- •Греческий алфавит
- •Содержание
- •Лекция 1
- •I. Общие сведения
- •I. Общие сведения
- •1. Предмет курса «Процессы и аппараты»
- •2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •3. Классификация основных процессов
- •4. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •5. Различные системы единиц измерения физических величин
- •Лекция 2 Гидромеханические процессы.
- •II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре
- •II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре
- •1. Основные определения
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •Гидромеханические процессы. А. Гидростатика
- •3. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера
- •4. Основное уравнение гидростатики
- •5. Некоторые практические приложения основного уравнения гидростатики
- •Лекция 3 гидромеханические процессы.
- •Б. Гидродинамика
- •1. Основные характеристики движения жидкостей
- •2. Уравнение неразрывности (сплошности) потока
- •3. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •4. Дифференциальные уравнения движения Навье-Стокса
- •5. Уравнение Бернулли
- •6. Некоторые практические приложения уравнения Бернулли
- •7. Движение тел в жидкостях
- •8. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои
- •9. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев
- •10. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •11. Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
- •Лекция 4
- •III. Перемещение жидкостей
- •III. Перемещение жидкостей
- •1. Объемные насосы
- •2. Конструкция объемных насосов
- •3. Центробежные насосы
- •4. Конструкция центробежных насосов
- •1 Корпус, 2 – крышка, 3 – рабочее колесо, 4 – втулка корпуса,
- •5. Насосы других типов. Сифоны
- •Лекция 5
- •2. Поршневые компрессоры
- •3. Ротационные компрессоры и газодувки
- •4. Центробежные машины
- •5. Осевые вентиляторы и компрессоры
- •6. Винтовые компрессоры
- •7. Вакуум-насосы
- •8. Сравнение и области применения компрессорных машин различных типов
- •Лекция 6
- •V. Разделение неоднородных систем
- •V. Разделение неоднородных систем
- •1. Неоднородные системы и методы их разделения
- •Разделение жидких систем
- •2. Материальный баланс процесса разделения
- •А. Отстаивание
- •3. Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •4. Отстойники
- •Б. Фильтрование
- •6. Общие сведения
- •6. Фильтровальные перегородки
- •7. Устройство фильтров
- •Лекция 7
- •VI. Перемешивание в жидких средах
- •В. Центрифугирование
- •1. Основные положения
- •2. Устройство центрифуг
- •Г. Разделение газовых систем (очистка газов)
- •1. Общие сведения
- •2. Гравитационная очистка газов
- •3. Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
- •4. Очистка газов фильтрованием
- •5. Мокрая очистка газов
- •6. Электрическая очистка газов
- •VI. Перемешивание в жидких средах
- •1. Общие сведения
- •2. Механическое перемешивание
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •Лекция 8 кристаллизация
- •VII. Кристаллизация
- •1, Общие сведения
- •2. Устройство кристаллизаторов
- •Лекция 9
- •А. Крупное дробление
- •2. Щековые дробилки
- •3. Конусные дробилки
- •Б. Среднее и мелкое дробление
- •4. Валковые дробилки
- •5. Ударно-центробежные дробилки
- •В. Тонкое измельчение
- •6. Барабанные мельницы
- •7. Кольцевые мельницы
- •Г. Сверхтонкое измельчение
- •8. Мельницы для сверхтонкого измельчения
- •Некоторые другие методы разрушения твердых материалов
- •Лекция 10
- •1. Грохочение
- •Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
- •X. Смешение твердых материалов
- •Дозирование твердых материалов
- •1. Бункеры и затворы к ним
- •2. Питатели
- •Питатели с тяговыми органами
- •Питатели с колебательным движением
- •Вращающиеся питатели
- •3. Дозаторы
- •Автоматические весы
- •Весовые ленточные дозаторы
- •Литература
Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
Гидравлической классификацией называется процесс разделения неоднородного по крупности твердого материала на классы в зависимости от скорости осаждения зерен разного размера в жидкой (водной) или газовой (воздушной) средах. Каждый класс зерен, выделяемых при классификации, является совокупностью зерен, обладающих близкими значениями скорости осаждения.
Гидравлическая классификация осуществляется в горизонтальных, восходящих и вращающихся потоках воды, движущейся в классификаторе с такой скоростью, что зерна меньше определенного размера, не успевая оседать, уносятся с нею в слив, зерна же большего размера оседают в классификаторе. По результату действия к гидравлическим классификаторам следует отнести все аппараты отстойного типа. Поэтому ниже рассматриваются только так называемые механические классификаторы — аппараты, снабженные механическим транспортным устройством для непрерывного удаления осевшего нижнего продукта (песков) и используемые в основном для классификации. В отличие от грохочения классификация применяется для разделения мелкого материала (5-0.05 мм и менее).
Механические классификаторы. Эти аппараты используются главным образом для классификации продукта измельчения, получаемого в мельницах, и работают в замкнутом цикле с ними. При этом слив классификатора является готовым продуктом, а пески, состоящие из более крупных частиц, возвращаются в мельницу на доизмельчение. Наибольшее распространение получили спиральные, реечные и чашевые классификаторы. Спиральный классификатор (рис. IX-6) представляет собой наклонное (под углом 12-18°) корыто 1 полуцилиндрического сечения, внутри которого со скоростью от 1.5 до 20 мин-1 вращаются одна или несколько спиралей 2, частично погруженных в жидкость и транспортирующих пески в верхнюю часть корыта для выгрузки. Слив удаляется из нижней части классификатора через высокий порог 3. Угол наклона корыта, число оборотов спиралей и концентрация твердого материала в пульпе являются основными факторами, влияющими на эффективность классификации и производительность аппарата.
В реечных классификаторах транспортирование песков в корыте коробчатого сечения осуществляется рамами со скребками, совершающими возвратно-поступательное движение. Периодически опускаясь на дно короба, рамы перемещаются на некоторое расстояние вверх, сгребая осевшие пески, после чего поднимаются над дном и приподнятыми перемещаются в обратном направлении, не задевая осевших песков. Затем гребки опускаются на дно короба и цикл повторяется. По сравнению со спиральными классификаторами реечные имеют меньшую удельную производительность, более сложны по конструкции, труднее сопрягаются с мельницами при замкнутом цикле измельчения. Поэтому спиральные классификаторы, особенно в крупнотоннажных производствах, вытесняют реечные.
Чашевый классификатор (рис. IX-7), обеспечивающий высокую производительность по сливу, представляет собой реечный классификатор 1, над нижним концом которого установлена конусная чаша 2 с медленно вращающимися гребками 5. Пульпа, направленная на классификацию, поступает в чашу, где крупные частицы оседают на дно, сгребаются гребками к центру и через отверстие в дне чаши попадают в корыто реечного классификатора. Мелкие частицы уходят в слив через край корыта в кольцевой желоб 4. В реечном классификаторе мелкая фракция, увлеченная песками, отмывается водой, движущейся противотоком, и направляется в чашу агрегата.
Общим недостатком механических классификаторов является низкий к. п. д., поскольку выдаваемые ими на доизмельчение в мельницах пески содержат большое количество тонкого материала (до 20% материала класса — 75 мкм).
Высокая производительность и эффективность классификации достигаются в центробежных классификаторах, в качестве которых используют гидроциклоны и отстойные центрифуги со шнековой выгрузкой.
Воздушные сепараторы. В воздушных сепараторах, работающих в замкнутом или открытом циклах с мельницами сухого помола, классификация твердого материала происходит вследствие различных скоростей осаждения частиц разного размера в воздушной среде в поле действия центробежных сил и сил тяжести.
Сепараторы делятся на воздушно-проходные и воздушно-циркуляционные.
Поток воздуха с измельченным материалом поступает в воздушно-проходной сепаратор (рис. IX-8) по патрубку 1 со скоростью 15-20 м/сек, омывает отбойный конус 2, проходит по кольцевому пространству между корпусом 3 и внутренним конусом 4 и затем через тангенциально установленные лопатки завихрителя 5.
Выделение крупных твердых частиц (грубой фракции) из смеси происходит сначала в кольцевом пространстве между конусами 3 и 4 под действием силы тяжести вследствие резкого снижения скорости воздушного потока в этом пространстве (до 4-6 м/сек). Крупные частицы, выпадая из потока, через патрубок 6 возвращаются на доизмельчение в мельницу. Дальнейшая сепарация грубой фракции осуществляется под действием центробежных сил инерции, возникающих при закручивании потока в лопатках завихрителя 5. При этом крупные частицы отбрасываются на внутреннюю стенку конуса 4, падают на отбойный конус и удаляются через патрубок 6, предварительно подвергаясь дополнительной классификации в воздушном потоке кольцевого пространства. Тонкая фракция вместе с воздухом отводится через патрубок 7 с помощью вентилятора (на рисунке не показан) и подается в аппарат очистки воздуха (например, циклон), где твердые частицы улавливаются, а воздух возвращается в мельницу (при работе в замкнутом цикле) или удаляется наружу.
Описанные сепараторы с неподвижными лопатками завихрителя позволяют разделять материал по границе 150-200 мкм. Эффективность классификации можно регулировать изменением скорости воздуха и положения лопаток завихрителя. Более тонкое разделение (по границе 60-30 мкм) достигается в сепараторах с принудительно вращающимся завихрителем.
Воздушно-циркуляционные сепараторы (рис. IX-9) отличаются от воздушно-проходных тем, что воздушный поток циркулирует внутри аппарата и не выводится наружу.
Разделяемый материал по патрубку 1 поступает на вращающийся диск (тарелку) 2. Центробежной силой крупные, более тяжелые, частицы отбрасываются к стенке конуса 3, опускаются по ней и удаляются через патрубок 4. На валу 5 тарелки укреплено вентиляторное колесо 6, создающее поток воздуха, циркуляция которого показана на рис. IX-9 стрелками. Циркулирующий пылевоздушный лоток, проходя между лопатками завихрителя 7, под действием инерционных сил дополнительно освобождается от крупных частиц, которые по внутренней поверхности конуса 8 отводятся к патрубку 4. В корпусе 9 аппарата улавливаются частицы мелкой фракции, которые удаляются через патрубок 10. Процесс выделения мелкой фракции в корпусе 9 аналогичен выделению пыли в циклонах. Центробежное ускорение потоку в корпусе 9 сообщает вентиля торное колесо 6.
Выполняя одновременно функции классификатора, вентилятора и циклона, воздушно-циркуляционные сепараторы по сравнению с воздушно-проходными более компактны и требуют меньших затрат энергии.