книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

Р е ш е н и е . Скорость осаждения частиц неправильной формы найдем из критерия Ly, предварительно определив значение кри­ терия Аг:

= ^3,1 - К)2- 1 -10-» (7560 — 1000) 9,81/1ООО2 = 0,271 м/с.

Пример 3.5. Определить размеры продолговатых частиц угля (р, =» 1400 кг/м3) и плоских частиц сланца (р2 = 2200 кг/м3), оседающих с одинаковой скоростью woc = 0,1 м/с в воде при

20°С.

Ре ш е н и е . Размеры частиц dg следует рассчитать по фор­ муле (3.7)

предварительно определив значение критерия Аг по критерию Ly из графика (рис. 3.1) для частиц соответствующей формы.

Для частиц продолговатой формы:

Значению Lyi = 255 соответствует Атг = 9 • 10J для продолго­ ватых частиц. Значению Ly2 = 85 соответствует Аг2 = 7-10* для частиц пластинчатой формы.

Эквивалентный диаметр частиц угля:

N

Рис* 3.9 (к примеру 3,6).

Пример 3.6. Какую высоту надо дать слою газа между полками пылевой камер©! (рис. 3.9), чтобы осели частицы колчедан­ ной пыли диаметром 8 мкм при расходе печного газа 0,6 м®/с (при нормальных условиях)? Длина камеры 4,1 м, ширина 2,8 м, об­ щая высота 4,2 м. Средняя температура газа в камере 427 Вязкость газа при

этой температуре 0,034 10~3 Па*с, плотность пыли 4000 кг/м3, плотность газа 0,5 кг/м3.

Р е ш е н и е . Определяем расход газа при заданных условиях:

V = 0,6 (273 + 427J/273 = 1,54 м3/с

Линейная скорость газа (пренебрегая толщиной полок):

wr = 1,54/(2,8 4,2) = 0,131 м/с.

Время пребывания газа в камере:

т = L/wr = 4,1/0,131 == 31,3 с

Теоретическая скорость осаждения шарообразных частиц (ве­ личиной рс пренебрегаем) по формуле (3.1).

Так как Re = 0,00048 < 0,2, то применение формулы Стокса допустимо.

Пример 3.7. Определить размер наименьших частиц, осаждаю­ щихся в газоходе квадратного сечения длиной 16 м и высотой 2 м при линейной скорости газа 0,5 м/с. Вязкость газа 0,03-Ю*3 Па-с, плотность газа 0,8 кг/м3, плотность частиц 4000 кг/м3.

Р е ш е н и е . Газ проходит канал в течение

т = 16/0,5 = 32 с.

где п = Ж : Т = 1,5.

Массовая концентрация суспензии в зоне сгущения:

Таким образом, 1 м8 сгущенной суспензии содержит твердой фазы:

Т = 1320-0,4 = 530 кг.

По условию задачи, в течение суток на 1 м2 осаждается твердой фазы:

24 2 тг а с т г = °*308 т/(м2-сутки).

Следовательно, в зоне сгущения за 16 ч пройдет 0,308 =

= 0,205 т твердой фазы на 1 м2 площади осаждения.

Выше было найдено, что суспензия в зоне сгущения содержит 0,530 т твердой фазы на 1 м3; поэтому высота этой зоны:

ftjj = 0,205/0,530 = 0,387 м.

Высота зоны питания принимается 0,45—0,75 м. Для раз­ бавленной суспензии (Т : Ж = 1 10) можно принять ее равной Л, = 0,6 м.

Высота зоны отстойника, в которой вращаются гребки, зависит от наклона лопастей к дну отстойника. Примем ее равной 0,146 м на 1 м радиуса отстойника. Следовательно,

Аз = 0,146-5 = 0,73 м.

Таким образом, общая высота отстойника:

Я = At + Аз + Аз = 0,6 + 0,387 + 0,73 = 1,717 ы « 1,72 м.

Пример 3.10. Рассчитать циклон для выделения частиц сухого материала из воздуха, выходящего из распылительной сушилки, по следующим данным: наименьший размер частиц 80 мкм, расход воздуха 2000 кг/ч, температура 100 °С.

Р е ш е н и е . Для улавливания частиц материала размером

80мкм выбираем циклон типа ЦН-15.

Принимая Ар/рг = 740, диаметр циклона найдем по формуле

D

V

0,78Ьа/ц'

откуда

Пример 3.12. Определить продолжительность фильтрования 10 дм3 жидкости через 1 м2 фильтра, если при предварительном испытании фильтра с 1 м2 было собрано фильтрата: 1 дм8 через 2,25 мин и 3 дм8 через 14,5 мин после начала фильтрования.

Р е ш е н и е . По опытным данным находим эксперименталь­ ные константы К и С в уравнении фильтрования:

V* + 2V C ~K T .

Для этого составляем два уравнения с двумя неизвестными!

Для определения искомой продолжительности фильтрования полученные значения констант и заданный объем фильтрата под­

Пример 3.13. В условиях предыдущего примера определить длительность промывки осадка, если количество промывной воды составляет 2,4 дм8/м2 и промывка идет по линии основного филь­ трата.

Р е ш е н и е . Пренебрегая различием в динамических коэф­ фициентах вязкости фильтрата и промывной воды, будем считать, что скорость промывки равна скорости фильтрования в конечный момент.

Скорость фильтрования в конечный момент определим по урав­ нению (3.14) с использованием данных предыдущего примера!

- ж - - 2 < И Ь > - тгт-°'т

Продолжительность промывки:

Vup 2.4

%u*~(dVldT)пр ““ 0,037 ~ 65 МИН”

Пример 3.14. Во время опытного фильтрования водной суспен­ зии с содержанием 13,9% карбоната кальция при 20 °С на лабо­ раторном фильтрпрессе с F = 0,1 м2 и толщиной осадка 50 мм были получены данные, приведенные в табл. 3.2.

Определить константы фильтрования: К (в м2/ч) и С (в м8/м2). Р е ш е н и е . Численные значения констант фильтрования

найдем из уравнения (3.13):

V* + 2VC = Кт.

фильтрование этой суспензии на лабораторном фильтрпрессе при том же давлении и той же толщине слоя осадка показало,

за цикл фильтрования, т. е. за 3 ч.

Следовательно, для заданной производительности необходима поверхность фильтрования:

F = 6/0.0773 = 77,5 М2.

По каталогу выбираем ближайший больший фильтрпресс cF = = 83 м2, имеющий 42 рамы размером 1000 X 1000 мм.

Примечание. Поверхность фильтрования можно определить также непосред­ ственно из уравнения (3.13), составленного для всего фильтра с поверхностью F и производительностью VF MS фильтрата за цикл фильтрования.

V%+ 2Vf FC = K F \

б2 + 2-6-1,45- 10-SF = 20,7- 10‘4-3F2,

Откуда F = 77,4 м2.

Пример 3.18. На барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия (рис. 3.10) подается 8,5 м3/ч водной суспензии, содержа­ щей 17,6% твердой фазы. Желательная конечная влажность осадка 34%. Предполагаемый вакуум на заводе 600 мм рт. ст. Во время опытного фильтрования на лабораторной модели при вакууме 510 мм. рт. ст. было установлено, что необходимая влаж­ ность осадка достигается за 32 с работы зоны фильтрования.

При этом константы фильтро­ вания, отнесенные к 1 м2,

константу фильтрования К для

Рис. 3.10 (к примеру 8,16).