- •1.Технологический процесс и краткая характеристика его основных стадий (переделов)
- •2.Последовательность основных переделов в промышленности строительных материалов
- •3.Классификация основных процессов в технологии производства строительных материалов и изделий
- •5.Классификация процессов по способу организации и направленности взаимодействующих потоков
- •6. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •6.1. Материальный баланс и его назначение.
- •6.2. Тепловой баланс и его назначение.
- •6.3. Интенсивность процессов и аппаратов.
- •6.4. Определение необходимой рабочей поверхности или рабочего объема непрерывно действующего аппарата.
- •6.5.Определение рабочего объема периодически действующего аппарата.
- •7. Определение условий равновесия системы: принцип Ле-Шателье и правило фаз Гиббса.
- •8.Изоморфность уравнений переноса гидродинамических, тепловых и массообменных процессов.
- •9. Основы теории подобия и моделирования систем процессов и аппаратов.
- •9.1. Основы системного анализа и понятия модели
- •9.2. Классификация моделей по в.А. Вознесенкому
- •9.4.Теоремы подобия
- •10.Механические процессы и аппараты, измельчение твёрдых материалов.
- •10.1.Силовые воздействия при измельчении материалов в машинах
- •10.2. Виды процесса измельчения материалов в зависимости от конечной крупности кусков материала.
- •10.3. Характеристики исходного и готового продукта: категории прочности и хрупкости горных пород.
- •10.4. Степень дробления
- •10.5. Основные энергетические гипотезы дробления.
- •10.6. Схемы циклов измельчения
- •11. Элементы физики твёрдого тела. Теоретическая и истинная прочность материала.
- •11.1. Дефекты реальных композиционных материалов: дефекты в кристаллах (одномерные и двумерные)
- •11.2. Теория Гриффитса разрушение твердых тел.
- •11.3. Теоретическая прочность твердых тел (формула Аравана). Критические напряжения по Гриффитсу.
- •12. Влияние среды на кинетику измельчения.
- •12.1. Эффект адсорбционного понижение прочности.
- •12.2. Кинетика измельчения и разломоспособность.
- •13. Классификация (сортировка) материалов
- •13.1. Грохочение: типы рассеивающих устройств и ситовой анализ
- •13.2. Основные схемы рассева, их достоинства и недостатки
- •3. Комбинированная схема
- •13.3. Виды грохочения, схемы механических грохотов
- •13.4.Оценка процессов грохочения (производительность и эффективность)
- •13.5.Гранулометрический состав материалов. Понятие о плотнейших упаковках.
- •14. Перемешивание материалов.
- •14.1. Эффективность аппарата и интенсивность его действия.
- •14.2. Количественная оценка качества перемешивания.
- •14.3. Классификация смесительных машин.
- •14.4. Принципиальные схемы устройств для смешивания материалов.
- •14.5.Качественные выводы на основе накопленного опыта по смешиванию материалов.
- •15. Формование изделий.
- •15.1. Коагуляционно-тиксотропные и конденсационно-кристаллизационные структуры.
- •15.2. Вибрирование. Параметры вибрации и их совокупности, определяющие качество уплотнения.
- •15.3. Разновидности вибрационных методов формования.
- •15.4. Невибрационные методы формования.
- •15.4.2. Формование с прессованием бетонной смеси. Разновидности формования с прессованием (полусухое прессование и пластическое формование).
- •16.4. Движение тел в жидкостях
- •16.5. Ламинарный режим обтекания твердого тела жидкостью. Решение (закон) Стокса для силы давления потока.
- •16.6.Турбулентный режим обтекания твердого тела жидкостью. Формула Ньютона для определения полного сопротивления.
- •16.7.Осаждение частиц под действием силы тяжести. Скорость витания частицы.
- •16.8.Движение жидкости через неподвижные и подвижные зернистые и пористые слои.
- •16.9.Определение сопротивления слоя (потери давления).
- •16.10. Гидродинамика кипящего (псевдоожиженного) слоя. Скорость и число псевдоожижения. Поршневое псевдоожижение, фонтанирование
- •16.11.Плёночное течение жидкости. Линейная плотность орошения. Принцип работы центробежного скруббера.
- •17.Барботаж. Случаи использования барботажа в промышленности строительных материалов. Пузырьковый и струйный виды работы аппарата. Принципиальная схема барботажного абсорбера.
- •17.1.Гидравлическая классификация и воздушная сепарация. Назначение.
- •17.2.Принципиальные схемы вертикального и спирального классификаторов.
- •17.3.Принцип работы проходного, циркуляционного сепараторов и циклона.
- •18.Тепловые процессы и аппараты.
- •18.1.Основные законы распространения теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением.
- •18.2.Сложный теплообмен: конвекцией теплопроводностью (на примере однослойной стенки).
- •18.3.Теплообмен при фазовых переходах: теплоотдача при конденсации паров. Внешний и внутренний теплообмен.
- •18.4.Движущая сила тепловых процессов. Характер изменения температур различных сред при прямоточном и противоточном движении вдоль поверхности теплообмена.
- •18.5.Теплообменные аппараты. Классификация по принципу действия, по назначению и по режиму работы. Принципиальные схемы.
- •19.Массообменные процессы: сушка
- •19.1.Способы удаления влаги и виды сушки. Классификация форм связи влаги с материалом. Статика и кинетика сушки
- •19.2.Материальный и тепловой баланс воздушной сушки
16.8.Движение жидкости через неподвижные и подвижные зернистые и пористые слои.
В технологии стройматериалов движения восходящих потоков через слой твердых, зернистых или кусковых материалов встречается достаточно часто.
Зернистый слой может быть: монозернистый (частицы одного размера); полизернистый (различные размеры частиц). Режим движения тока через такие слои зависит от последних факторов. На распределение скоростей прежде всего влияют св-ва потока, физические и геометрические хар-ки слоя т. е. его структура.
Зернистый слой характеризуется:
- Порозностью слоя, которая представляет собой отношение объема пустот в слое к общему объему слоя. где V – общий объем слоя; Vr – объем, занимаемый частицами слоя, Vсв – свободный объем слоя.
- Удельная поверхность f, - т.е отношение площади поверхности всех частиц к объему, занимаемому в слое ( ) или его массе .
- Эквивалентным диаметром каналов и их извилистостью, dэ, dk.
- Скорость витания частиц.
16.9.Определение сопротивления слоя (потери давления).
Потери давления при движении через зернистый слой могут быть подсчитаны по ф-ле аналогичной потере давления на трение в трубопроводе. Формула Дарси-Вейсбаха:
где - длина канала.
Для определения dЭ необходимо площадь живого сечения эквивалентного потока и смоченный периметр. Если поперечное сечение слоя (аппарата) S, а высота зернистого слоя H, то объем слоя V=SH. Объем каналов (свободный объем) VСВ = E V H. Длина каналов с учетом их извилистости будет в несколько раз больше высоты слоя. Поэтому живое сечение потока равно свободному сечению слоя будет:
Общая поверхность каналов равна произведению удельной поверхности частей на объем слоя. При подсчете периметр канала (периметр свободного сечения) может быть вычислен делением общей поверхности канала:
Т. к. определить действительную скорость жидкости газа в каналах очень трудно, то в расчеты вводят фиктивную, равную отношению V к S. При подсчете V пренебрегают кривизной канала т.е. альфа=1. Тогда общее сечение каналов составит:
Объемный расход жидкости равен:
V – действительная скорость жидкости или газа. Выразить объемный расход через фиктивную скорость жидкости. По определению фиктивной скорости объемный расход будет равен всей площади поперечн. сечения S на V. Приравняя объемные расходы жидкостей, выраженные через действительную или фиктивную скорости, получим:
Фактическая скорость жидкости меньше скорости, подсчитанной по этому выражению. Поскольку длина каналов за счет их извилистости в раз и отличается от нее тем больше, чем больше .
Однако это различие не оказывает существенного значения в ф-ле Дарси-Вейсбаха, если использовать высоту слоя h, тогда подставляя в первую формулу значения dЭ, V, lK=h, получим: Как и при движении жидкости в трубах коэфф-нт сопротивления зависит от режима течения, определяемого критерием Рейнольдса.
Подставляя в выражение критерия Рейнольдса значение из ф-лы 2 и скорости (3), получим: где - массовая скорость жидкости.
Из опытных данных получено, что для всех режимов движения жидкости применимо обобщенное уравнение для расчета коэф-та сопротивления . ;
При движении жидкости через зернистые слои турбулентности в поток развиваются гораздо раньше, чем при течении по трубам, без резкого перехода от одного режима к другому. Ламинарный режим практически существует всегда при числе Re<1. При Re>7000 – автомодельная область турбулентного движения.
Как видно из предыдущей формулы, потери давления на трение в значительной степени зависит от порозности слоя, поскольку . Порозность слоя во многом зависит от способа загрузки и от соотношения диаметров зерен и аппарата. На практике при свободной засыпке доля свободного объема изменяется в пределах 0,35 – 0,5.
Отмечено, что плотность слоя, прилегающего к стенкам аппарата, меньше, чем в центре. Это связано с так называемым пристеночным эффектом. Чем больше D/d, тем меньше неравномерное распределение скоростей потока в центре и в периферийной зоне аппарата.