Кафедра процессов и аппаратов химической технологии Семинар 14

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии. Семинар 14. Осаждение.

Задача 43. Определить диаметр непрерывно действующего отстойника для выделения солевого шлама из щёлока и производительность насоса для отвода шлама при следующих условиях: ▫ расход суспензии на 1 отстойник – 350 т/ч; ▫ температура щёлока – 90°С; ▫ плотность щёлока – L = 1326 кг/м 3; ▫ вязкость щёлока – μL = 0, 52 м. Па∙с; ▫ начальная концентрация суспензии – 25% (масс. ); ▫ массовое отношение Ж: Т в шламе, выгружаемом из отстойника – 0, 9: 1; ▫ допустимое содержание твёрдой фазы в осветлённой жидкости (продукте) – 15 г/(кг продукта); ▫ минимальный эквивалентный диаметр частиц – do = 75 мкм; ▫ плотность частиц соли – S = 1990 кг/м 3; ▫ форма частиц – угловатая. Определить также скорость свободного оседания шарообразных частиц данного размера в указанной жидкости.

Система уравнений материального баланса: Массовые доли: wсусп = 0, 250 кг/кг; wпр = 0, 015 кг/кг. Массовый расход осадка (шлама): Плотность осадка (шлама): Объёмный расход осадка (шлама):

Массовый расход осветлённой жидкости (продукта): Плотность продукта: Объёмный расход продукта: Критерий Архимеда: Режим ламинарный, т. к. Ar < 36. Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц: Скорость свободного осаждения угловатых частиц:

Объёмная доля твёрдой фазы в суспензии: Поразность суспензии (доля объёма, занятого жидкостью): Критерий Рейнольдса для стеснённого осаждения сферических частиц: Скорость стеснённого осаждения угловатых частиц:

Где φ – коэффициент формы (не путать с фактором формы ψ !) ◦ округлые частицы — = 0, 77; ◦ угловатые частицы — = 0, 70; ◦ продолговатые частицы — = 0, 62; ◦ пластинчатые частицы — = 0, 46. Площадь поверхности осаждения: Диаметр аппарата:

Задача 44. Определить основные размеры (длину l, ширину b, высоту h) полой осадительной камеры для очистки газа от пыли при следующих условиях: • высота камеры составляет 2/3 от её ширины; • расход газа – 4710 м 3/ч (в пересчёте на норм. условия!); • температура газа – 40°С; • плотность газа – G = 0, 8 кг/м 3; • вязкость газа – μG = 20 мк. Па∙с; • эквивалентный диаметр частиц – do = 25 мкм; • плотность твёрдых частиц – S = 2937 кг/м 3; • максимально допустимая скорость газа в камере (во избежание пылеуноса) vпр = 0, 25 м/с; • осаждение происходит при стеснённых условия; • скорость стеснённого осаждения частиц принять равной 40% от скорости свободного осаждения эквивалентного шара.

При рабочих условиях объёмный расход газа: Площадь поперечного сечения аппарата: Критерий Архимеда: Режим ламинарный, т. к. Ar < 36. Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц: Скорость свободного осаждения сферических частиц:

Действительная скорость оседания по условию задачи равна 40% от скорости свободного осаждения сферических частиц: Площадь поверхности осаждения: Длина камеры: Максимальное время пребывания частиц в аппарате: Максимальное время оседания частиц: Для уменьшения длины камеры установим 9 полок:

Задача 45. Для осаждения твёрдых частиц диаметром 3 мкм и плотностью 1100 кг/м 3 из водной суспензии при 20 °С используется центрифуга с ротором диаметром 0, 4 м. Центрифуга периодического действия заполняется суспензией до половины её объёма. Определить такую частоту вращения ротора, при которой разделение могло бы быть осуществлено за 10 минут.

При заданном времени разделения надо знать скорость оседания частицы, которая в общем случае рассчитывается по формуле: где Предположим, что осаждение происходит в ламинарном режиме: После подстановки получаем: Преобразуем полученное выражение:

В то же время: Следовательно: Интегрируя по времени от 0 до t и по радиусу от rвн (внутренний радиус жидкости в роторе) до ro (радиус ротора), имеем: Найдём соотношение радиусов исходя из заполнения центрифуги суспензией:

С учётом этого: Проверка ламинарности: Reo = … = 3, 45∙ 10– 4 < 2.

Здесь могла быть Ваша реклама