Курс лекций для студентов дневной формы обучения Энгельс 2009 введение
Скачать 2.29 Mb.
|
Мокрая очистка газа наиболее эффективна, если допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. В случае, когда улавливаемые частицы находятся в высокодисперсном состоянии и плохо или совсем не смачиваются водой, то очистка газа мокрым способом малоэффективна и к жидкости необходимо добавлять поверхностноЃ|активные вещества. Наиболее существенным недостатком мокрой очистки газов является образование большого количества сточных вод (шламов), которые вызывают коррозию аппаратуры и должны в свою очередь подвергаться дальнейшему разделению и утилизации. Полые и насадочные скрубберы. Простейшими аппаратами для мокрой очистки и одновременного охлаждения газов являются полые скрубберы. Запыленный газ (Рис.3.9) движется через аппарат снизу вверх со скоростью не более 0,8...1,5 м/сек (для уменьшения брызгоуноса) и орошается водой, разбрызгиваемой через форсунки. При этом все поперечное сечение аппарата должно полностью перекрываться распыляемой жидкостью. В качестве насадки обычно используют кольцевую и хордовую, а также кокс, кварц. Степень очистки газа от пыли в полых скрубберах достигает 60Ѓ|75%, а в насадочных 75Ѓ|85%. Центробежные скрубберы. Интенсификация процесса мокрой очистки может быть достигнута при проведении его в поле центробежных сил. Известны два способа. В первом случае запыленный газ поступает в нижнюю часть цилиндрического корпуса тангенциально и приобретает вращательное движение. Стенки корпуса орошаются через специальные устройства, расположенные в верхней части аппарата, водой, которая стекает по их внутренней поверхности тонкой пленкой. Частицы пыли, под действием центробежной силы, отбрасываются к стенкам аппарата, смачиваются водяной пленкой и уносятся вместе с водой через коническое днище, а очищенный газ удаляется через верхний патрубок. Во втором случае жидкость распыливается и закручивается с помощью перфорированного вращающегося ротора. При взаимодействии двух вращающихся навстречу друг другу потоков частицы пыли смачиваются и выводятся из аппарата. В обоих случаях достигается более высокая степень очистки, по сравнению с полыми или насадочными скрубберами. Ее величина может превышать 95% при размерах частиц пыли в диапазоне 5...30 мкм. Пенные пылеуловители. В этих аппаратах жидкость, взаимодействующая с запыленным газом, приводится в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта между ней и газом и позволяет получить высокую степень очистки. Пенный аппарат (Рис.3.10) представляет собой камеру 1 круглого или прямоугольного сечения, внутри которой находится перфорированная решетка 3. Вода через штуцер поступает на решетку, а запыленный газ подается в нижнюю часть аппарата. Проходя через отверстия тарелки 3, он барботирует сквозь слой жидкости и превращает всю ее в слой подвижной пены. В слое пены пыль захватывается жидкостью, основная часть которой (Ѓ|80%) удаляется вместе с пеной через регулирующий порог 2. Оставшаяся часть жидкости сливается через отверстия тарелки и улавливает в подтарелочном пространстве более крупные частицы. Суспензия, образующаяся при этом, удаляется через штуцер, расположенный внизу. В ряде случаев применяют несколько решеток, причем их число зависит от требуемой степени очистки газа. Степень улавливания пыли в пенных аппаратах часто превышает 95Ѓ|99% при относительно низких капитальных затратах и эксплуатационных расходах. Недостатки пенных аппаратов: Частицы размером менее 2 мкм улавливаются не полностью; Необходима установка брызгоуловителей; Недопустимы большие колебания в подаче очищаемых газов, т.к. это приводит к нарушению режима пенообразования. Электрическая очистка газов (электрофильтры). В электрофильтрах очистка газа происходит под действием электрических сил. Для этого частицам сообщается электрический заряд и они под действием электрического поля выводятся из газового потока и осаждаются на электродных пластинах. Зарядка частиц в электрофильтрах происходит в поле коронного разряда (при полной ионизации поля между электродами возникает коронный разряд Ѓ| образование короны вокруг каждого провода). Один из электродов Ѓ| отрицательной полярности Ѓ| коронирующий, служит для сообщения заряда частицам. Он представляет собой тонкую струну (провод). Второй электрод Ѓ|осадительный имеет значительную поверхность. На рис. 3.11 представлена схема сухого электрофильтра. Газ, поступающий в фильтр, снизу проходит систему электродов, очищается и удаляется через верхний патрубок. Аппарат оборудован встряхивающим устройством для очистки электродов от уловленной пыли. Эффективность электрофильтров при улавливании частиц, размером до 0,5 мкм достигает 99% и ухудшается с увеличением скорости газового потока. В ряде случаев электроочистка газов применяется как дополнительная к другим способам. Выбор пылеулавливающего оборудования. Основным параметром очищаемого газа следует считать дисперсность пыли (размер частиц), т.к. выбор пылеулавливающего оборудования зависит главным образом от него. Нужно учитывать также требования, предъявляемые к полноте очистки. Однако рост эффективности работы пылеулавливающих устройств в большинстве случаев связан с увеличением энергозатрат и размеров аппарата или их количества (таблица 3.1). Самостоятельно изучить следующие конструкции аппаратов для пылеулавливания: Пылеосадительная камера. Отстойный газоход. Батарейный циклон. Рукавный и патронный фильтры. Скруббер Вентури. Трубчатый электрофильтр. Контрольные вопросы Какова эффективность работы различных пылеулавливающих устройств и стоимость очистки по отношению к циклонам? Каким показателем оценивают работу пылеулавливающего оборудования? Частицы каких размеров могут быть осаждены из газовых потоков под действием гравитационных сил? В каких аппаратах происходит разделение газовых неоднородных систем под действием инерционных и центробежных сил? Достоинства и недостатки циклона. Какие факторы влияют на степень очистки в циклонах? В чем заключается мокрая очистка газов? Ее недостатки. Принцип осаждения частиц в электрическом поле. Каким образом можно достигнуть степени очистки газового потока более 99%. 4. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В ЖИДКИХ СРЕДАХ Перемешивание жидких сред Ѓ| процесс широко применяемый в пищевой и других отраслях промышленности для приготовления эмульсий, суспензий, получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. А) Гомогенные процессы В случае гомогенизации, приготовления суспензий, нагревания или охлаждения гомогенной среды перемешивание используют в основном для выравнивания температурного и концентрационного полей, благодаря этому возрастает скорость химической реакции. Б) Гетерогенные процессы Гетерогенная реакция складывается из нескольких последовательных стадий. Если определяющей является собственно химическая реакция, то перемешивание используется для выравнивания концентрационного поля. В этом случае необходимо обеспечить интенсивную циркуляцию потока. Если самая медленная стадия Ѓ| массопередача, то перемешивание приводит к уменьшению толщины диффузионной пленки. Вследствие турбулизации потока, вызванной перемешиванием, происходит подвод вещества к границе межфазного контакта и последующий отвод продуктов реакции. Способы перемешивания Существует несколько способов перемешивания жидких сред: Механическое перемешивание с использованием мешалок различного типа. Циркуляционное перемешивание. а) перемешивание струёй жидкости, вытекающей из сопла; б) перемешивание жидкости струёй газа; в) пульсационное перемешивание. Перемешивание на основе звуковых и ультразвуковых колебаний. Перемешивание за счет подвода энергии вибрации. Перемешивание с помощью магнитного поля. Перемешивание в статических смесителях за счет установки различных винтовых элементов в трубопроводе. Электрогидравлическое перемешивание. Рассмотрим более подробно только первый способ, ка наиболее распространенный. Эффективность и интенсивность перемешивания Для сравнительной оценки различных перемешивающих устройств обычно используют две их наиболее важных характеристики: Эффективность перемешивающего устройства, Э; Интенсивность его действия, I. Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса и может быть выражена поЃ|разному, в зависимости от цели перемешивания. Но в любом случае она зависит от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость µ § где V Ѓ| объем перемешиваемой жидкости; N Ѓ| потребляемая мощность; µ §Ѓ| время процесса. Интенсивность перемешивания определяется временем достижения технологического результата или частотой вращения мешалки n мешалки при фиксированной продолжительности процесса (для механических мешалок): µ § (4Ѓ|2) 4.1. Конструкции механических мешалок Механическое перемешивающее устройство состоит из вала, к которому крепится мешалка, и привода. Мешалки делятся на две группы: тихоходные Ѓ|лопастные, рамные, якорные. Они имеют относительно большие размеры и малую скорость вращения (обычно не более 80 об/мин); быстроходные Ѓ| пропеллерные и турбинные. Под тихоходными понимают мешалки, которые при перемешивании осуществляют ламинарное течение жидкости в аппарате. Быстроходные мешалки применяют тогда, когда требуется проводить процесс при переходном или турбулентном режимах движения жидких сред. Лопастная мешалка (рис.4.1 аЃ|б ) имеет две горизонтальные лопасти, укрепленных на вращающемся валу. В случае необходимости сообщения жидкости частичного вертикального перемещения лопасти делают наклонными (обычно угол наклона а = 45°). Для диаметра мешалки принимают dм = (0,5....0,7)Д где Д Ѓ| диаметр аппарата. Окружную скорость на конце лопасти мешалки выбирают в зависимости от вязкости перемешиваемой среды в диапазоне от 1 до 3 м/сек. Лопастные мешалки применяют для смешивания жидкостей, растворения твердых тел, получения суспензий и т.д. При большой высоте аппарата L>>Д на валу устанавливают мешалки в два, три яруса и более. Рамные мешалки являются комбинацией простых лопастных мешалок с вертикальными и наклонными планками и применяются в случае больших объемов перемешиваемых вязких материалов. Окружные скорости вращения µ §на концах лопастей и отношения такие же, как для лопастных мешалок. Якорные мешалки получили широкое распространение в промышленности. Их контур соответствует форме сосуда, в котором они расположены. Обычно выдерживают соотношение dм = 0,9Д, но на практике оно может быть и большим. Скорость вращения до 90 об/мин. Якорные мешалки применяют для перемешивания очень вязких жидкостей, особенно если процесс сопровождается нагревом среды через стенки аппарата. ИзЃ|за небольшого зазора между краями мешалки и стенками аппарата около последних возникает сильное турбулентное течение, препятствующее перегреванию жидкости и образованию на стенках осадка. При высокой вязкости жидкости мешалка снабжается добавочными горизонтальными или вертикальными лопастями. В соответствии с формой днища различают круглые, эллиптические, треугольные и другие якорные мешалки. Общим недостатком лопастных, рамных и якорных мешалок является громоздкость и большая пусковая мощность. Пропеллерные мешалки имеют три или четыре лопасти, расположенные винтообразно. По форме лопасти могут быть овальные, расширяющиеся и с параллельными кромками (рис.4.1 в). Вследствие более обтекаемой формы пропеллерные мешалки при одинаковом числе Рейнольдса потребляют меньшую мощность, по сравнению с мешалками других типов. Пропеллерные мешалки создают интенсивные вертикальные потоки жидкости, и, как следствие этого, большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность процесса, особенно в случае перемешивания расслаивающихся жидкостей. Диаметр мешалки выбирают в диапазоне dм =(0,25...0,33) Д. Окружная скорость этих мешалок до 15 м/сек (2400 об/мин). Они применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 2 Па„Єс Для организации направленного течения жидкости в аппаратах, где Н>Д, мешалку устанавливают в диффузор, который представляет собой короткий цилиндрический или конический стакан. Пропеллерные мешалки применяют для перемешивания жидкостей, растворения, образования взвесей, проведения химических реакций в жидкой среде, образования маловязких эмульсий и гомогенизации больших объемов жидкости. Турбинные мешалки охватывают обширную группу весьма разнородных конструкций. Диаметр мешалок выбирают в диапазоне dM=(0,25...0,5) Д в зависимости от размеров аппарата, причем большие значения берутся для более вязких жидкостей (до 500 Па„Є с). Открытые турбинные мешалки с плоскими лопастями высотой (рис.4.1 г) представляют собой диск с укрепленными на нем плоскими лопатками (6Ѓ|8 штук), расположенными радиально. По ГОСТ 20680Ѓ|75 диаметр кольцевого диска на котором крепят шесть радиальных лопастей, d2=0,75dM, длина лопасти l=0,25dм. Мешалки этого типа применяют для быстрого суспензирования, растворения твердой фазы, а также диспергирования. Окружная скорость вращения до 7 м/сек. 4.2. Способы предупреждения образования воронки При перемешивании маловязких жидкостей механической мешалкой любого типа, расположенной в центре аппарата с гладкими стенками, появляется центральная воронка. Образование воронки происходит вследствие того, что на каждую частицу жидкости действует некоторая объемная сила, являющаяся результатом совместного влияния центробежной силы и силы тяжести. С увеличением числа оборотов мешалки возникшая воронка постепенно углубляется, достигает мешалки, а в предельном случае и дна аппарата. В этих условиях перемешивание становится совершенно неэффективным и необходимо принимать ряд конструктивных мер, предотвращающих возможность ее образования. Мешалки, создающие аксиальное движение потока жидкости, устанавливают под углом или смещают от центра. В первом случае вал мешалки составляет с осью аппарата угол примерно 15°. Во втором случае мешалку смещают в сторону от центра в квадрат, соответствующий направлению ее вращения. Лопастные, рамные и якорные мешалки обычно используются в аппаратах без перегородок, так как у них мал зазор между краями лопастей и боковой стенкой. С целью предотвращения образования центральной воронки в аппаратуре устанавливают отражательные перегородки, например, на пути спирального кругового движения жидкости. Отражательными перегородками называют неподвижные пластины прямоугольной формы, которые размещают внутри аппарата обычно в вертикальном положении двумя способами: Вертикальные перегородки закрепляют у стенок аппарата. Вертикальные перегородки устанавливают в потоке перемешиваемой жидкости. На практике ширину отражательных перегородок обычно принимают в пределах (0,056 Ѓ| 0,12)Д, где Д Ѓ| внутренний диаметр аппарата. В результате установки отражательных перегородок возрастает величина циркуляции по высоте аппарата, но при этом увеличивается и потребление энергии. В случае применения перегородок, исключающих образование центральной воронки, 4. Перемешивание в жидких средах появляется возможность существенно увеличить подводимую мощность и тем самым значительно интенсифицировать процесс перемешивания. 4.3. Затраты энергии на перемешивание ньютоновских жидкостей Вынужденное стационарное движение жидкости в условиях, когда действием силы тяжести пренебрегать нельзя, описывается критериальным уравнением вида µ § (4Ѓ|3) где Г1, Г2 Ѓ| симплексы геометрического подобия. С целью отражения специфики движения рабочих органов перемешивающих устройств запишем критерии Эйлера, Рейнольдса и Фруда в несколько измененном виде. Критерий Эйлера записывается следующим образом |
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... |
