4.2.2. Гидромеханические процессы.

Гидромеханические процессы связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном), — неоднородных систем. При этом, как правило, химвзаимодействие между веществами не происходит.

Эти процессы условно делят на следующие группы: получения неоднородных систем; разделения неоднородных систем; транспортирования жидкостей и газов.

Неоднородными, или гетерогенными назы­вают системы, состоящие из двух и более фаз. Большинство промышленных химико-технологических процессов относится к гетерогенным. Механизм этих процессов сложен, представ­ляет собой совокупность физико-химических явлений и химических реакций или только физико-химических явлений.

Любая неоднородная бинарная система состоит из дисперсной (внутренней) фазы и дисперсионной среды, или сплошной (внеш­ней) фазы, в которой распределены частицы дисперсной фазы. По физическому состоянию фаз различают следующие виды: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.

Суспензии - неоднородные системы, состоящие из жидкос­ти и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от разме­ров твердых частиц суспензии делят на грубые (более 100 мкм), тонкие (0,5—100 мкм) и мелкие (0,1—0,5 мкм).

Эмульсии - системы, состоящие из жидкости и распреде­ленных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой.

Пены- системы, состоящие из жидкости и распределен­ных в ней пузырьков газа.

Пыли и дымы - системы, состоящие из газа и распределен­ных в нем частиц твердого вещества. При образовании диспер­сной фазы из частиц жидкости размеров 0,3 - 5 мкм возникают системы, называемые туманами. Пыли, дымы и туманы именуют аэрозолями.

Для получения неоднородных систем применяет­ся перемешивание в жидких средах.

Различают два основных способа перемешивания: механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом). Кроме того, применяют переме­шивание в трубопроводах, а также с помощью сопел и насосов.

Разделение неоднородных систем проводится с одной из следующих целей: 1) очистка жидкой или газовой фазы от примесей; 2) выделение ценных продуктов, диспергированных в жидкой или газовой фазе. Применяют четыре основных метода разделения - отстаи­вание, фильтрование, центрифугирование, мокрое разделение.

Отстаивание - осаждение, происходящее под действием сил тяжести (применяется для грубого разделения, проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями).

Филътрование - процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкую (газообразную) среду, но задерживать твердые частицы (жидкость проходит через поры, а твердые частицы задерживаются, образуя слой осадка). Наиболее распространены барабанный и ленточный ваку­ум-фильтры, карусельный фильтр, фильтровальные патроны.

Центрифугирование - процесс разделения эмульсий и сус­пензий в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок (проводят в центрифугах). Центрифуги могут быть отстойными и фильтрующими. В отстойных (со сплошными стенками) произво­дят разделение по принципу отстаива­ния. Разделение эмульсий в отстойных центрифу­гах называют сепарацией, а устройства - сепараторами. В фильтрующих центрифугах (с проницаемыми стенками) разделение суспензий осущес­твляют по принципу фильтрования.

Транспортирование жидкостей и газов осуществляется в промышленности в основном по трубопроводам. Для него характерны отсутствие потерь материалов в ходе транспорти­ровки и возможность автоматизации. Разли­чают магистральные и промышленные трубопроводы.

В систему трубопроводного транспорта входят: 1) трубопро­воды; 2) резервуары-хранилища; 3) транспортирующие маши­ны, которые в случае перемещения жидкостей называются на­сосами, а газов —--компрессорами.

В настоящее время широко распространено транспортирова­ние сыпучих материалов с помощью движущегося потока воз­духа (пневмотран­спорт). Пневмотранспортирующие установки могут быть вса­сывающими (вакуум-транспорт) и нагнетательными (пневмот­ранспорт).