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

откуда

n =■ 60*0,35/32 = 0,655 об/мин.

Пример 3.19. Сколько времени необходимо отмывать осадок на фильтрпрессе от NaCl, чтобы достигнуть концентрации 5 г/дм®, допустимой в промывной воде? Промывка ведется чистой водой. Интенсивность промывки 0,33 м8/(м2 • ч). Толщина слоя осадка 33 мм. Константа промывки К — 520 см8/дм®. В начальный мо­ мент промывки концентрация NaCl в промывной воде 143 г/дм8.

Р е ш е н и е . Воспользуемся уравнением (3.23), подставив

внего заданные величины в соответствующих единицах измерения:

Ô= 0,035 м; w = 0,33 м8/(ма-ч); К. = 520-0,001 м*/м8. Тогда

Пример 3.20. В условиях предыдущего примера рассчитать концентрацию NaCl в промывной воде через 50 мин после начала

Центрифугирование

Пример 3.21. Определить технологический тип и наметить кон­ струкцию центрифуги для отделения поташа от маточного рас­ твора, исходя из того, что концентрация твердого вещества в сус­ пензии составляет 75%; для осадка (кристаллического) требуемая остаточная влажность 3%; промывка осуществляется водой, отбелка — паром; как маточный раствор, так и осадок имеют щелочную реакцию.

Процесс разделения следует механизировать, так как центри­ фуга должна обеспечить большую производительность.

Р е ш е н и е . Для разделения системы жидкость — твердое тело в случае грубых суспензий пригодны центрифуги технологи­ ческого типа 1-а.

Согласно заданию, процесс должен быть механизирован. Этому заданию отвечают центрифуги полунепрерывного (класс Б) и не­ прерывного (класс В) действия. Учитывая необходимость про­ мывки осадка водой и отбелки паром, останавливаемся на центри­ фугах полунепрерывного действия. Механизация процесса может быть обеспечена путем автоматизации управления. К классу Б

Пример 3.23. Определить часовую производительность (по пи­ танию) автоматической осадительной центрифуги АОГ-800 при работе ее на водной суспензии гидроксида магния. Плотность частиц р = 2525 кг/м3. Температура суспензии 30 °С. Наимень­ ший диаметр частиц 3 мкм. Характеристика центрифуги: диа­ метр барабана 800 мм; длина барабана 400 мм; диаметр борта 570 мм; частота вращения 1200 об/мин. Цикл работы центрифуги составляет 20 мин; из них 18 мин — подача суспензии, 2 мин — разгрузка осадка.

Р е ш е н и е . Производительность определяем по формуле (3.42):

V4 = 25,Зт^ п2Я;ЯА

Скорость осаждения частиц находим по формуле Стокса:

Динамический коэффициент вязкости воды при 30 °С рс = = 0,8-10'3 Па-с.

Определяем скорость осаждения под действием центробежной силы:

т.е. режим ламинарный. Далее находим:

k = 18/20 = 0,9.

Производительность центрифуги, принимая т] = 0,45:

Уч = 25,3-О*,45-0,4* 12002*0,2852.0,935« 10~5*0,9 = 4,46 м8/ч.

Пример 3.24. Определить, какую производительность может обеспечить трубчатая сверхцентрифуга СГО-150 с трехлопастной крыльчаткой, работающая на осветлении минерального масла. Плотность масла р0 = 900 кг/м3. Динамический коэффициент вязкости масла при температуре центрифугирования 3-10-3 Па с. Плотность твердых частиц р = 1400 кг/м3. Диаметр частиц 1 мкм. Техническая характеристика центрифуги: внутренний диаметр барабана 150 мм, диаметр сливного порога 50 мм, длина барабана 750 мм, частота вращения 13 000 об/мин.

Р е ш е н и е . Производительность определяем по формуле (3.43).

Так как частицы очень малы, то режим осаждения их будет, вероятно, ламинарным. Воспользуемся формулой Стокса с после­ дующей проверкой режима осаждения:

Скорость осаждения под действием центробежной силы:

w = wDDf = 9,06-10“8-4700 = 4,26- Ю"4 м/с.

Здесь

I = п2/?„/900 = 13а-10«.0,025/900 = 4700.

Проверяем режим осаждения:

Найдем полезный объем барабана центрифуги:

Vm = FL = 0,785 (Z)2 — D l)L = 0,785 (0,152 — 0,052) 0,75 = 0,0118 м». Глубина потока в барабане:

Пример 3.25. Выбрать тип фильтрующего аппарата для геля кремниевой кислоты и определить необходимое число аппаратов на основании следующих данных: 1) начальная концентрация твердой фазы в суспензии 4,7 %, относительная плотность суспен­ зии 1,1; 2) суточное задание 9 т влажного осадка; 3) осадок должен иметь наименьшую влажность, так как в дальнейшем идет на сушку (в вакуум-сушилку); 4) осадок аморфный, плохо филь­ трующийся.

Центрифуга

Профильтровано 108 дм* суспензии, следовательно, получено осадка, считая на сухое вещество:

0 = 0,108.1100-0,047 = 5,54 кг.

Соответственно, удельная производительность:

ТтГ 8=8 0"3*1 3 д 14,3 КГ сухого г*ля/(м*-ч).

Считая на влажный гель (при влажности 78%):

14,3/0,22 = 65 кг влажного геля/(ма*ч).

3. Сопоставим, насколько больше надо удалить воды при сушке влажного геля после отсосного фильтра по сравнению с гелем, отжатым на центрифуге

Влажность осадка на отсосном фильтре 85%, а на центрифуге 78%, следовательно, центрифуга удаляет воды больше, чем от­ сосный фильтр, на 2120 кг:

= 1,6 раза большим и при толщине слоя осадка в 2 раза меньшей, чем в случае отсосного фильтра, дает производительность в 14,3/2,94 » 5 раз большую, чем отсосный фильтр (считая на су­ хой гель; в пересчете на влажный осадок производительность цен­ трифуги больше в 65/19,5 = 3,3 раза).

Центрифуга, по сравнению с отсосным фильтром, дает мень­ шую остаточную влажность и тем самым облегчает работу су­ шилки, освобождая ее от испарения 2,12 т воды (считая на 1 т сухого геля).

При суточной производительности 9 т геля с влажностью 78% и удельном расходе пара на сушку, равном 1,5 кг/кг испаренной влаги, экономия пара за сутки составит:

£>е = 9.0,22-2,12.1,5 = 6,3 т.

Большая удельная производительность центрифуги, меньшая остаточная влажность осадка и, следовательно, существенная эко­ номия пара при сушке геля заставляют в данном случае отдать предпочтение центрифуге, несмотря на ее более высокую стои­ мость.

4. Определим ориентировочно число промышленных центри­ фуг, необходимых для выполнения суточного задания (9 т влаж­ ного геля).

При таком сравнительно большом задании целесообразно оста­ новиться на центрифуге полунепрерывного действия с механиче­ ской выгрузкой осадка и автоматическим управлением. По ката­

Объем неподвижного слоя силикагеля:

17с = Л4/рнас = 417/650 = 0,642 м8.

Высота неподвижного слоя:

h0 = Vc/S = 0,642/3,34 = 0,192 м.

Порозность неподвижного слоя:

е0 = 1 — (Рнас/Р) = 1 — (650/1100) = 0,41.

Высота взвешенного слоя при Kw — 1,6:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление аппарата. Сопро­ тивление слоя:

Дрсп = p (l — e0)gh0= 1100(1 — 0,41) 9,81 0,192 = 1200 Па.

Скорость воздуха в отверстиях решетки при живом сечении <р = 0,015:

иу> = ш/ф = 0,358/0,015 = 23,9 м/с.

Диаметр отверстий решетки dD= 0,0008 м, толщина решетки Ô == 0,002 м. При djb — 0,4 по рис. 3.7 находим С — 0,63.

Сопротивление решетки:

Лрреш = 0,503-23,9а-0,835 (1 —0,0152)/0.632 = 605 Па.

Сопротивление аппарата:

Др — Дрсл + Дрреш — 1200 -|- 605 = 1805 Па, т. е. 184 мм вод. ст.

Пример 3.28. Определить диаметр шарообразных частиц квар­ цевого песка плотностью 2640 кг/м8, которые начнут переходить во взвешенное состояние при скорости потока воздуха 1 м/с и тем­

Пример 3,29. Во взвешенном слое содержится 1000 кг твердого ма!ериала; расход материала через слой (скорость ввода и вывода частиц) составляет 4000 кг/ч. Определить: 1) какая доля частиц будет находиться в слое в течение времени, большего чем среднее расходное время пребывания материала в слое; 2) сколько таких взвешенных слоев необходимо соединить последовательно, чтобы