Курс лекций для студентов дневной формы обучения Энгельс 2009 введение
Скачать 2.29 Mb.
|
| В заключение заметим, что действительная производительность отстойных центрифуг ниже расчетной. Это объясняется отставанием скорости вращения жидкости от скорости вращения ротора, изЃ|за эффекта проскальзывания; неравномерностью течения жидкости вдоль ротора и увлечением части осадившихся частиц с его стенок; образованием вихревых зон, взмучивающих частицы. Процессы в фильтрующих центрифугах. В общем случае разделение суспензий в фильтрующих центрифугах складывается из стадий образования, уплотнения и механической сушки осадка. В центрифугах этого типа возможна также и промывка осадка. Процессы разделения суспензий на фильтрах и фильтрующих центрифугах значительно различаются. Как и для отстойных центрифуг, здесь следует отметить влияние возрастающих по радиусу ротора центробежной силы и площади поперечного сечения кольцевого слоя, что делает невозможным применение закономерностей фильтрования к процессам в фильтрующих центрифугах. Конечной задачей центробежного фильтрования является получение осадка с наименьшим содержанием жидкой фазы. При анализе стадии образования осадка необходимо учитывать значительные сжимающие усилия, действующие на него в поле центробежных сил. Так в промышленных центрифугах давление в жидкости достигает 1,5 МН/м2 (15 атм.), по сравнению с 0,1 МН/м2 (1 атм.) в фильтрах. Поэтому в период образования осадка происходит наиболее интенсивное удаление жидкости. Движущая сила процесса при этом Ѓ| центробежная. Суспензия, находясь в поле действия центробежных сил, разделяется на дисперсную и дисперсионную фазы. Барабан центрифуги (Рис.3.4 б) 1 перфорирован. Для этого в его стенках просверливается большое количество отверстий диаметром от 3 до 8 мм. При разделении суспензий в таких центрифугах твердая фаза оседает на внутренних стенках барабана, а жидкая просачивается через образующийся слой осадка и выбрасывается наружу через отверстия под действием напора, создаваемого полем центробежной силы. Обычно, для предотвращения уноса мелких частиц твердой фазы вместе с фугатом, внутренние стенки барабана покрывают добавочным фильтром. В качестве таких фильтров используются решета из стальных листов с отверстиями 1ЎK1,5 мм, проволочные сита, тканевые фильтры из полотна, бязи, фланели, керамические плитки и т.д. В течение первого периода фильтрации непрерывно нарастает слой осадка. Когда вся твердая фаза, находящаяся в суспензии, осаждена на фильтрующую поверхность и жидкость содержится только в капиллярах осадка, начинается второй период, во время которого происходит уплотнение осадка, причем жидкость, содержащаяся в нем, выжимается под действием центробежной силы. В результате частицы осадка сближаются между собой. Третий период начинается тогда, когда система становится трехфазной, т. к. в освобождаемые от фильтрата капилляры начинает проникать воздух. В этот период жидкость удерживается на частицах осадка капиллярными и молекулярными силами. Под действием центробежной силы она постепенно продвигается по направлению фильтрующей перегородки. Так протекает процесс в фильтрующих центрифугах периодического действия. В центрифугах непрерывного действия, в случае хорошо сжимаемого осадка, резко возрастает гидравлическое сопротивление слоя изЃ|за уменьшения пористости осадка. Это приводит к существенному снижению скорости центрифугирования. Поэтому в отдельных случаях не исключено, что скорость процесса разделения суспензии в фильтрующей центрифуге будет меньше, чем на фильтре, при относительно небольшой разности давлений. Поэтому на центрифугах не всегда следует разделять суспензии, которые дают сильно сжимаемый осадок. Свойства осадка следует предварительно исследовать. Центробежная фильтрация широко используется в свеклосахарном и рафинадном производствах, где при помощи этого процесса отделяют кристаллический сахар от маточного раствора. Применяется она также в производствах глюкозы и пива. Расчет непрерывнодействующих фильтрующих центрифуг. Рассмотрим центрифугу с непрерывной выгрузкой осадка, в которой средняя его толщина hoc может быть принята постоянной. Упрощенный метод ее расчета основан на применении уравнения фильтрования при постоянных разности давлений и скорости (3Ѓ|17). µ § где V Ѓ| объем фильтрата, м3. Приняв Rф.п.= 0 и заменив разность давлений µ §Р на давление Рц обусловленное действием центробежной силы, получим выражение для определения производительности центрифуги по фугату: µ § (3Ѓ|32) где Sср Ѓ| средняя поверхность фильтрования, а: µ § (3Ѓ|33) Для определения QT по выражению (3Ѓ|32) необходимо вычислить Рц и hoc. На рис.3.5. показана часть кольцевого слоя жидкости на переферии ротора. Ее элементарная масса dm равна: µ § (3Ѓ|34) где НЃ| длина центрифуги, м. Имея ввиду, что центробежная сила с равна µ §, с учетом уравнения (3Ѓ|34), запишем: µ § (3Ѓ|35) Так как µ §, то: µ § (3Ѓ|36) Проинтегрировав это выражение от 0 до Рц и от R0 до R, получим: µ § (3Ѓ|37) или: µ § (3Ѓ|38) Толщина слоя осадка может быть найдена из соотношения: µ § (3Ѓ|39) где в Ѓ| коэффициент, величина которого зависит от типа центрифуги. После подстановки в уравнение (3Ѓ|32) значений Рц и hoc из выражений (3Ѓ|38) и (3Ѓ|39) определим QT: µ § (3Ѓ|40) где µ § величина, характеризующая удельное сопротивление осадка; µ § Ѓ| величина пропорциональная центробежной силе. Причем: µ § (3Ѓ|41) Действительная производительность фильтрующих центрифуг определится из выражения: µ § где µ § Ѓ| коэффициент эффективности центрифуги; он всегда меньше единицы. Конструкции отстойных и фильтрующих центрифуг. Обычные центрифуги по характеру протекающих в них процессов делят на фильтрующие, отстойные и разделяющие, а скоростные (сепараторы и трубчатые центрифуги) на осветляющие и разделяющие. Центрифуги могут иметь горизонтальное и вертикальное расположение ротора. По принципу действия центрифуги делят на машины периодического, непрерывного действия и комбинированные. Самостоятельно изучить следующие конструкции: Центрифуги периодического действия: а) автоматическая горизонтальная отстойная центрифуга; б) вертикальная центрифуга марки ОВБ; в) фильтрующая центрифуга марки ФМБ; г) саморазгружающая фильтрующая центрифуга с гравитационной выгрузкой осадка. Центрифуги непрерывного действия: а) непрерывно действующая отстойная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка марки НОГШ; б) тарельчатый дрожжевой сепаратор; в) саморазгружающийся сепаратор; г) горизонтальная осадительная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка марки ОГШ; д) фильтрующая центрифуга с пульсирующей выгрузкой осадка марки ФГП; е) центрифуга с центробежной выгрузкой осадка. Гидроциклоны. В последнее время в пищевой промышленности находят все более широкое применение гидроциклоны. Они используются для осветления и обогащения суспензий, а также для классификации материалов, т.е. разделения их по фракциям. Корпус гидроциклона (Рис.3.6) состоит из цилиндрической 4 и конической 5 частей. Суспензия через патрубок 2 подается тангенциально в цилиндрическую часть корпуса 4, где приобретает интенсивное вращательное движение. Под действием центробежной силы частицы перемещаются к стенкам аппарата и концентрируются во внешних слоях вращающегося потока. Здесь они движутся по спиральной траектории вдоль стенок гидроциклона вниз к выводному штуцеру 6, откуда отводятся в виде сгущенной суспензии. Большая часть жидкости перемещается во внутреннем спиральном потоке вверх вдоль оси аппарата и удаляется через патрубок 2. Действительная картина движения потоков в гидроциклоне много сложнее описанной, т.к. в аппарате возникают радиальные и замкнутые циркуляционные токи. Чем меньше диаметр гидроциклона, тем больше развиваемые в нем центробежные силы, а, следовательно, тем меньше размер частиц, которые в нем можно отделить. Для разделения суспензий успешно используются гидроциклоны диаметром 100 мм и менее. Обычно гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, который называют мультигидроциклон. Хорошее разделение суспензий достигается в том случае, если корпус циклона имеет удлиненную форму с углом конусности (10Ѓ|15°). В этом случае удлиняется путь твердых частиц, увеличивается их время пребывания, а , следовательно, и повышается эффективность разделения. Достоинства циклонов: высокая производительность; отсутствие движущихся частей; небольшая стоимость. Недостаток: быстрый износ корпуса. Для того, чтобы его уменьшить, применяют сменную футеровку из износостойких материалов. Расчет гидроциклонов сводится к определению производительности и размеров улавливаемых частиц. Расход суспензии с плотностью "µ §" через подводящий патрубок диаметром "dn" при перепаде давления в циклоне µ § можно определить по формуле: µ § (3Ѓ|42) µ §; µ § По опытным данным, для циклонов с Д=125Ѓ|600 мм и углом конусности 38° коэффициент µ §. На эффект разделения оказывает главное влияние отношение, µ §которое принимается равным 0,37 Ѓ| 0,4; dn Ѓ| принимается равным (0,14...0,3) Д; dвых = (0,2...0,16) Д. Для классификации выбирают циклоны с Д =300Ѓ|350 мм, для сгущения суспензий Д=100 мм, а для осветления Д=10...15мм. Сверхцентрифуги (Рис.3.7) имеют ротор малого диаметра Ѓ| не более 200 мм, вращающийся с большой скоростью Ѓ| до 4500 минЃ|1. Фактор разделения составляет 15 000. В таких центрифугах разделяются очень тонкодисперсные суспензии и эмульсии. Контрольные вопросы Какими методами можно повысить эффективность разделения неоднородных смесей по сравнению с отстаиванием? Какой фактор характеризует разделяющую способность центрифуг? Что является движущей силой процесса центрифугирования? Каково соотношение движущих сил в отстойниках и центрифугах? Чем отличаются конструкции сепараторов для разделения эмульсий и суспензий? Расчет отстойных центрифуг. Расчет фильтрующих центрифуг непрерывного действия. Дайте сравнительную оценку эффективности фильтрования в фильтрах и центрифугах. Принцип действия и расчет гидроциклонов. 3.5. Разделение неоднородных газовых систем Аппараты для пылеулавливания. Пылеулавливание является, как правило, завершающим процессом в многочисленных технологических схемах с участием процессов сушки твердых материалов, их тонкого измельчения и классификации, при пневмотранспорте, в аппаратах с псевдоожиженным слоем и др. От надежности и эффективности работы пылеулавливающего оборудования зависят, в основном, потери самых ценных, в большинстве случаев высокодисперсных фракций продуктов, а также загрязненность и запыленность воздуха в цехах и на окружающей территории. Эффективность улавливания пылей будет зависеть от объемов очищаемых газов, дисперсности улавливаемых частиц, концентрации их в газовом потоке, и его температуры, от грамотного выбора своей, в каждом конкретном случае, системы пылеулавливания, состоящей обычно из нескольких последовательно установленных аппаратов разного принципа действия. Обычно на первой ступени пылеулавливания отделяются наиболее грубые фракции пылей с использованием инерционных методов очистки в гравитационных и центробежных пылеосадителях, а на второй ступени Ѓ|мелкие, наиболее трудноуловимые фракции пылей методами фильтрации через перегородку (тканевую, керамическую, зернистую), электроосаждения, мокрыми методами очистки. В ряде случаев нужна и третья ступень. По способу улавливания пыли устройства подразделяются на три группы: Аппараты сухой механической очистки. Аппараты мокрой механической очистки. Электрическая очистка газов. Современные сухие механические пылеуловители используют инерционный (осаждение пыли за счет резкого изменения направления газового потока) и центробежный (циклоны) механизмы осаждения. Самостоятельную группу аппаратов сухой очистки составляют пылеуловители фильтрационного действия, в основе которых лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку. Они делятся на пылеуловители с гибкими пористыми перегородками (тканевые рукавные фильтры) и с жесткими пористыми и зернистыми фильтрующими слоями. В основе работы мокрых механических пылеуловителей лежит контакт очищаемого газа с жидкостью. Получили распространение следующие аппараты, работающие по мокрому способу: полые и насадочные скрубберы, пенные аппараты, аппараты с подвижным слоем насадки и т.д. Аппараты электрической очистки газа осаждают частицы пыли за счет сообщения им электрического заряда. К ним относятся сухие и мокрые электрофильтры различных конструкций. Работу пылеулавливающего аппарата оценивают по величине доли пыли, задержанной в нем. Ее обычно называют коэффициентом полезного действия п и рассчитывают как отношение количества пыли, уловленной в аппарате, к общему ее количеству во входящем потоке газа: µ § (3Ѓ|43) где G1 и G2 Ѓ| количество взвешенных частиц в исходном и очищенном газе, кг/час. Аппараты сухой механической очистки газов. Наиболее распространенным методом очистки газа от взвешенных твердых частиц является центробежное пылеулавливание в циклонах. Циклон (рис.3.8) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с конусным дном. Запыленный газ вводится через патрубок тангенциально с большой скоростью (15 Ѓ|20 м/с), при этом его поступательное движение превращается во вращательное. Под действием центробежной силы более тяжелые частицы отбрасываются к периферии цилиндра, и затем скользят вдоль его стенок вниз, опускаются в коническую часть циклона и выводятся через нижний патрубок. Поток газа совершает несколько оборотов, по мере движения в нижнюю часть цилиндра, а затем по центральной трубе выводится вверх через штуцер. При этом может захватываться некоторое количество газа, не полностью освобожденного от пыли. Степень очистки газа в циклонах зависит от соотношения его размеров. С ростом линейной скорости газа на входе в циклон степень очистки сначала возрастает, а затем становится практически постоянной. Обычно линейная скорость на входе не превышает 20 м/с, т.к. при более высоких значениях резко возрастает перепад давления в циклоне (пропорционально квадрату скорости) и усиливается износ входного патрубка и корпуса. На степень очистки газа значительно влияет фракционный состав пыли. Степень улавливания частиц размером меньше 20 мкм относительно невелика, а для больших размеров она не превышает 90%. В среднем степень очистки в циклонах колеблется от 70 до 90% при размерах частиц более 10 мкм. Диаметр и количество циклонов подбираются по условной скорости газа в его свободном сечении µ § м/сек (3Ѓ|44) где VЃ| объем газового потока, м3/сек; µ §Ѓ| сечение циклона, м2; D Ѓ|внутренний диаметр циклона. Перепад давления в циклоне условно определяется как местное сопротивление: µ § Н/м2 (3Ѓ|45) где µ § Ѓ| общий коэффициент сопротивления; µ §Ѓ| удельный вес газа,Н/м3; рг Ѓ| плотность газа, кг/м3. Можно также задаться перепадом давления и найти допустимую скорость в циклоне: µ § м/сек (3Ѓ|46) После чего определить его сечение и диаметр: µ § м2 Рекомендуемые значения перепада давления в циклонах составляют: µ § м Для очистки газа от пыли применяются также рукавные фильтры, обычно устанавливаемые после циклонов. Они представляют собой рукава или мешки, подвешенные внутри корпуса. Газовый поток вводится по патрубку и распределяется по фильтрующим элементам Ѓ| рукавам. Пыль осаждается на внутренней поверхности и в порах ткани, а газ проходит наружу и выводится из устройства. С увеличением толщины слоя пыли сопротивление ткани возрастает. Рукава периодически встряхиваются специальным устройством, в результате пыль собирается в нижнем бункере и удаляется из аппарата. Мокрая очистка газов. Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку Ѓ| промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуловителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости, либо на поверхности капель или пузырьков газа. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс для специальности 080504 − Государственное... Общепрофессиональный курс «Информатизация муниципальных органов» предназначен для студентов четвертого курса дневной, вечерней и... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу «Технология автоматизированного машиностроения» для... |
| Учебно методический комплекс Для студентов специальности 1 24 01... Для студентов специальности 1 – 24 01 02 Правоведение юридического факультета дневной формы обучения | | Рабочая программа Наименование дисциплины Учебная практика (ознакомительная) По профилям подготовки Информационно-аналитическая деятельность (для студентов дневной формы обучения) и Технология автоматизированных... |
 | Выполнили: Воспитатель мдоу №45, г. Энгельс, Егорова Е. А. Воспитатель... История развития географической науки и роль выдающих ученых в формировании системы географических знаний | | Чрезвычайные ситуации на химически опасных объектах с выбросом аварийно... Чрезвычайные ситуации на химически опасных объектах с выбросом аварийно химически опасных веществ (ахов) в окружающую природную среду:... |
| Московский государственный университет технологий и управления Учебно-практическое пособие предназначено для студентов 3 курса сокращенной и 5 курса полной форм обучения, а также 3 и 4 курсов... | | Программа курса для специальности 020400 Психология Курс “Зоо- и сравнительная психология” является общепрофессиональной дисциплиной и предназначен для студентов 1 курса Института психологии... |
| Тематический план для студентов дневной формы обучения 4 тематический... Предприятия питания в индустрии туризма и гостеприимства: учебно-методический комплекс для студентов специальности 080507 «Менеджмент... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой программы «Делопроизводство и документационное обеспечение... |
| Учебное пособие к курсу лекций «Введение в современную литературу» Предлагаемое издание является учебным пособием к вузовскому курсу «Введение в современную литературу», который читается для студентов... | | Методическое пособие для студентов Составил: Андраковский Максим... ... |
| Экзаменационные вопросы по математике для студентов 2 курса гф дистанционно-заочной... Курс высшей математики. Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление. Лекции и практикум: Учебное пособие / Под... | | Тематика рефератов по отечественной истории для студентов 1 курса... |
| Планы семинарских занятий для студентов дневной формы обучения Планы... «Административное право» и предназначен для студентов мгюа и пмюи всех форм обучения | | Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени. Характеристика... Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени. Характеристика зон чрезвычайных ситуаций: метод, разработка для студентов всех... |
