- •Основные процессы и аппараты химической технологии
- •Часть 2. Типовые процессы и
- •Аппараты химической технологии
- •Содержание
- •Общие положения
- •1 Индивидуальные расчетные задания к разделу «гидромеханические процессы»
- •1.1 Программа раздела
- •1.2 Варианты расчетного задания
- •1.3 Методические указания к решению
- •1.3.1 Расчет отстойника
- •1.4 Методические указания к решению
- •1.4.1 Расчет циклона
- •1.4.2 Расчет батарейного циклона
- •1.4.3 Расчет пылеосадительной камеры
- •1.4.4 Расчет пенного газопромывателя
- •1.4.5 Расчет электрофильтра
- •2 Индивидуальные расчетные задания к разделу «тепловые процессы»
- •2.1 Программа раздела
- •2.2 Варианты расчетного задания
- •2.3 Методические указания к решению
- •2.3.1 Расчет конденсатора
- •2.4 Методические указания к решению
- •2.4.1 Расчет выпарной установки
- •3 Индивидуальные расчетные задания к разделу «массообменные процессы»
- •3.1 Программа раздела
- •3.2 Варианты расчетного задания
- •3.3 Методические указания к решению
- •3.3.1 Расчет абсорбера
- •3.4 Методические указания к решению
- •3.4.1 Расчет ректификационной установки
- •3.5 Методические указания к решению
- •3.5.1 Расчет сушилки
1.2 Варианты расчетного задания
Задача 1
Требуется выбрать и рассчитать отстойник для непрерывного осаждения твердой фазы в жидкости . Производительность отстойника по исходной суспензии , с начальным содержанием твердой фазы . Диаметр наименьших частиц, подлежащих осаждению . Необходимо получить суспензию с конечным содержанием твердой фазы . Температура суспензии . Известно, что для уплотнения суспензии в зоне сгущения необходимо время . Среднее разбавление в зоне сгущения . Исходные данные представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Последняя цифра зачетки |
Твердая фаза |
Производительность кг/ч (по исходной суспензии) |
Предпоследняя цифра зачетки |
Начальное содержание тв. фазы %(масс.) , |
Конечное содержание тв. фазы %(масс.) |
d частиц, мкм |
Температура суспензии t0,C |
Время уплотнения осадка , мин |
Т : Ж |
0 |
Мел |
25000 |
9 |
8 |
37 |
35 |
40 |
15 |
1:1,5 |
1 |
Зола |
10100 |
8 |
12 |
41 |
10 |
70 |
10 |
1:2 |
2 |
Гипс |
5000 |
7 |
11 |
57 |
20 |
15 |
8 |
1:2 |
3 |
Уголь |
1200 |
6 |
15 |
46 |
40 |
18 |
20 |
1:2,5 |
4 |
Известняк |
17000 |
5 |
7 |
25 |
15 |
30 |
7 |
1:3 |
5 |
Кокс |
7000 |
4 |
5 |
61 |
45 |
60 |
25 |
1:1,5 |
6 |
Парафин |
800 |
3 |
3 |
70 |
75 |
30 |
17 |
1:5 |
7 |
Мрамор |
7500 |
2 |
17 |
35 |
25 |
20 |
11 |
1:2 |
8 |
Цемент |
36000 |
1 |
13 |
45 |
10 |
35 |
10 |
1:1,5 |
9 |
Кварц |
17000 |
0 |
9 |
50 |
15 |
25 |
18 |
l:2 |
1.3 Методические указания к решению
1.3.1 Расчет отстойника
Определение диаметра отстойника необходимо вычислить через площадь осаждения, для чего предварительно находится скорость осаждения по схеме:
.
Критерий Архимеда:
.
где ; -свойства среды (воды) при t 0С:
- плотность частиц твердой фазы.
Определение критерия Рейнольдса
.
Скорость осаждения частиц:
.
Действительная скорость осаждения с учетом реальных условий:
.
Необходимая поверхность осаждения:
,
где Qосв – объемный расход осветленной жидкости.
.
где Gосв – массовый расход осветленной жидкости.
.
Выразим массовый расход осветленной жидкости через расход исходной смеси:
Поверхность отстойника:
.
Диаметр отстойника:
.
Плотность суспензии в зоне сгущения с учетом величины среднего разбавления суспензии в зоне сгущения Т:Ж:
,
где n – масса жидкой фазы в суспензии на единицу массы твердой фазы.
n = Ж:Т.
Массовая концентрация суспензии в зоне сгущения:
.
Следовательно, содержание твердой фазы в 1м3 сгущенной суспензии:
.
Количество твердой фазы, осаждающееся в единицу времени на 1м2 поверхности отстойника:
,
где GТ – количество твердой фазы в начальной суспензии.
.
Следовательно, в зоне сгущения за заданный период уплотнения осадка пройдет:
.
С учетом непрерывности удаления шлама из аппарата можно определить высоту зоны сгущения:
.
Чтобы устранить перемешивание жидкости у свободной поверхности, высоту зоны свободного осаждения в отстойнике можно принять:
.
Высота зоны отстойника, в которой расположены лопасти мешалки, определяют исходя из наклона лопастей:
.
Общая высота отстойника:
.
Задача 2
Выбрать и рассчитать пылеулавливающий аппарат по данным таблицы 1.2
Таблица 1.2
Последняя цифра |
Твердая фаза |
Расход газа при н.у., м3/ч |
Предпоследняя цифра |
Содержание тв. фазы, %(масс.) |
Степень очистки аппарата, % |
d твердых частиц, мкм |
Температура газа,t0C |
0 |
Але- бастр |
20000 |
0 |
1,2 |
90 {1} |
50 |
20 |
1 |
Асбест |
10000 |
1 |
3,7 |
99 {2} |
30 |
15 |
2 |
Гипс |
15000 |
2 |
2,7 |
85 {3} |
40 |
50 |
3 |
Зола |
5000 |
3 |
5 |
85 {1} |
20 |
150 |
4 |
Известняк |
3600 |
4 |
4 |
60 {4} |
50 |
100 |
5 |
Кокс |
7200 |
5 |
3 |
70 {3} |
60 |
80 |
6 |
Колчедан серый |
14400 |
6 |
2 |
99 {5} |
70 |
250 |
7 |
Уголь камен-ный |
18000 |
7 |
1 |
65 {6} |
100 |
25 |
8 |
Цемент |
21600 |
8 |
2,3 |
70 {4} |
45 |
75 |
9 |
Песок сухой |
30000 |
9 |
1,9 |
65 {6} |
140 |
30 |
{1}-батарейный циклон {4}-циклон
{2}-электрофильтр {5}-мокрая очистка
{3}-барботажный скруббер {6}-пылеосадительная камера