Khoá bài giảng các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Quy trình và bộ máy công nghệ hóa học
Phân loại các quá trình và bộ máy chính của công nghệ hóa học
tùy từ các mẫu đặc trưng cho dòng chảy, các quá trình của công nghệ hóa học được chia thành năm nhóm chính.
1. Quy trình cơ khí , tốc độ có liên quan đến các định luật vật lý trạng thái rắn. Chúng bao gồm: nghiền, phân loại, định lượng và trộn các vật liệu dạng khối rắn.
2. Quy trình cơ thủy , tốc độ dòng chảy được xác định theo quy luật thủy cơ học. Chúng bao gồm: nén và chuyển động của khí, chuyển động của chất lỏng, vật liệu rắn, lắng, lọc, trộn lẫn trong pha lỏng, tầng sôi, v.v.
3. Quy trình nhiệt , tốc độ dòng chảy được xác định bởi quy luật truyền nhiệt. Chúng bao gồm các quá trình: gia nhiệt, bay hơi, làm lạnh (tự nhiên và nhân tạo), ngưng tụ và đun sôi.
4. Quá trình truyền khối (khuếch tán) , cường độ của nó được xác định bởi tốc độ chuyển đổi của một chất từ pha này sang pha khác, tức là các quy luật chuyển giao khối lượng. Quá trình khuếch tán bao gồm: hấp thụ, chỉnh lưu, chiết xuất, kết tinh, hấp phụ, làm khô, v.v.
5. Quá trình hóa học gắn liền với sự biến đổi của các chất và sự thay đổi tính chất hóa học của chúng. Tốc độ của các quá trình này được xác định bởi các quy luật động học hóa học.
Theo sự phân chia các quy trình được liệt kê, các thiết bị hóa chất được phân loại như sau:
- máy mài và phân loại;
- cơ khí, nhiệt, thiết bị truyền khối;
- thiết bị thực hiện các phép biến đổi hóa học - lò phản ứng.
Qua cơ cấu tổ chức và kỹ thuật các quá trình được chia thành tuần hoàn và liên tục.
TẠI quá trình thực thi các công đoạn (hoạt động) riêng biệt được thực hiện tại một nơi (thiết bị, máy móc), nhưng ở các thời điểm khác nhau (Hình 1.1). TẠI quá trình liên tục (Hình 1.2) các giai đoạn riêng biệt được thực hiện đồng thời, nhưng ở những nơi khác nhau (thiết bị hoặc máy móc).
Quy trình liên tục có lợi thế đáng kể so với quy trình định kỳ, bao gồm khả năng trang bị thiết bị chuyên biệt cho từng giai đoạn, nâng cao chất lượng sản phẩm, ổn định quy trình theo thời gian, dễ điều chỉnh, tự động hóa, v.v.
Khi thực hiện các quy trình trong bất kỳ thiết bị nào được liệt kê, giá trị của các thông số của vật liệu được xử lý sẽ thay đổi. Các thông số đặc trưng cho quá trình là áp suất, nhiệt độ, nồng độ, mật độ, tốc độ dòng chảy, entanpi, v.v.
Tùy thuộc vào bản chất của chuyển động của các dòng chảy và sự thay đổi của các thông số của các chất đi vào thiết bị, tất cả các thiết bị có thể được chia thành ba nhóm: lý tưởng (hoàn thành )lú lẫn , thiết bị lý tưởng (hoàn thành )sự dời chỗ và các thiết bị loại trung gian .
Cách thuận tiện nhất là chứng minh các tính năng của dòng chảy của các cấu trúc khác nhau bằng cách sử dụng ví dụ về các bộ trao đổi nhiệt liên tục với nhiều kiểu dáng khác nhau. Hình 1.3, a mô tả sơ đồ một thiết bị trao đổi nhiệt hoạt động theo nguyên tắc dịch chuyển lý tưởng. Giả thiết rằng trong bộ máy này có dòng chảy "piston" không trộn lẫn. Nhiệt độ của một trong các chất làm mát thay đổi dọc theo chiều dài của thiết bị từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cuối cùng do thực tế là các thể tích chất lỏng tiếp theo chảy qua thiết bị không trộn lẫn với các thể tích trước đó, thay thế chúng hoàn toàn. Nhiệt độ của chất làm mát thứ hai được giả định là không đổi (hơi nước ngưng tụ).
Trong bộ máy sự pha trộn hoàn hảo Các thể tích chất lỏng tiếp theo và trước đó được trộn một cách lý tưởng, nhiệt độ của chất lỏng trong thiết bị là không đổi và bằng nhiệt độ cuối cùng (Hình 1.3, b).
Trong các thiết bị thực tế, không thể cung cấp các điều kiện trộn lý tưởng hoặc dịch chuyển lý tưởng. Trong thực tế, chỉ có thể đạt được một ước lượng khá gần với các sơ đồ này, vì vậy các thiết bị thực thiết bị trung gian (Hình 1.3, c).
Cơm. 1.1. Thiết bị xử lý hàng loạt:
1 - nguyên liệu thô; 2 - thành phẩm; 3 - hơi nước; 4 - nước ngưng tụ; 5 - nước làm mát
Cơm. 1.2. Thiết bị để thực hiện một quá trình liên tục:
1 - bộ trao đổi nhiệt-bộ gia nhiệt; 2 - thiết bị có máy khuấy; 3 - thiết bị trao đổi nhiệt-tủ lạnh; I - nguyên liệu thô; II - thành phẩm; III - hơi; IV - ngưng tụ;
V - nước làm mát
Cơm. 1.3. Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình đun nóng chất lỏng trong các loại thiết bị: a - dịch chuyển hoàn toàn; b - trộn hoàn chỉnh; c - loại trung gian
Động lực của quá trình được coi là làm nóng chất lỏng đối với bất kỳ phần tử nào của thiết bị là sự khác biệt 
giữa nhiệt độ của hơi nước đốt nóng và chất lỏng bị đốt nóng.
Sự khác biệt trong quá trình của các quá trình trong mỗi loại bộ máy trở nên đặc biệt rõ ràng nếu chúng ta xem xét động lực của quá trình thay đổi như thế nào trong mỗi loại bộ máy. Từ việc so sánh các biểu đồ, ta thấy rằng động lực tối đa xảy ra trong các thiết bị chuyển vị hoàn toàn, nhỏ nhất - trong các thiết bị trộn hoàn chỉnh.
Cần lưu ý rằng động lực của các quá trình trong thiết bị trộn lý tưởng vận hành liên tục có thể tăng lên đáng kể bằng cách chia thể tích làm việc của thiết bị thành một số phần.
Nếu thể tích của một thiết bị trộn lý tưởng được chia thành n thiết bị và quá trình được thực hiện trong chúng, thì động lực sẽ tăng lên (Hình 1.4).
Với sự gia tăng số lượng mặt cắt trong các thiết bị trộn lý tưởng, giá trị của động lực tiến gần đến giá trị của nó trong các thiết bị dịch chuyển lý tưởng và với một số lượng lớn các mặt cắt (theo thứ tự từ 8–12), động lực trong các thiết bị của cả hai loại trở nên gần giống nhau.
Cơm. 1.4. Thay đổi động lực của quá trình trong quá trình phân đoạn
Lời nói đầu.
Ngành "Quy trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học" (PACT) là một trong những ngành kỹ thuật tổng hợp cơ bản. Đây là khóa cuối cùng trong khóa đào tạo kỹ thuật chung của sinh viên và là cơ bản trong khóa đào tạo đặc biệt.
Công nghệ sản xuất nhiều loại sản phẩm và vật liệu hóa học bao gồm một số quá trình vật lý và hóa lý tương tự được đặc trưng bởi các mô hình chung. Các quá trình này trong các ngành công nghiệp khác nhau được thực hiện trong các thiết bị giống nhau về nguyên tắc hoạt động. Các quy trình và bộ máy chung cho các ngành khác nhau của ngành công nghiệp hóa chất được gọi là các quy trình và bộ máy chính của công nghệ hóa học.
Kỷ luật PAH bao gồm hai phần:
· Cơ sở lý thuyết của công nghệ hóa học;
· Các quy trình và thiết bị tiêu chuẩn của công nghệ hóa học;
Phần đầu tiên phác thảo các mô hình lý thuyết chung của các quá trình điển hình; cơ bản về phương pháp luận của phương pháp tiếp cận giải quyết các vấn đề lý thuyết và ứng dụng; phân tích cơ chế của các quá trình chính và xác định các mô hình chung của quá trình của chúng; Các phương pháp tổng quát của mô hình vật lý và toán học và tính toán của các quá trình và thiết bị được xây dựng.
Phần thứ hai gồm ba phần chính, nội dung tiết lộ các vấn đề kỹ thuật ứng dụng của các nguyên tắc cơ bản của công nghệ hóa học:
· Các quy trình và thiết bị cơ khí;
các quá trình và thiết bị nhiệt;
Các quá trình và thiết bị chuyển giao hàng loạt.
Trong các phần này, các cơ sở lý thuyết của từng quy trình công nghệ điển hình được đưa ra, các thiết kế chính của thiết bị và phương pháp tính toán của chúng được xem xét. Các bài giảng, phòng thí nghiệm và các lớp học thực hành, thiết kế khóa học, công việc độc lập của sinh viên và thực hành sản xuất kỹ thuật nói chung cung cấp cho việc thu nhận kiến thức, kỹ năng và khả năng cần thiết cho cả việc học cao hơn và cho công việc trong sản xuất.
Giới thiệu.
1.1 Đối tượng và mục tiêu của khóa học.
Công nghệ (techne-art, craftmanship) là tập hợp các phương pháp gia công, chế tạo, thay đổi trạng thái, tính chất, dạng nguyên liệu, vật liệu hoặc bán thành phẩm trong quá trình sản xuất.
Môn học nghiên cứu các quá trình công nghệ là môn học khóa học. Công nghệ, với tư cách là một khoa học, xác định các điều kiện ứng dụng thực tiễn các quy luật khoa học tự nhiên (vật lý, hóa học, cơ học, v.v.) để thực hiện hiệu quả nhất các quá trình công nghệ khác nhau. Công nghệ liên quan trực tiếp đến sản xuất, sản xuất luôn trong trạng thái thay đổi và phát triển.
Mục tiêu chính của khóa học: xác định các mô hình chung của các quá trình chuyển giao và bảo quản các chất khác nhau; xây dựng các phương pháp tính toán các quá trình công nghệ và bộ máy để thực hiện chúng; làm quen với thiết kế của các thiết bị và máy móc, đặc điểm của chúng.
Nhờ nắm vững kỷ luật, học sinh nên biết:
1. Cơ sở lý luận về quá trình công nghệ hóa học; luật lệ; mô tả chúng; bản chất vật lý của các quy trình, sơ đồ lắp đặt; thiết kế của các thiết bị và nguyên tắc làm việc của chúng; phương pháp luận để tính toán các quy trình và bộ máy, bao gồm cả việc sử dụng máy tính.
2. Nguyên tắc mô hình hóa và chuyển đổi quy mô lớn, sự lựa chọn chính xác của thiết bị để thực hiện các quá trình tương ứng và khả năng tăng cường của chúng.
3. Thành tựu hiện đại của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực công nghệ hóa học.
Các kỹ năng mà sinh viên nên nắm vững:
1. Vận dụng chính xác kiến thức lý thuyết trong việc giải các bài toán cụ thể có lựa chọn phù hợp:
a) thiết kế của thiết bị để thực hiện các quá trình nhất định;
b) các thông số hoạt động của thiết bị;
c) các kế hoạch để tiến hành các quá trình.
2. Độc lập thực hiện các tính toán của các thiết bị.
3. Làm việc độc lập trên các phương tiện nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, xử lý dữ liệu thực nghiệm, thu được các phụ thuộc thực nghiệm, phân tích các phương pháp tính toán.
4. Thiết kế các quy trình và thiết bị tiêu chuẩn, sử dụng tài liệu kỹ thuật và GOST, điền vào tài liệu kỹ thuật phù hợp với ESKD.
1.2 Phân loại các quá trình chính của công nghệ hóa học.
Công nghệ hóa học hiện đại nghiên cứu các quá trình sản xuất các loại axit, kiềm, muối, phân bón khoáng, các sản phẩm chế biến dầu và than, các hợp chất hữu cơ, polyme, ... Tuy nhiên, mặc dù có rất nhiều sản phẩm hóa học, việc sản xuất chúng gắn liền với một số của các quá trình tương tự (chất lỏng và khí chuyển động, làm nóng và làm mát, làm khô, tương tác hóa học, v.v.). Vì vậy, tùy thuộc vào luật xác định tốc độ của các quá trình, chúng có thể được kết hợp thành các nhóm sau:
1. Các quá trình thuỷ cơ, tốc độ của nó được xác định bởi các định luật thuỷ cơ. Điều này bao gồm việc vận chuyển chất lỏng và khí, sản xuất và phân tách các hệ thống không đồng nhất, v.v.
2. Các quá trình nhiệt, tốc độ của nó được xác định bởi quy luật truyền nhiệt (làm lạnh và đốt nóng chất lỏng và chất khí, sự ngưng tụ của hơi, sự sôi của chất lỏng, v.v.).
3. Các quá trình truyền khối, tốc độ của nó được xác định bởi quy luật chuyển khối từ pha này sang pha khác thông qua mặt phân cách pha (hấp thụ, hấp phụ, chiết xuất, chưng cất chất lỏng, làm khô, v.v.)
4. Các quá trình hóa học, tốc độ của nó được xác định bởi các quy luật động học hóa học.
5. Các quá trình cơ học được mô tả bằng định luật cơ học rắn (nghiền, phân loại, trộn vật liệu rắn, v.v.).
Các quy trình được liệt kê là nền tảng của hầu hết các ngành công nghiệp hóa chất và do đó được gọi là các quy trình chính (điển hình) của công nghệ hóa học.
PAKhT đang nghiên cứu ba nhóm đầu tiên, nhóm thứ tư là nghiên cứu kỷ luật của OHT, nhóm thứ năm là đối tượng của các bộ môn đặc biệt của các bộ phận hồ sơ.
Tùy thuộc vào việc các thông số quá trình (tốc độ dòng chảy, nhiệt độ, áp suất, v.v.) thay đổi hoặc không thay đổi theo thời gian, chúng được chia thành đứng im(thành lập) và không cố định(bất ổn). Nếu chúng ta biểu thị bất kỳ tham số nào bằng U, sau đó:
Quá trình tĩnh U (x, y, z)
Quá trình không cố định U (x, y, z, t)
quá trình thực thiđược đặc trưng bởi sự thống nhất về vị trí của các giai đoạn riêng lẻ của nó. Quá trình này là không cố định.
Quá trình liên tụcđược đặc trưng bởi sự thống nhất về thời gian của quá trình tất cả các giai đoạn của nó. Quá trình ổn định (đứng yên).
Gặp kết hợp các quy trình - công đoạn riêng biệt được thực hiện liên tục, định kỳ riêng biệt.
Tuy nhiên, khóa học PAKhT không được xây dựng như một bài thuyết trình của các nhóm riêng lẻ được liệt kê ở trên. Cơ sở lý thuyết chung của công nghệ hóa học được nghiên cứu riêng biệt, sau đó mô tả các quy trình và bộ máy điển hình của công nghệ hóa học.
1.3 Giả thuyết liên tục.
Môi trường lỏng lấp đầy một hoặc một thể tích khác mà không có bất kỳ khoảng trống nào, một cách liên tục, hoặc là một môi trường liên tục. Khi mô tả các phương tiện như vậy, người ta cho rằng chúng bao gồm các hạt. Hơn nữa, một hạt của môi trường liên tục không có nghĩa là bất kỳ phần nhỏ tùy tiện nào trong thể tích của nó, mà là một phần rất nhỏ của nó, chứa hàng tỷ phân tử bên trong. Trong trường hợp chung, giá trị nhỏ nhất của phép chia tỷ lệ vĩ mô của tọa độ không gian Δl hoặc thời gian Δt phải đủ nhỏ để bỏ qua sự thay đổi của các đại lượng vật lý vĩ mô trong phạm vi Δl hoặc Δt, và đủ lớn để bỏ qua sự dao động của các đại lượng vi mô thu được bởi tính trung bình các đại lượng này theo thời gian Δt hoặc thể tích hạt Δl 3. Việc lựa chọn mức giá phân chia quy mô tối thiểu được xác định bởi bản chất của vấn đề đang được giải quyết.
Sự chuyển động của các thể tích vĩ mô của môi trường dẫn đến sự truyền khối lượng, động lượng và năng lượng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Kasatkin AG Các quy trình và bộ máy cơ bản của công nghệ hóa học. Ed. Thứ 9, M.: Hóa học. Năm 1973 - 754 tr. 2. Planovsky A. N., Nikolaev P. I. Các quy trình và bộ máy cơ bản của công nghệ hóa dầu. Ed. Thứ 2, M.: Hóa học. 1972 - 493 tr. 3. Các Quy trình và Thiết bị Cơ bản của Công nghệ Hóa học: Sổ tay Thiết kế / G. S. Borisov, V. P. Brykov, Yu I. Dytnersky và cộng sự Ed. Yu. I. Dytnersky. Ed. Thứ 2, M.: Hóa học. 1991 - 496 tr. 4. Aksartov M. M. Các quy trình và bộ máy cơ bản của công nghệ hóa học. Bài giảng khóa học. Ed Kar. GU trong 1-2 t.
Nguyên tắc chung của phân tích và tính toán quá trình và bộ máy I. Thông tin chung 1. Chủ đề của môn học "Quá trình và bộ máy" 2. Sự ra đời và phát triển của khoa học về quá trình và bộ máy 3. Phân loại các quá trình cơ bản 4. Nguyên tắc chung của phân tích và tính toán các quá trình và thiết bị 5. Các hệ thống đơn vị đo lường các đại lượng vật lý khác nhau
Phân loại các quá trình chính n n n Các quá trình thủy động, tốc độ của quá trình đó được xác định bởi các định luật thủy động lực học - khoa học về sự chuyển động của chất lỏng và chất khí. Các quá trình nhiệt diễn ra với tốc độ được xác định bởi các quy luật truyền nhiệt - khoa học về các phương pháp phân phối nhiệt. Các quá trình truyền khối (khuếch tán) được đặc trưng bởi sự chuyển giao của một hoặc nhiều quá trình (phản ứng) hóa học diễn ra với tốc độ được xác định bởi các định luật động học hóa học. các thành phần của hỗn hợp ban đầu từ pha này sang pha khác qua mặt phân cách. Các quá trình cơ học được mô tả bởi các định luật cơ học rắn.
Theo phương pháp tổ chức, các quá trình được chia thành: 1. 2. 3. Các quá trình định kỳ được thực hiện trong các bộ máy mà nguyên liệu thô được nạp vào những khoảng thời gian nhất định; sau quá trình xử lý của họ, các sản phẩm cuối cùng được dỡ ra khỏi các thiết bị này. Các quá trình liên tục được thực hiện trong các thiết bị dòng chảy. Các quy trình kết hợp. Chúng bao gồm các quá trình liên tục, các giai đoạn riêng lẻ được thực hiện định kỳ hoặc các quá trình định kỳ, một hoặc nhiều giai đoạn, tiến hành liên tục.
Theo sự phân bố thời gian cư trú, chúng phân biệt: 1. 2. 3. 4. Trong bộ máy dịch chuyển lý tưởng, tất cả các hạt chuyển động theo một hướng nhất định; mà không trộn lẫn với các hạt chuyển động phía trước và phía sau và làm dịch chuyển hoàn toàn các hạt phía trước dòng chảy. Trong các thiết bị trộn lý tưởng, các hạt đến được trộn hoàn toàn ngay lập tức với các hạt nằm ở đó, tức là chúng được phân bố đồng đều trong thể tích của thiết bị. Thiết bị hoạt động liên tục thực là thiết bị thuộc loại trung gian. Các quá trình cũng có thể được phân loại tùy thuộc vào sự thay đổi các thông số của chúng (vận tốc, nhiệt độ, nồng độ, v.v.) theo thời gian. Trên cơ sở này, các quá trình được chia thành ổn định (đứng yên) và không ổn định (không đứng yên, hoặc chuyển tiếp).
các quá trình thủy cơ. II. Các nguyên tắc cơ bản về thủy lực. Các câu hỏi chung về thủy lực ứng dụng trong thiết bị hóa học 1. Định nghĩa cơ bản 2. Một số tính chất vật lý của chất lỏng A. Thủy tĩnh 3. Phương trình vi phân Euler của cân bằng 4. Phương trình cơ bản của thủy tĩnh 5. Một số ứng dụng thực tế của phương trình cơ bản của thủy tĩnh
n Định luật ma sát trong của Newton Sức căng bề mặt được biểu thị bằng các đơn vị sau: trong hệ SI [ν] = [j / m 2] = [n m / m] = [n / m] trong hệ CGS] = erg / cm 2] = [dyne / cm 2] trong hệ thống MKGSS] \ u003d kgf m / m 2] \ u003d kgf / m]
Đối với mỗi điểm của chất lưu ở trạng thái nghỉ, tổng của chiều cao san lấp mặt bằng và đỉnh áp là một giá trị không đổi. (II, 18) (II, 18 d) n Phương trình cuối cùng là một biểu thức của định luật Pascal, theo đó áp suất được tạo ra tại bất kỳ điểm nào của chất lỏng không nén được ở trạng thái nghỉ đều được truyền như nhau cho tất cả các điểm có thể tích của nó.
Một số ứng dụng thực tế của phương trình cơ bản của thủy tĩnh Điều kiện cân bằng trong các bình thông nhau: Hình. II-4. Điều kiện cân bằng trong bình thông nhau: a - chất lỏng đồng nhất; b - chất lỏng khác nhau (không thể trộn lẫn)
Trong các bình thông nhau mở hoặc kín dưới cùng một áp suất, chứa đầy chất lỏng đồng nhất, các mức của nó nằm ở cùng một độ cao, bất kể hình dạng và tiết diện của các bình.
Cơm. II-5. Để xác định chiều cao của phớt thủy lực trong thiết bị tách chất lỏng hoạt động liên tục Hình. II-6. Máy đo mức chất lỏng khí nén
CÁC QUÁ TRÌNH THỦY LỰC. B. Thủy động lực học 1. Các đặc điểm chính của chuyển động của chất lỏng 2. Phương trình liên tục (liên tục) của dòng chảy 3. Phương trình vi phân Euler của chuyển động 4. Phương trình vi phân chuyển động của Navier-Stokes 5. Phương trình Bernoulli 6. Một số ứng dụng thực tế của phương trình Bernoulli 7. Chuyển động của các vật thể trong chất lỏng 8. Chuyển động của chất lỏng qua các lớp hạt và xốp cố định 9. Thủy động lực học của các lớp hạt tầng sôi (tầng sôi) 10. Các yếu tố của thủy động lực học của dòng chảy hai pha 11. Cấu trúc của dòng chảy và sự phân bố thời gian lưu trú của chất lỏng trong bộ máy
Bán kính thủy lực Theo bán kính thủy lực r (m) được hiểu là tỷ số giữa diện tích của phần bị ngập của đường ống hoặc kênh mà chất lỏng chảy qua, tức là phần sống của dòng chảy, với chu vi thấm ướt: (II , 26)
Đường kính tương đương bằng đường kính của một đường ống tròn giả định, trong đó tỉ số của diện tích S với chu vi P được làm ướt giống như đối với một đường ống không tròn đã cho.
Dòng chảy không ổn định và không ổn định. Chuyển động của chất lỏng là ổn định hoặc đứng yên, nếu tốc độ của các hạt dòng chảy, cũng như tất cả các yếu tố khác ảnh hưởng đến chuyển động của nó (mật độ, nhiệt độ, áp suất, v.v.), không thay đổi theo thời gian tại mỗi điểm cố định trong không gian. qua đó chất lỏng đi qua. Trong các điều kiện này, đối với mỗi phần dòng chảy, tốc độ dòng chảy của chất lỏng không đổi theo thời gian.
Các phương thức chuyển động của chất lỏng. n n Chuyển động, trong đó tất cả các hạt của chất lỏng chuyển động dọc theo các quỹ đạo song song, được gọi là phản lực, hay tầng. Chuyển động rối loạn, trong đó các hạt riêng lẻ của chất lỏng chuyển động dọc theo những quỹ đạo phức tạp, hỗn loạn, trong khi toàn bộ khối chất lỏng nói chung chuyển động theo một hướng, được gọi là hỗn loạn.
Tiêu chuẩn Reynolds (Re) n Tiêu chuẩn Re là thước đo mối quan hệ giữa lực của độ nhớt và quán tính trong một dòng chuyển động.
Định luật Stokes Phương trình là định luật Stokes, biểu thị sự phân bố vận tốc theo hình parabol trong đoạn ống dẫn trong quá trình chuyển động tầng.
Phương trình Poiseuille n Với dòng chảy tầng trong ống, vận tốc chất lỏng trung bình bằng một nửa vận tốc dọc theo trục của ống.
Độ nhớt rối n Độ nhớt rối, không giống như độ nhớt thông thường, không phải là hằng số hóa lý được xác định bởi bản chất của chất lỏng, nhiệt độ và áp suất của nó, mà phụ thuộc vào tốc độ của chất lỏng và các thông số khác xác định mức độ hỗn loạn của dòng chảy (cụ thể là khoảng cách từ thành ống và v.v.).
Phương trình vi phân của tính liên tục của dòng chảy đối với chuyển động không ổn định của chất lỏng nén. Phương trình vi phân cho tính liên tục của dòng chất lỏng không nén được.
Phương trình hằng số lưu lượng n Các biểu thức này biểu diễn phương trình liên tục (mật độ) của dòng chảy ở dạng tích phân đối với chuyển động ổn định. Phương trình này còn được gọi là phương trình dòng chảy không đổi hoặc cân bằng dòng vật chất. 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
Phương trình vi phân của chuyển động Euler n Hệ phương trình (II, 46), có tính đến biểu thức (II, 47), là phương trình vi phân của chuyển động Euler đối với một dòng chảy ổn định. (II, 46) (II, 47)
Phương trình Bernoulli n n Phương trình Bernoulli đối với chất lưu lý tưởng Đại lượng được gọi là tổng thủy động lực học, hoặc đơn giản là đầu thủy động lực học.
Do đó, theo phương trình Bernoulli, đối với tất cả các mặt cắt ngang của một dòng chảy ổn định của chất lỏng lý tưởng, đầu thủy động lực học không thay đổi. z - chiều cao san lấp mặt bằng, còn được gọi là hình học, hoặc chiều cao, áp suất (hg), đại diện cho thế năng cụ thể của vị trí tại một điểm nhất định (một mặt cắt cho trước); - đầu áp suất (hpress), hoặc đầu áp suất, đặc trưng cho thế năng riêng của áp suất tại một điểm nhất định (một mặt cắt nhất định). Do đó, tổng z +, được gọi là tổng thủy tĩnh, hoặc đơn giản là đầu tĩnh (hst), biểu thị tổng thế năng riêng tại một điểm nhất định (một mặt cắt nhất định).
Phương trình Bernoulli n n Như vậy, theo phương trình Bernoulli, trong chuyển động thẳng đều của chất lưu lý tưởng, tổng vận tốc và đầu tĩnh, bằng đầu thủy động, không thay đổi khi chuyển động từ mặt cắt ngang dòng chảy này sang mặt cắt ngang dòng chảy khác. Do đó, phương trình Bernoulli là một trường hợp đặc biệt của định luật bảo toàn năng lượng và thể hiện sự cân bằng năng lượng của dòng chảy.
XỬ LÝ CHẤT LỎNG n 1. 2. 3. 4. 5. Xử lý chất lỏng Bơm dịch chuyển Thiết kế bơm chuyển vị Bơm ly tâm Thiết kế bơm ly tâm Các loại bơm khác. Siphons
SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG Tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động của máy bơm, sự tăng năng lượng và áp suất của chất lỏng có thể được thực hiện: 1. trong máy bơm dịch chuyển tích cực, bằng cách dịch chuyển chất lỏng ra khỏi không gian kín của máy bơm bởi các cơ quan chuyển động qua lại hoặc luân phiên; 2. trong máy bơm cánh gạt hoặc máy bơm ly tâm - lực ly tâm xuất hiện trong chất lỏng trong quá trình quay của các cánh bơm; 3. trong máy bơm xoáy - sự hình thành và phá hủy chuyên sâu của các xoáy xảy ra trong quá trình quay của các cánh quạt; 4. trong máy bơm phản lực - bằng một tia chuyển động của không khí, hơi nước hoặc nước; 5. trong thang máy khí - sự hình thành bọt khi không khí hoặc khí được cung cấp cho chất lỏng; 6. trong việc lắp đặt và xi phông - bằng áp suất không khí, khí hoặc hơi nước trên chất lỏng.
Cơm. III-8. thiết kế van. I - van bi. 1 - thân máy; 2 - van; 3 - nắp. II - nắp van. 1 - nắp đậy; 2 - yên xe.
Bơm màng (màng) Hình. III-9. Bơm màng: 1 - vỏ; 2 - van; 3 - xi lanh; 4 - pít tông; 5 - màng ngăn (màng).
Máy bơm ly tâm III-13 Hình. III-13. Sơ đồ của một máy bơm ly tâm: 1 - van đầu vào; 2 - đường ống hút; 3 - bánh công tác; 4 - trục; 5 - thân máy; 6 - van; 7 - van một chiều; 8 - đường ống xả.
Các loại hộp nhồi n n I - hộp nhồi có phớt thuỷ lực: 1 - lồng đèn; 2 - hộp nhồi. II - hộp nhồi axit: 1, 2 - khoang hình khuyên; 3, 4 - lỗ thoát. III - vòng đệm lò xo: 1 - vòng đệm; 2 - lò xo.
Bơm không ống n 1 thân, 2 - nắp, 3 - bánh công tác, 4 - ống bọc, ống 5 hình, 6 - ống bọc, 7 - đĩa trái, 8 - đinh tán, 9 - đĩa phải, 10 - thanh giằng, 11 - lò xo , 12 - trục, 13, 14 - vòng.
Monteju. Cơm. III-8. Monteju: 1 - ống nạp; 2, 3, 4, 5, 8 - cần trục; 6 - áp kế; 7 - ống để ép
Máy bơm phản lực. Máy bơm hơi. Cơm. III-22. Máy bơm hơi. 1 - ống nối hơi; 2 - vòi phun hơi; 3 - vòi trộn; 4 - buồng hút; 5 - ống hút; 6 - bộ khuếch tán; 7 - ống nối xả; 8 - ống nối nước ngưng; 9, 10 - van một chiều.
Máy bơm tia nước. III-22 Hình. III-22. Máy bơm tia nước. 1 - vòi phun; 2 - lỗ; 3 - đường ống hút; 4 1 - vòi phun; 2 - lỗ; 3 - ống nối ống hút; 4 - khớp nối III-23
Sơ đồ nâng khí Hình. III-24. Sơ đồ của thang máy không khí: 1, 2 - đường ống; 3 - máy trộn; 4 - dấu phân cách III-24
Thang máy (airlifts) và xi phông Hình. III-25. Hệ thống nâng khí 1 - ống dẫn khí; 2 - ống cấp cho hỗn hợp; 3 - máy trộn. Cơm. III-26. Siphons. 1 - bể chứa; 2 - ống xi phông; 3, 4, 5 - cần cẩu, 6 - kênh xem
Chuyển động và nén khí (máy nén khí) n n n n 1. Thông tin chung 2. Máy nén pittông 3. Máy nén quay và quạt gió 4. Máy ly tâm 5. Quạt hướng trục và máy nén khí 6. Máy nén trục vít 7. Bơm chân không 8. So sánh và ứng dụng của máy nén khí nhiều loại khác nhau
CHUYỂN ĐỘNG VÀ NÉN KHÍ CỦA CHẤT KHÍ (MÁY NÉN) n n n n Thông tin chung Máy được thiết kế để chuyển động và nén khí được gọi là máy nén khí. Tùy theo mức độ nén, người ta phân biệt các loại máy nén khí sau: quạt (3. 0) - để tạo áp suất cao; bơm chân không - để hút khí ở áp suất thấp hơn khí quyển.
Máy nén pittông n Máy nén tác dụng một cấp nằm ngang Hình. IV-1. Các sơ đồ của máy nén pittông một cấp: a - xi lanh đơn tác dụng đơn; b - tác động kép của xylanh đơn; trong - hai xi lanh đơn hành động. 1 = hình trụ; 2 - pít tông; 3 - van hút; 4 - van xả; 5 - thanh truyền; 6 - tay quay; 7 - bánh đà; 8 - thanh trượt (đầu chéo)
Nén nhiều tầng. Cơm. IV-2. Các sơ đồ của máy nén pittông nhiều tầng. a, b, c - với các giai đoạn nén trong các xi lanh riêng biệt (a - thực hiện đồng thời; b - thực hiện hai hàng; c - với sự sắp xếp hình chữ V của các xi lanh); g - với một piston vi sai: 1 - xi lanh; 2 - pít tông; 3 - van hút; 4 - van xả; 5 - thanh truyền; 6 - con trượt (đầu chéo); 7 - tay quay; 8 - bánh đà; 9 - bộ làm mát trung gian.
Máy thổi khí. Cơm. IV-8. Sơ đồ của một máy thổi tuabin nhiều tầng. 1 - thân máy; 2 - bánh công tác; 3 - bộ máy dẫn hướng; 4 - van một chiều. Cơm. IV-9. Biểu đồ entropy của quá trình nén khí trong một máy thổi tuabin
Tách các hệ không đồng nhất V. Tách các hệ không đồng nhất 1. Các hệ không đồng nhất và các phương pháp tách chúng 2. Tách các hệ lỏng 2. Cân bằng vật chất của quá trình tách Các vách ngăn lọc 7. Bố trí bộ lọc
Người định cư liên tục Hình. IV-3. Bể lắng hoạt động liên tục có máy trộn hàng 1 - thân máy; 2 - máng hình khuyên; 3 - máy trộn; 4 - lưỡi có nét; 5 - ống cung cấp hệ thống treo ban đầu; 6 - khớp nối cho đầu ra của chất lỏng trong suốt; 7 - thiết bị dỡ bùn (bùn); 8 - động cơ điện.
Cơm. V-6. Bộ xử lý hành động liên tục với kệ hình nón; 1 - ống nối để cung cấp huyền phù được tách ra; 2 - kệ hình nón; 3 - ống nối để loại bỏ bùn; 4 - các kênh để thoát chất lỏng đã làm trong; 5 - phù hợp cho đầu ra của chất lỏng trong suốt
Cơm. V-7. Bể lắng liên tục để tách huyền phù. 1 - ống nối để cung cấp nhũ tương; 2 - vách ngăn đục lỗ; 3 - đường ống dẫn để loại bỏ pha sáng; 4 - đường ống dẫn để loại bỏ pha nặng; 5 thiết bị phá vỡ xi phông.
B. LỌC V-8. Sơ đồ của quá trình lọc. 1 - bộ lọc; 2 - phân vùng lọc; 3 đình chỉ; 5 trầm tích
Sắp xếp bộ lọc Hình. V-10. Nutsch làm việc dưới áp suất lên đến 3 atm. 1 - thân máy; 2 - tuabin; 3 - nắp có thể tháo rời; 4 - đáy lọc; 5 - phân vùng lọc; 6 - phân vùng hỗ trợ; 7 - lưới bảo vệ; 8 - vách ngăn hình khuyên; 9 - ống nối để cung cấp hệ thống treo; 10 - ống nối để cung cấp khí nén; 11 - khớp nối để loại bỏ dịch lọc; 12 - van an toàn
bộ lọc trống. Cơm. V-13. Sơ đồ hoạt động của bộ lọc chân không trống với bề mặt lọc bên ngoài. 1 - trống; 2 - ống nối; 3 - thiết bị đóng cắt; 4 - thùng chứa hệ thống treo; 5 - máy trộn rocking; 6, 8 - các khoang của thiết bị đóng cắt; 7 - thiết bị phun; 9 - băng vô tận; 10 - con lăn dẫn hướng; 11, 13 - các khoang của thiết bị đóng cắt liên lạc với nguồn khí nén; 12 - dao gạt cặn.
C. Ly tâm D. Tách hệ thống khí (làm sạch khí) VI. Trộn trong môi trường lỏng B. Ly tâm 1. Các điều kiện cơ bản 2. Thiết kế máy ly tâm D. Tách hệ thống khí (lọc khí) 1. Thông tin chung 2. Lọc khí trọng trường 3. Lọc khí dưới tác dụng của lực quán tính và lực ly tâm 4. Khí tinh chế bằng cách lọc 5. Chà khí ướt 6. Chà rửa khí bằng điện VI. Khuấy trong môi trường lỏng 1. Thông tin chung 2. Khuấy cơ học 3. Các thiết bị khuấy cơ học
Các thiết bị ly tâm n Máy ly tâm ba cột. Cơm. V-14. Máy ly tâm ba cột. 1 - rôto đục lỗ; 2 - hình nón đỡ; 3 - khúc gỗ; 4 - đáy giường; 5 ống chống cố định; 6 - vỏ bọc; 7 - giường ngủ; 8 - lực đẩy; 9 - cột; 10 - phanh tay.
Treo máy ly tâm. Cơm. V-15. Máy ly tâm treo. 1 - đường ống cung cấp hệ thống treo; 2 - rôto có thành đặc; 3 - trục; 4 - ống chống cố định; , 5 khớp tháo chất lỏng; 6 - nắp hình nón; 7 - các xương sườn kết nối
Máy ly tâm nằm ngang với một thiết bị dao để loại bỏ cặn lắng. Cơm. V-16. Máy ly tâm ngang có lưỡi cắt để loại bỏ cặn. 1 - rôto đục lỗ; 2 - ống cung cấp hệ thống treo; 3 - ống chống; 4 - khớp nối để loại bỏ tâm; 5 - dao; 6 - xi lanh thủy lực để nâng dao; 7 máng nghiêng; 8 - kênh loại bỏ trầm tích
Máy ly tâm với piston rung để xả cặn. Cơm. V-17. Máy ly tâm với piston rung để xả cặn. 1 - ống nạp của hệ thống treo; 2 phễu hình nón; 3 - rôto đục lỗ; 4 - sàng có rãnh kim loại; 5 - pít tông; 6 - khớp nối để loại bỏ tâm; 7 - kênh loại bỏ bùn cát; 8 - cổ phiếu; 9 - trục rỗng; 10 - một đĩa di chuyển qua lại
Máy ly tâm với thiết bị trục vít để dỡ cặn. Cơm. V-18. Máy ly tâm với thiết bị trục vít để dỡ cặn. 1 - ống ngoài; 2, 4 - lỗ thông qua hệ thống treo; 3 - đường ống bên trong; 5 - rôto hình nón có thành đặc; 6 - đế hình trụ của trục vít; 7 - mũi khoan; 8 - ống chống; 9 - chốt rỗng; 10 - lỗ để bùn cát đi qua; 11 - buồng lắng cặn; 12 - lỗ để đi qua tâm; 13 - buồng tâm.
Máy ly tâm xả bùn quán tính. Cơm. V-19. Máy ly tâm không tải cặn lắng theo quán tính. 1 - phễu nhận việc tạm ngưng; 2 - rôto; 3 - kênh để loại bỏ pha lỏng; 4 - kênh để loại bỏ pha rắn; 6 - mũi khoan.
Bình tách chất lỏng. Cơm. V-20. Máy tách lỏng kiểu đĩa. 1 - ống cung cấp nhũ tương; 2 - tấm; 3 - lỗ để thoát chất lỏng nặng hơn; 4 - lỗ để thoát chất lỏng nhẹ hơn; 5 - xương sườn.
1. 2. 3. 4. 5. LỌC HỆ THỐNG KHÍ (KIỂM ĐỊNH KHÍ) Các phương pháp lọc khí sau đây được phân biệt: lắng dưới tác dụng của trọng lực (làm sạch bằng trọng trường); lắng cặn dưới tác dụng của quán tính, cụ thể là lực ly tâm; lọc; lau ướt; lắng đọng dưới tác dụng của lực tĩnh điện (điện
Làm sạch bằng khí trọng trường Các buồng lắng bụi. Cơm. V-21. Buồng chứa bụi. 1 - máy ảnh; 2 - vách ngăn ngang (kệ); 3 tấm vách ngăn phản quang; 4 - cửa ra vào.
Lọc sạch các chất khí dưới tác dụng của lực quán tính và lực ly tâm Máy hút bụi quán tính. Cơm. V-22. Bộ hút bụi có mái che quán tính. 1 - bộ thu bụi có mái che chính; 2 - xyclon; 3 - ống nhánh cho khí tinh khiết; 5 - ống thoát bụi.
Hình lốc xoáy. V-23. Thiết kế lốc xoáy NIIOgaz. 1 - thân máy; 2 - đáy hình nón; 3 - nắp: 4 - đường ống vào; 5 - bộ phận hút bụi; 6 - ống xả.
Lốc pin V-24. V-25. Cơm. V-26. Yếu tố của lốc xoáy ắc quy dòng trực tiếp. 1 - thiết bị xoắn; 2 ống đầu vào; 3 - khe hở có rãnh hình khuyên; 4 - ống xả.
Làm sạch khí bằng cách lọc Tùy thuộc vào loại vách ngăn bộ lọc, các bộ lọc khí sau đây được phân biệt: a) với vách ngăn xốp linh hoạt làm bằng sợi tự nhiên, tổng hợp và sợi khoáng (vật liệu vải), vật liệu sợi không dệt (nỉ, bìa cứng, vv), vật liệu tấm xốp cao su, bọt polyurethane, v.v.), vải kim loại; b) có vách ngăn xốp nửa cứng (lớp sợi, phoi, lưới); c) với các vách ngăn xốp cứng bằng vật liệu dạng hạt (gốm xốp, chất dẻo, bột kim loại thiêu kết hoặc ép, v.v.); d) với các lớp hạt của than cốc, sỏi, cát thạch anh, v.v.
Bộ lọc có vách ngăn xốp linh hoạt. Cơm. V-27. Túi lọc với lắc cơ học và thổi ngược vải. I-IV - các phần bộ lọc; 1, 9 - người hâm mộ; 2 - ống dẫn khí vào; 3 - máy ảnh; 4 - tay áo; 5 - lưới điện phân phối; 6, 8 - van tiết lưu; 7 - ống xả; 10 - cơ cấu lắc; 11 - khung; 12 - mũi khoan; 13 - cống.
Bộ lọc có vách ngăn xốp cứng Bộ lọc thiêu kết Hình. V-28. Bộ lọc kim loại-gốm. 1 - thân máy; 2 - tay áo bằng kim loại; 3 - mạng tinh thể; 4 - ống nối đầu vào; 5 - ống nối đầu ra; 6 - bộ thu khí nén; 7 - boongke.
Bộ lọc với các lớp dạng hạt. Cơm. V-29. Bộ lọc liên tục với một lớp vật liệu lọc dạng hạt chuyển động. 1 - thân máy; 2 - phân vùng lọc; 3 - vật liệu lọc; 4 đầu vào khớp nối; 5 - ống nối đầu ra; 6 - cửa chớp; 7 - bộ cấp liệu.
V-34
HỖN HỢP TRONG PHƯƠNG TIỆN LỎNG Các phương pháp trộn. Bất kể môi trường nào được trộn với chất lỏng - khí, lỏng hoặc rắn - có hai phương pháp trộn chính trong môi trường lỏng: cơ khí (sử dụng máy trộn có nhiều kiểu dáng) và khí nén (khí nén hoặc khí trơ). Ngoài ra, trộn trong đường ống và trộn bằng vòi phun và máy bơm được sử dụng.
Lời tựa
Giới thiệu
1. Môn học công nghệ hóa học và mục tiêu của môn học
2. Phân loại các quá trình
3. Tính toán vật chất và năng lượng
Các khái niệm chung về cân bằng vật chất. Đầu ra. Màn biểu diễn. Cường độ của các quá trình sản xuất. Cân bằng năng lượng. Công suất và hiệu quả.
4. Thứ nguyên của các đại lượng vật lý
PHẦN MỘT. CÁC QUÁ TRÌNH THỦY LỰC
Chương một. Các nguyên tắc cơ bản của thủy lực
A. Thủy tĩnh)