowej w wyniku tego, że kolejne objętości cieczy przepływającej przez aparat nie mieszają się z poprzednimi, całkowicie je wypierając. Zakłada się, że temperatura drugiego chłodziwa jest stała (skraplająca się para).
W urządzeniu idealne mieszanie kolejne i poprzednie objętości cieczy są idealnie wymieszane, temperatura cieczy w aparacie jest stała i równa końcowej (ryc. 1.3, b).
W rzeczywistych aparatach nie można zapewnić warunków idealnego mieszania ani idealnego przemieszczenia. W praktyce można osiągnąć tylko dość bliskie zbliżenie do tych schematów, więc prawdziwe urządzenia są urządzenia pośrednie (ryc. 1.3, c).
Ryż. 1.1. Aparatura do procesów wsadowych:
1 - surowce; 2 - gotowy produkt; 3 - para wodna; 4 - kondensat; 5 - woda chłodząca
Ryż. 1.2. Aparatura do prowadzenia procesu ciągłego:
1 - wymiennik ciepła-grzałka; 2 - aparat z mieszadłem; 3 - wymiennik ciepła-lodówka; I - surowiec; II - produkt gotowy III - para wodna IV - kondensat;
V - woda chłodząca
Ryż. 1.3. Zmiana temperatury podczas podgrzewania cieczy w aparatach różnego typu: a - wyporność całkowita; b - całkowite wymieszanie; c - typ pośredni
Siłą napędową rozważanego procesu podgrzewania cieczy dla dowolnego elementu aparatu jest różnica 
pomiędzy temperaturami pary grzewczej i ogrzanej cieczy.
Różnica w przebiegu procesów w każdym z typów aparatów staje się szczególnie wyraźna, jeśli weźmiemy pod uwagę, jak zmienia się siła napędowa procesu w każdym z typów aparatów. Z porównania wykresów wynika, że maksymalna siła napędowa występuje w urządzeniach z całkowitym wyporem, minimalna – w urządzeniach z pełnym mieszaniem.
Należy zauważyć, że siłę napędową procesów w ciągłym idealnym urządzeniu mieszającym można znacznie zwiększyć dzieląc objętość roboczą urządzenia na kilka sekcji.
Jeżeli objętość idealnego aparatu mieszającego podzieli się na n aparatów i w nich będzie przebiegał proces, to siła napędowa wzrośnie (rys. 1.4).
Wraz ze wzrostem liczby sekcji w idealnych urządzeniach mieszających wartość siły napędowej zbliża się do wartości w idealnych urządzeniach wyporowych, a przy dużej liczbie sekcji (rzędu 8-12) siły napędowe w urządzeniach o oba typy stają się mniej więcej takie same.
Ryż. 1.4. Zmiana siły napędowej procesu podczas cięcia
Przedmowa.
Dyscyplina „Procesy i Aparatura Technologii Chemicznej” (PACT) jest jedną z podstawowych dyscyplin ogólnoinżynieryjnych. Jest to finał w ogólnym szkoleniu inżynierskim studenta i podstawowy w szkoleniu specjalnym.
Technologia wytwarzania różnorodnych produktów i materiałów chemicznych obejmuje szereg podobnych procesów fizycznych i fizykochemicznych charakteryzujących się wspólnymi wzorami. Procesy te w różnych gałęziach przemysłu realizowane są w urządzeniach o podobnej zasadzie działania. Procesy i aparaty wspólne dla różnych gałęzi przemysłu chemicznego nazywane są głównymi procesami i aparatami technologii chemicznej.
Dyscyplina PAH składa się z dwóch części:
· teoretyczne podstawy technologii chemicznej;
· standardowe procesy i urządzenia technologii chemicznej;
Pierwsza część przedstawia ogólne teoretyczne wzorce typowych procesów; podstawy metodyki podejścia do rozwiązywania problemów teoretycznych i stosowanych; analiza mechanizmu głównych procesów i identyfikacja ogólnych wzorców ich przebiegu; sformułowano uogólnione metody modelowania fizycznego i matematycznego oraz obliczeń procesów i urządzeń.
Część druga składa się z trzech głównych działów, których treść ujawnia stosowane zagadnienia inżynierskie podstaw technologii chemicznej:
· procesy i urządzenia hydromechaniczne;
procesy i urządzenia termiczne;
Procesy i urządzenia do transferu masy.
W tych rozdziałach podane są uzasadnienia teoretyczne każdego typowego procesu technologicznego, rozważane są główne projekty aparatów i metodyka ich obliczania. Wykłady, ćwiczenia laboratoryjne i praktyczne, projektowanie kursów, samodzielna praca studentów oraz ogólnoinżynierska praktyka produkcyjna zapewniają nabycie wiedzy, umiejętności i zdolności niezbędnych zarówno do dalszego kształcenia, jak i do pracy w produkcji.
Wstęp.
1.1 Przedmioty i cele kursu.
Technologia (techne-art, craftsmanship) to zespół metod przetwarzania, wytwarzania, zmiany stanu, właściwości, postaci surowców, materiału lub półproduktów w procesie produkcyjnym.
Przedmiotem jest badanie procesów technologicznych kurs. Technologia jako nauka określa warunki do praktycznego zastosowania praw nauk przyrodniczych (fizyki, chemii, mechaniki itp.) do jak najefektywniejszej realizacji różnych procesów technologicznych. Technologia jest bezpośrednio związana z produkcją, a produkcja stale się zmienia i rozwija.
Główny cel przedmiotu: rozpoznanie ogólnych wzorców procesów przenoszenia i konserwacji różnych substancji; opracowywanie metod obliczania procesów technologicznych i aparatury do ich realizacji; zapoznanie się z projektami urządzeń i maszyn, ich charakterystyką.
W wyniku opanowania dyscypliny studenci powinni wiedzieć:
1. Podstawy teoretyczne procesów technologii chemicznej; prawa; opisywanie ich; fizyczna istota procesów, schematy instalacji; projektowanie urządzeń i zasada ich działania; metodyka obliczania procesów i aparatury, w tym przy użyciu komputera.
2. Zasady modelowania i przejścia wielkoskalowego, właściwy dobór sprzętu do realizacji odpowiednich procesów oraz możliwość ich intensyfikacji.
3. Współczesne osiągnięcia nauki i techniki w dziedzinie technologii chemicznej.
Umiejętności, które uczniowie powinni opanować:
1. Prawidłowo stosować wiedzę teoretyczną w rozwiązywaniu konkretnych problemów świadomego wyboru:
a) projekt aparatury do przeprowadzania niektórych procesów;
b) parametry pracy urządzeń;
c) schematy prowadzenia procesów.
2. Samodzielne wykonywanie obliczeń urządzeń.
3. Samodzielna praca na laboratoryjnym zapleczu badawczym, przetwarzanie danych eksperymentalnych, uzyskiwanie zależności empirycznych, analiza metod obliczeniowych.
4. Projektować standardowe procesy i urządzenia, korzystać z literatury technicznej i GOST, wypełniać dokumentację techniczną zgodnie z ESKD.
1.2 Klasyfikacja głównych procesów technologii chemicznej.
Nowoczesna technologia chemiczna bada procesy produkcji różnych kwasów, zasad, soli, nawozów mineralnych, produktów przeróbki ropy naftowej i węgla, związków organicznych, polimerów itp. Jednak pomimo ogromnej różnorodności produktów chemicznych ich produkcja wiąże się z wieloma podobnych procesów (przenoszenie cieczy i gazów, ogrzewanie i chłodzenie, suszenie, oddziaływanie chemiczne itp.). Tak więc, w zależności od praw, które określają szybkość procesów, można je łączyć w następujące grupy:
1. Procesy hydromechaniczne, których prędkość określają prawa hydromechaniki. Obejmuje to transport cieczy i gazów, produkcję i separację systemów heterogenicznych itp.
2. Procesy termiczne, których szybkość określają prawa wymiany ciepła (chłodzenie i ogrzewanie cieczy i gazów, kondensacja par, wrzenie cieczy itp.).
3. Procesy przenoszenia masy, których szybkość określają prawa przenoszenia masy z jednej fazy do drugiej przez granicę faz (absorpcja, adsorpcja, ekstrakcja, destylacja cieczy, suszenie itp.)
4. Procesy chemiczne, których szybkość określają prawa kinetyki chemicznej.
5. Procesy mechaniczne opisane prawami mechaniki ciała stałego (mielenie, sortowanie, mieszanie materiałów stałych itp.).
Wymienione procesy stanowią podstawę większości gałęzi przemysłu chemicznego i dlatego nazywane są głównymi (typowymi) procesami technologii chemicznej.
PAKhT studiuje pierwsze trzy grupy, czwarta grupa studiuje dyscyplinę OHT, piąta grupa jest przedmiotem specjalności działów profilowania.
W zależności od tego, czy parametry procesu (natężenia przepływu, temperatura, ciśnienie itp.) zmieniają się lub nie zmieniają się w czasie, dzieli się je na stacjonarny(założona) i niestacjonarny(zaburzony). Jeśli oznaczymy dowolny parametr przez U, następnie:
Proces stacjonarny U(x,y,z)
Proces niestacjonarny U(x,y,z,t)
proces wsadowy charakteryzuje się jednością miejsca poszczególnych jej etapów. Proces jest niestacjonarny.
Proces ciągły charakteryzuje się jednością czasu przebiegu wszystkich jego etapów. Proces jest stały (stacjonarny).
Spotykać się łączny procesy – poszczególne etapy realizowane są w sposób ciągły, odrębne okresowo.
Kurs PAKhT nie jest jednak budowany jako prezentacja poszczególnych grup wymienionych powyżej. Oddzielnie omówiono ogólne podstawy teoretyczne technologii chemicznej, a następnie opisano typowe procesy i aparaty technologii chemicznej.
1.3 Hipoteza ciągłości.
Medium płynne wypełnia jedną lub drugą objętość bez wolnych przestrzeni w sposób ciągły lub jest medium ciągłym. Opisując takie media zakłada się, że składają się one z cząstek. Co więcej, cząstka ośrodka ciągłego nie oznacza arbitralnie małej części jego objętości, ale bardzo małą jego część, zawierającą w sobie miliardy cząsteczek. W ogólnym przypadku minimalna wartość podziału skali makroskopowej współrzędnych przestrzennych Δl lub czasowych Δt powinna być na tyle mała, aby pominąć zmianę makroskopowych wielkości fizycznych w zakresie Δl lub Δt, oraz na tyle duża, aby pominąć fluktuacje wielkości mikroskopowych uzyskanych przez uśrednienie tych wielkości w czasie Δt lub objętości cząstek Δl 3 . Wybór minimalnej ceny podziału skali jest zdeterminowany charakterem rozwiązywanego problemu.
Ruch makroskopowych objętości ośrodka prowadzi do przeniesienia masy, pędu i energii.
PIŚMIENNICTWO 1. Kasatkin AG Podstawowe procesy i aparatura technologii chemicznej. Wyd. 9, M.: Chemia. 1973 - 754 s. 2. Planovsky A. N., Nikolaev P. I. Podstawowe procesy i aparaty technologii chemicznej i petrochemicznej. Wyd. II, M.: Chemia. 1972 - 493 s. 3. Podstawowe procesy i urządzenia technologii chemicznej: Podręcznik projektowania / G. S. Borisov, V.P. Brykov, Yu.I. Dytnersky i wsp. Ed. Yu.I. Dytnersky. Wyd. II, M.: Chemia. 1991 - 496 s. 4. Aksartov M. M. Podstawowe procesy i aparaty technologii chemicznej. Kurs wykładowy. Ed Kar. GU w 1-2 t.
Ogólne zasady analizy i obliczeń procesów i aparatów I. Informacje ogólne 1. Przedmiot kursu „Procesy i aparaty” 2. Powstanie i rozwój nauki o procesach i aparatach 3. Klasyfikacja procesów głównych 4. Ogólne zasady analizy i obliczeń procesów i aparatury 5. Różne układy jednostek miary wielkości fizycznych
Klasyfikacja głównych procesów n n n Procesy hydromechaniczne, których szybkość określają prawa hydrodynamiki - nauka o ruchu cieczy i gazów. Procesy cieplne przebiegające z prędkością określoną prawami wymiany ciepła - nauka o metodach dystrybucji ciepła. Procesy transferu masy (dyfuzji) charakteryzujące się transferem jednego lub więcej procesów chemicznych (reakcji), które przebiegają z szybkością określoną przez prawa kinetyki chemicznej. składniki mieszaniny początkowej z jednej fazy do drugiej przez interfejs. Procesy mechaniczne opisane prawami mechaniki ciała stałego.
Zgodnie ze sposobem organizacji procesy dzieli się na: 1. 2. 3. Procesy okresowe realizowane są w aparatach, do których w określonych odstępach czasu ładowane są surowce; po ich przetworzeniu produkty końcowe są rozładowywane z tych urządzeń. W urządzeniach przepływowych prowadzone są procesy ciągłe. Połączone procesy. Należą do nich procesy ciągłe, których poszczególne etapy są przeprowadzane okresowo, lub procesy okresowe, jeden lub więcej etapów, które przebiegają w sposób ciągły.
Zgodnie z rozkładem czasów przebywania wyróżniają: 1. 2. 3. 4. W idealnych aparatach wyporowych wszystkie cząstki poruszają się w określonym kierunku; bez mieszania z cząsteczkami poruszającymi się z przodu iz tyłu oraz całkowitego przemieszczania cząsteczek przed strumieniem. W idealnych aparatach mieszających wchodzące cząstki są natychmiast całkowicie mieszane z cząstkami tam znajdującymi się, to znaczy są równomiernie rozprowadzane w objętości aparatu. Rzeczywiste urządzenia pracujące w trybie ciągłym to urządzenia typu pośredniego. Procesy można również klasyfikować w zależności od zmian ich parametrów (prędkości, temperatur, stężeń itp.) w czasie. Na tej podstawie procesy dzielą się na stałe (stacjonarne) i niestacjonarne (niestacjonarne lub przejściowe).
procesy hydromechaniczne. II. Podstawy hydrauliki. Ogólne zagadnienia hydrauliki stosowanej w aparaturze chemicznej 1. Podstawowe definicje 2. Wybrane właściwości fizyczne cieczy A. Hydrostatyka 3. Różniczkowe równania równowagi Eulera 4. Podstawowe równanie hydrostatyki 5. Wybrane zastosowania praktyczne podstawowego równania hydrostatyki
n Prawo tarcia wewnętrznego Newtona Napięcie powierzchniowe wyraża się w następujących jednostkach: w układzie SI [ν] = [j/m 2]=[n m/m]= [n/m] w układzie CGS ] = erg/cm 2] = [dyna / cm 2] w systemie MKGSS] \u003d kgf m / m 2] \u003d kgf / m]
Dla każdego punktu spoczynkowego płynu suma wysokości poziomowania i głowicy piezometrycznej jest wartością stałą. (II, 18) (II, 18 d) n Ostatnie równanie jest wyrazem prawa Pascala, zgodnie z którym ciśnienie wytworzone w dowolnym punkcie spoczynku nieściśliwego płynu jest przenoszone równomiernie na wszystkie punkty jego objętości.
Wybrane praktyczne zastosowania podstawowego równania hydrostatyki Warunki równowagi w naczyniach połączonych: Rys. II-4. Warunki równowagi w naczyniach połączonych: a - jednorodna ciecz; b - odmienne (nie mieszające się) ciecze
W otwartych lub zamkniętych naczyniach połączonych pod tym samym ciśnieniem, wypełnionych jednorodną cieczą, jej poziomy znajdują się na tej samej wysokości, niezależnie od kształtu i przekroju naczyń
Ryż. II-5. W celu określenia wysokości uszczelnienia hydraulicznego w separatorze cieczy pracującym w trybie ciągłym Rys. II-6. Pneumatyczny wskaźnik poziomu cieczy
PROCESY HYDROMECHANICZNE. B. Hydrodynamika 1. Główne cechy ruchu cieczy 2. Równanie ciągłości (ciągłości) przepływu 3. Różniczkowe równania ruchu Eulera 4. Różniczkowe równania ruchu Naviera-Stokesa 5. Równanie Bernoulliego 6. Niektóre praktyczne zastosowania równania Bernoulliego 7. Ruch ciał w cieczach 8. Ruch cieczy przez nieruchome warstwy ziarniste i porowate 9. Hydrodynamika fluidalnych (fluidyzowanych) warstw ziarnistych 10. Elementy hydrodynamiki przepływów dwufazowych 11. Struktura przepływów i rozkład czasu przebywania cieczy w aparatach
Promień hydrauliczny Pod promieniem hydraulicznym r (m) rozumie się stosunek powierzchni zalanego odcinka rurociągu lub kanału, przez który przepływa ciecz, tj. Żywa część przepływu, do zwilżonego obwodu: (II , 26)
Średnica zastępcza jest równa średnicy hipotetycznego rurociągu kołowego, dla którego stosunek pola powierzchni S do obwodu zwilżonego P jest taki sam jak dla danego rurociągu niekołowego.
Przepływy stałe i niestabilne. Ruch płynu jest stały lub stacjonarny, jeśli prędkości cząstek przepływu, a także wszystkie inne czynniki wpływające na jego ruch (gęstość, temperatura, ciśnienie itp.) Nie zmieniają się w czasie w każdym stałym punkcie przestrzeni przez który przepływa płyn. W tych warunkach, dla każdej sekcji przepływu, szybkości przepływu cieczy są stałe w czasie.
Tryby ruchu płynów. n n Ruch, w którym wszystkie cząstki cieczy poruszają się po równoległych trajektoriach, nazywany jest strumieniem lub laminarnym. Ruch nieuporządkowany, w którym poszczególne cząstki płynu poruszają się po zawiłych, chaotycznych trajektoriach, podczas gdy cała masa płynu jako całość porusza się w jednym kierunku, nazywa się turbulentnym.
Kryterium Reynoldsa (Re) n Kryterium Re jest miarą zależności między siłami lepkości i bezwładności w poruszającym się strumieniu.
Prawo Stokesa Równanie to jest prawem Stokesa, które wyraża paraboliczny rozkład prędkości w odcinku rurociągu podczas ruchu laminarnego.
Równanie Poiseuille'a n Przy przepływie laminarnym w rurze średnia prędkość płynu jest równa połowie prędkości wzdłuż osi rury.
Lepkość turbulentna n Lepkość turbulentna, w przeciwieństwie do lepkości zwykłej, nie jest stałą fizykochemiczną określoną przez charakter cieczy, jej temperaturę i ciśnienie, ale zależy od prędkości cieczy i innych parametrów określających stopień turbulencji przepływu (w szczególności odległość od ściany rury itp.).
Równanie różniczkowe ciągłości przepływu dla nieustalonego ruchu płynu ściśliwego. Równanie różniczkowe ciągłości przepływu płynu nieściśliwego.
Równanie stałej przepływu n Wyrażenia te przedstawiają równanie ciągłości (gęstości) przepływu w jego integralnej postaci dla ruchu ustalonego. Równanie to jest również nazywane równaniem stałego przepływu lub bilansem przepływu materiału. 1 w 1 S 1 = 2 w 2 S 2 = 3 w 3 S 3 M 1 = M 2 = M 3 n w 1 S 1 = w 2 S 2 = w 3 S 3 = const Q 1 = Q 2 = Q 3
Równania różniczkowe ruchu Eulera n Układ równań (II, 46), uwzględniający wyrażenia (II, 47), to różniczkowe równania ruchu Eulera dla przepływu ustalonego. (II, 46) (II, 47)
Równanie Bernoulliego n n Równanie Bernoulliego dla płynu idealnego Wielkość nazywana jest całkowitą wysokością hydrodynamiczną lub po prostu wysokością hydrodynamiczną.
Dlatego zgodnie z równaniem Bernoulliego, dla wszystkich przekrojów stałego przepływu płynu idealnego, głowica hydrodynamiczna pozostaje niezmieniona. z - wysokość niwelacyjna, zwana również geometryczną lub wysokością, ciśnienie (hg), reprezentuje określoną energię potencjalną położenia w danym punkcie (danym odcinku); - głowica ciśnieniowa (hpress) lub głowica piezometryczna charakteryzuje określoną energię potencjalną ciśnienia w danym punkcie (danym odcinku). Suma z+, zwana całkowitym hydrostatem lub po prostu statyczną wysokością podnoszenia (hst), wyraża zatem całkowitą właściwą energię potencjalną w danym punkcie (danym odcinku).
Równanie Bernoulliego n n Tak więc, zgodnie z równaniem Bernoulliego, w ustalonym ruchu płynu idealnego, suma prędkości i wysokości podnoszenia, równa wysokości hydrodynamicznej, nie zmienia się przy przechodzeniu z jednego przekroju przepływu do drugiego. Zatem równanie Bernoulliego jest szczególnym przypadkiem prawa zachowania energii i wyraża bilans energetyczny przepływu.
TŁOCZENIE CIECZY n 1. 2. 3. 4. 5. Pompy wyporowe Pompy wyporowe Konstrukcja pomp wyporowych Pompy odśrodkowe Konstrukcja pomp odśrodkowych Inne typy pomp. Syfony
RUCH CIECZY W zależności od zasady działania pompy, wzrost energii i ciśnienia cieczy może być realizowany: 1. w pompach wyporowych poprzez wypieranie cieczy z zamkniętej przestrzeni pompy przez korpusy poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym lub obrotowy; 2. w pompach łopatkowych lub odśrodkowych - siła odśrodkowa występująca w cieczy podczas obrotu wirników; 3. w pompach wirowych - intensywne tworzenie i niszczenie wirów powstających podczas obrotu wirników; 4. w pompach strumieniowych - ruchomym strumieniem powietrza, pary lub wody; 5. w podnośnikach gazowych - tworzenie się piany, gdy do cieczy doprowadzane jest powietrze lub gaz; 6. w instalacjach i syfonach - przez ciśnienie powietrza, gazu lub pary na ciecz.
Ryż. III-8. projekty zaworów. Ja - zawór kulowy. 1 - ciało; 2 - zawór; 3 - okładka. II - zawór klapowy. 1 - okładka; 2 - siodło.
Pompy membranowe (membranowe) Rys. III-9. Pompa membranowa: 1 - obudowa; 2 - zawory; 3 - cylinder; 4 - tłok; 5 - membrana (membrana).
Pompy odśrodkowe III-13 Rys. III-13. Schemat pompy odśrodkowej: 1 - zawór wlotowy; 2 - rurociąg ssący; 3 – wirnik; 4 - wał; 5 - ciało; 6 - zawór; 7 - zawór zwrotny; 8 - rurociąg tłoczny.
Rodzaje dławnic n n I – dławnica z uszczelnieniem hydraulicznym: 1 – latarnia; 2 - dławnica. II - dławnica na kwasy: 1, 2 - wnęki pierścieniowe; 3, 4 - otwory wylotowe. III - dławnica sprężynowa: 1 - uszczelka; 2 - wiosna.
Pompa bezuszczelkowa n 1 korpus, 2 - pokrywa, 3 - wirnik, 4 - tuleja obudowy, 5 - tuleja kształtowa, 6 - tuleja, 7 - dysk lewy, 8 - szpilka, 9 - dysk prawy, 10 - drążek kierowniczy, 11 - sprężyna , 12 - wałek, 13, 14 - pierścienie.
Monteju. Ryż. III-8. Monteju: 1 - rura napełniająca; 2, 3, 4, 5, 8 - dźwigi; 6 - manometr; 7 - rury do wyciskania
Pompy strumieniowe. Pompa parowa. Ryż. III-22. Pompa parowa. 1 - armatura parowa; 2 - dysza parowa; 3 - dysza mieszająca; 4 - komora ssąca; 5 - złączka ssąca; 6 - dyfuzor; 7 - armatura wyładowcza; 8 - złączka kondensatu; 9, 10 - zawory zwrotne.
Wodna pompa strumieniowa. III-22 Ryc. III-22. Wodna pompa strumieniowa. 1 - dysza; 2 - dziura; 3 - rurociąg ssący; 4 1 - dysza; 2 - dziura; 3 - rurociąg ssawny; 4 - pasowanie III-23
Schemat podnoszenia powietrza Rys. III-24. Schemat windy powietrznej: 1, 2 - rury; 3 - mikser; 4 - separator III-24
Podnośniki powietrzne (podnośniki powietrzne) i syfony Rys. III-25. Systemy podnoszenia powietrza 1 - rura powietrzna; 2 - rura zasilająca mieszankę; 3 - mikser. Ryż. III-26 Syfony. 1 - zbiornik; 2 - rura syfonowa; 3, 4, 5 - dźwigi, 6 - kanał widokowy
Ruch i sprężanie gazów (maszyny sprężarkowe) n n n 1. Informacje ogólne 2. Sprężarki tłokowe 3. Sprężarki i dmuchawy rotacyjne 4. Maszyny odśrodkowe 5. Wentylatory i sprężarki osiowe 6. Sprężarki śrubowe 7. Pompy próżniowe 8. Porównanie i zastosowania maszyn sprężarkowych różne rodzaje
RUCH I SPRĘŻANIE GAZÓW (MASZYNY SPRĘŻARKOWE) n n n Informacje ogólne Maszyny przeznaczone do przemieszczania i sprężania gazów nazywane są sprężarkami. W zależności od stopnia kompresji rozróżnia się następujące typy maszyn kompresorowych: wentylatory (3.0) - do wytwarzania wysokich ciśnień; pompy próżniowe - do odsysania gazów pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego.
Sprężarki tłokowe n Jednostopniowa pozioma sprężarka jednostronnego działania Rys. IV-1. Schematy jednostopniowych sprężarek tłokowych: a - jednocylindrowy jednostronnego działania; b - jednocylindrowe podwójne działanie; w - dwucylindrowy pojedynczy mechanizm. 1 = cylinder; 2 - tłok; 3 - zawór ssący; 4 - zawór spustowy; 5 - korbowód; 6 - korba; 7 - koło zamachowe; 8 - suwak (poprzeczka)
Kompresja wielostopniowa. Ryż. IV-2. Schematy wielostopniowych sprężarek tłokowych. a, b, c - ze stopniami sprężania w oddzielnych cylindrach (a - wykonanie symultaniczne; b - wykonanie dwurzędowe; c - z układem cylindrów w kształcie litery V); g - z tłokiem różnicowym: 1 - cylinder; 2 - tłok; 3 - zawór ssący; 4 - zawór spustowy; 5 - korbowód; 6 - suwak (poprzeczka); 7 - korba; 8 - koło zamachowe; 9 - chłodnica pośrednia.
Turbodmuchawy. Ryż. IV-8. Schemat wielostopniowej turbodmuchawy. 1 - ciało; 2 - wirnik; 3 - aparat prowadzący; 4 - zawór zwrotny. Ryż. IV-9. Wykres entropii sprężania gazu w turbodmuchawie
Separacja układów niejednorodnych V. Separacja układów niejednorodnych 1. Układy niejednorodne i metody ich rozdzielania 2. Separacja układów ciekłych 2. Bilans materiałowy procesu separacji Przegrody filtracyjne 7. Układ filtrów
Osadnik ciągły Ryc. IV-3. Osadnik o działaniu ciągłym z mieszadłem rzędowym 1 – korpus; 2 - zsyp pierścieniowy; 3 - mikser; 4 - ostrza z pociągnięciami; 5 - rura do dostarczania początkowego zawieszenia; 6 - dopasowanie do wyjścia sklarowanej cieczy; 7 - urządzenie rozładowujące osad (szlam); 8 - silnik elektryczny.
Ryż. V-6. Osadnik ciągłej akcji ze stożkowymi półkami; 1 - złączka do zasilania zawieszenia, które ma być rozdzielone; 2 - półki stożkowe; 3 - złączka do usuwania szlamu; 4 - kanały do spuszczania sklarowanej cieczy; 5 - dopasowanie do wyjścia sklarowanej cieczy
Ryż. V-7. Osadnik ciągły do separacji zawiesin. 1 - złączka do dostarczania emulsji; 2 - perforowana przegroda; 3 - rurociąg do usuwania fazy światła; 4 - rurociąg do usuwania fazy ciężkiej; 5 urządzenie do łamania syfonu.
B. FILTRACJA V-8. Schemat procesu filtracji. 1 - filtr; 2 - przegroda filtrująca; 3 zawieszenie; 5 osad
Rozmieszczenie filtrów Rys. V-10. Nutsch pracujący pod ciśnieniem do 3 atm. 1 - ciało; 2 - turbina; 3 - zdejmowana pokrywa; 4 - filtrujące dno; 5 - przegroda filtrująca; 6 - przegroda wspierająca; 7 - siatka ochronna; 8 - przegroda pierścieniowa; 9 - złączka do zasilania zawieszenia; 10 - złączka do dostarczania sprężonego powietrza; 11 - złączka do usuwania filtratu; 12 - zawór bezpieczeństwa
filtry bębnowe. Ryż. V-13. Schemat działania bębnowego filtra próżniowego z zewnętrzną powierzchnią filtrującą. 1 - bęben; 2 - rura łącząca; 3 - rozdzielnica; 4 - zbiornik do zawieszenia; 5 - mikser kołyskowy; 6, 8 - wnęki rozdzielnicy; 7 - urządzenie natryskowe; 9 - niekończąca się taśma; 10 - rolka prowadząca; 11, 13 - wnęki rozdzielnicy komunikujące się ze źródłem sprężonego powietrza; 12 - nóż do usuwania osadów.
C. Wirowanie D. Separacja systemów gazowych (oczyszczanie gazu) VI. Mieszanie w mediach ciekłych B. Wirowanie 1. Postanowienia podstawowe 2. Projektowanie wirówek D. Rozdzielanie układów gazowych (oczyszczanie gazów) 1. Informacje ogólne 2. Oczyszczanie grawitacyjne gazów 3. Oczyszczanie gazów pod działaniem sił bezwładności i odśrodkowych 4. Gaz oczyszczanie przez filtrację 5. Oczyszczanie na mokro gazu 6. Oczyszczanie gazu elektrycznego VI. Mieszanie w mediach płynnych 1. Informacje ogólne 2. Mieszanie mechaniczne 3. Urządzenia do mieszania mechanicznego
Urządzenie wirówek Wirówki trzykolumnowe. Ryż. W-14. Wirówka trzykolumnowa. 1 – perforowany rotor; 2 - stożek wsparcia; 3 - dziennik; 4 - spód ramy; 5 stała obudowa; 6 - pokrywa obudowy; 7 - łóżko; 8 - ciąg; 9 - kolumna; 10 - hamulec ręczny.
Wirówki wiszące. Ryż. V-15. Wisząca wirówka. 1 - rurociąg do zasilania zawieszenia; 2 – wirnik o litych ścianach; 3 - wał; 4 - stała obudowa; , 5 złączka do usuwania cieczy; 6 - pokrywa stożkowa; 7 - łączące żebra
Wirówki poziome z urządzeniem nożowym do usuwania osadów. Ryż. V-16. Wirówka pozioma z ostrzem do usuwania osadów. 1 – perforowany rotor; 2 - rura do zasilania zawieszenia; 3 - obudowa; 4 - złączka do usuwania nadsączu; 5 - nóż; 6 - siłownik hydrauliczny do podnoszenia noża; 7 skośny zsyp; 8 - kanał do usuwania osadów
Wirówki z pulsującym tłokiem do odprowadzania szlamu. Ryż. V-17. Wirówka z pulsującym tłokiem do odprowadzania szlamu. 1 - rura do wlotu zawieszenia; 2 stożkowy lejek; 3 – perforowany rotor; 4 - metalowe sito szczelinowe; 5 - tłok; 6 - złączka do usuwania nadsączu; 7 - kanał do usuwania osadów; 8 - zapas; 9 - wał drążony; 10 - dysk poruszający się tam iz powrotem
Wirówki z urządzeniem śrubowym do wyładunku osadów. Ryż. V-18. Wirówka z urządzeniem śrubowym do wyładunku osadów. 1 - rura zewnętrzna; 2, 4 - otwór do przejścia zawieszenia; 3 - rura wewnętrzna; 5 - stożkowy wirnik o litych ścianach; 6 - cylindryczna podstawa śruby; 7 - ślimak; 8 - obudowa; 9 - puste szpilki; 10 - otwory do przejścia osadu; 11 - komora osadowa; 12 - otwór do przejścia środka; 13 – komora środkowa.
Wirówki z bezwładnościowym wyładunkiem szlamu. Ryż. V-19. Wirówka z bezwładnościowym rozładunkiem osadów. 1 - lejek do odbioru zawieszenia; 2 - wirnik; 3 - kanał do usuwania fazy ciekłej; 4 - kanał do usuwania fazy stałej; 6 - ślimak.
Separatory cieczy. Ryż. V-20. Separator cieczy typu dyskowego. 1 - rura do dostarczania emulsji; 2 - talerze; 3 - otwór do spuszczania cięższej cieczy; 4 - otwory do spuszczania lżejszej cieczy; 5 - żeberka.
1. 2. 3. 4. 5. SEPARACJA SYSTEMÓW GAZOWYCH (OCZYSZCZANIE GAZU) Wyróżnia się następujące metody oczyszczania gazu: sedymentacja pod działaniem grawitacji (oczyszczanie grawitacyjne); sedymentacja pod działaniem sił bezwładności, w szczególności sił odśrodkowych; filtrowanie; czyszczenie na mokro; osadzanie pod działaniem sił elektrostatycznych (elektrycznych
Oczyszczanie grawitacyjne gazu Osadniki pyłu. Ryż. V-21. Komora na kurz. 1 - kamera; 2 - przegrody poziome (półki); 3 przegrody odblaskowe; 4 - drzwi.
Oczyszczanie gazów pod działaniem sił bezwładności i odśrodkowych Inercyjne odpylacze. Ryż. V-22. Inercyjny odpylacz żaluzjowy. 1 - główny odpylacz żaluzjowy; 2 - cyklon; 3 - odgałęzienia do gazu oczyszczonego; 5 - rura wylotowa pyłu.
Ryc. V-23. Projekt cyklonu NIIOgaz. 1 - ciało; 2 - stożkowe dno; 3 - pokrywa: 4 - rura wlotowa; 5 - odpylacz; 6 - rura wydechowa.
Cyklon akumulatorowy V-24. V-25. Ryż. V-26. Element cyklonu akumulatorowego o przepływie bezpośrednim. 1 - urządzenie skręcające; 2 rura wlotowa; 3 - pierścieniowa szczelina szczelinowa; 4 - rura wydechowa.
Oczyszczanie gazów metodą filtracyjną W zależności od rodzaju przegrody filtracyjnej rozróżnia się następujące filtry do gazów: a) z elastycznymi przegrodami porowatymi z włókien naturalnych, syntetycznych i mineralnych (materiały tekstylne), nietkanych materiałów włóknistych (filc, tektura, itp.), porowate materiały arkuszowe guma, pianka poliuretanowa itp.), tkaniny metalowe; b) z półsztywnymi przegrodami porowatymi (warstwy włókien, wióry, siatki); c) ze sztywnymi porowatymi przegrodami wykonanymi z materiałów ziarnistych (ceramika porowata, tworzywa sztuczne, spiekane lub prasowane proszki metali itp.); d) z ziarnistymi warstwami koksu, żwiru, piasku kwarcowego itp.
Filtry z elastycznymi przegrodami porowatymi. Ryż. V-27. Filtr workowy z mechanicznym wytrząsaniem i wdmuchiwaniem tkaniny. I-IV - sekcje filtrów; 1, 9 - wentylatory; 2 - kanał wlotowy gazu; 3 - kamera; 4 - rękawy; 5 - sieć dystrybucyjna; 6, 8 - zawory dławiące; 7 - rura wydechowa; 10 - mechanizm wstrząsania; 11 - rama; 12 - ślimak; 13 - śluza.
Filtry ze sztywnymi przegrodami porowatymi Filtr spiekany Rys. V-28. Filtr metalowo-ceramiczny. 1 - ciało; 2 - metalowe rękawy; 3 - krata; 4 - złączka wlotowa; 5 - armatura wylotowa; 6 – kolektor sprężonego powietrza; 7 - bunkier.
Filtry z warstwami ziarnistymi. Ryż. V-29. Filtr ciągły z ruchomą warstwą ziarnistego materiału filtracyjnego. 1 - ciało; 2 - przegroda filtrująca; 3 - materiał filtrujący; 4 złączka wlotowa; 5 - armatura wylotowa; 6 - okiennice; 7 - podajniki.
V-34
MIESZANIE W PŁYNNYCH OŚRODKACH Metody mieszania. Niezależnie od tego, jakie medium miesza się z cieczą - gazem, cieczą lub stałą substancją sypką - istnieją dwie główne metody mieszania w mediach ciekłych: mechaniczna (za pomocą mieszadeł różnej konstrukcji) i pneumatyczna (sprężone powietrze lub gaz obojętny). Ponadto stosuje się mieszanie w rurociągach oraz mieszanie za pomocą dysz i pomp.
Przedmowa
Wstęp
1. Przedmiot technologii chemicznej i cele przedmiotu
2. Klasyfikacja procesów
3. Obliczenia materiałowe i energetyczne
Ogólne pojęcia bilansu materiałowego. Wyjście. Wydajność. Intensywność procesów produkcyjnych. Balans energetyczny. Moc i wydajność.
4. Wymiar wielkości fizycznych
CZĘŚĆ PIERWSZA. PROCESY HYDRODYNAMICZNE
Rozdział pierwszy. Podstawy hydrauliki
A. Hydrostatyka)