Примеры выполнения домашних заданий

Пример выполнения домашнего задания №1.

Почему скорость осаждения частиц в суспензиях различной плотности различна?

Решение:

Как известно при отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости осаждения свободно осаждающихся частиц вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большой вязкости среды.

Предположим, что частицы шарообразны. В противном случае необходимо делать поправку на форму частиц.

Скорость стесненного осаждения шарообразных частиц одинакового размера можно рассчитать при ламинарном режиме течения жидкости по формуле Стокса с поправочным коэффициентом, который учитывает влияние концентрации взвешенных частиц и реологические свойства системы

где ε - объемная доля жидкой фазы,

Как видно из формулы Стокса W_ос - скорость осаждения частиц - прямо пропорциональна разнице плотностей (ρ_тв–ρ_ж) и, чем больше эта разность, тем больше скорость осаждения. Из данной формулы видно, что если в суспензии плотность частиц ее образующих различна, то, следовательно, будет различна и скорость осаждения этих частиц.

Пример выполнения домашнего задания №2.

Что такое краевой угол смачивания?

Решение:

На границе соприкосновения трех фаз (1 - жидкость, 2 - газ, 3 - твердое тело) наблюдается явление называемое смачиванием (см. рис.). Свободная поверхность жидкости около твердой поверхности искривлена и называется мениском. Линия, по которой мениск пересекается с твердым телом, называется периметром смачивания.

Рис. Краевой угол смачивания

Явление смачивания характеризуется краевым углом смачивания θ, который образуется между смоченной поверхностью твердого тела и мениском в точках их пересечения (периметра смачивания). Мерой смачивания считается величина cosθ, определяемая по уравнению Юнга

где σ_ik - поверхностное натяжение на трех поверхностях раздела. Если σ₂₃ > σ₁₃, то θ < π/2. В этом случае жидкость имеет вогнутый мениск и смачивает твердое тело. Такая поверхность называется гидрофильной. Если σ₂₃ < σ₁₃, то θ > π/2. Жидкость имеет выгнутый мениск и не смачивает твердое тело. Эта поверхность называется гидрофобной. Если σ₂₃–σ₁₃→σ₁₂, то θ→0. Мениск касателен к поверхности твердого тела (идеальное смачивание). Межмолекулярные силы, действующие на частицу поверхностного слоя, в этом случае полностью компенсированы, и свободная поверхностная энергия этого слоя имеет минимальное значение. Если σ₂₃→σ₁₂, то θ→π/2. Жидкость имеет плоскую свободную поверхность. В этом случае смачивание и несмачивание отсутствуют.

Темы заданий для курсовых работ по курсу «Теоретические основы защиты окружающей среды»

Составить технологическую схему реального технологического процесса, на основе которой провести расчет материального и энергетического баланса реального технологического процесса.

Порядок выполнения курсовой работы:

1. выбрать по согласованию с преподавателем реальный технологический процесс, применяемый в микроэлектронике и электронной технике;

2. составить качественную технологическую схему выбранного процесса (если с участием жидкой фазы, то вместо качественной технологической схемы составить шламовую схему процесса), на которой указать выход продукта в том или ином агрегатном состоянии на той или иной технологической операции с указанием возможных технологических потерь продукта;

3. провести расчет материального и энергетического балансов конкретного технологического процесса, используя современную классификацию процессов химической технологии:

1. гидромеханические процессы;

2. тепловые процессы;

3. массообменные процессы;

4. механические процессы;

5. химические процессы, связанные с превращением вещества;

4. на основе проведенных расчетов материального и энергетического балансов разрабатывается количественная схема избранного технологического процесса.