Глава 7.Разделение неоднородных смесей

Задачи.

1. Определить суммарную поверхность в пылеосадительной камере полочного типа для грубой очистки воздуха в количестве = 3600 загрязненного твердыми частицами, плотность которых =2000 кг/ . Минимальный размер улавливаемых частиц равен d=50 мкм. Температура процесса t=300 ºС. Максимально допустимую скорость прохождения газа в аппарате вычислить по формуле . Плотность газовой смеси ρ_г , вязкость смеси- .

Решение: Определим плотность газа при рабочей температуре:

ρ=ρ_г· = 0,8· =0,6 кг/м³

Максимально допустимая скорость газа:

= = 0,47 м/с.

Скорость отстаивания:

_от = = = 0,972м/с.

Определим критерий Рейнольдса:

= 0,1 <0,2.

Поверхность отстаивания:

F _от = = = 10,3 м².

2. В циклоне ЦН-15 (24) в оптимальных условиях очистки запыленного газа гидравлическое сопротивление составляет 500 Па. Коэффициент сопротивления =165 (75). Определить скорость газа, отнесенную к площади свободного сечения цилиндрической части циклона.

Решение:

Из уравнения Дарси-Вейсбаха выразим скорость газового потока:

= = = 10,1 м/с.

 

3. Обеспечит ли данный циклон (условия задачи 2), диаметр цилиндрической части которого D=1м, разделение газовой смеси, загрязненной твердыми частицами, расход которой =9000 .

Решение:

4. Определить скорость осаждения твердых частиц, диаметр которых d=8 мкм, если режим осаждения - ламинарный, а диаметр циклона D=1 м. Окружная скорость газа в цилиндрической части циклона равна υ =12 м/с.

Решение:

Скорость осаждения твердых частиц в циклоне:

_ос = ;

Фактор разделения: Ф_r = = = 29,3.

_ос = =

5. Фактор разделения отстойной центрифуги АОГ =800 (1200) равен 810 (1300). Диаметр ротора равен 800 мм (1200 мм). Плотность суспензии ρ=1100 кг/м³, а масса суспензии равна 283 кг. Определить число оборотов вращения ротора.

Решение:

Сила тяжести:

Р= m·g=283·9,8=2773 H.

Центробежная сила, развиваемая в центрифуге:

С= Ф_r ·Р= 810·2773=2 246 130 Н.

С= , отсюда окружная скорость вращения:

= = = 56м/с.

Число оборотов вращения ротора:

n = υ/() = = 22,3 об/с = 1338 об/мин.

6. В циклоне ЦН-15 входной патрубок имеет высоту 0,66 D, ширину 0,2 D, где D - диаметр циклона. Производительность циклона 7200 . Скорость запыленного газа во входном патрубке равна w=20 м/с. Определить фактор разделения, если окружная скорость газа в циклоне равна 12 м/с.

Решение:

Сечение входного патрубка:

f = = = 0,1 м².

Сечение аппарата ЦН-15:

f =0,66·D·0,2·D= 0,132·D².

D= =0,87м; R=D/2=0,87/2=0,435м.

Тогда, фактор разделения:

Ф_r = = = 34.

 

7. В барабанном вакуум-фильтре константы фильтрования, отнесенные к одному метру квадратному площади фильтра равны К =10 дм⁶ /(м⁴·с) и С = 5 дм³ / м². Время фильтрования для достижения заданной влажности осадка равна 30 с. Определить удельную производительность фильтра, работающего при постоянном перепаде давления.

Решение:

Уравнение фильтрования при постоянном перепаде давления имеет вид:

V² + 2V·C=Kτ.

C= 5·10^-3 м³/м²; K= 10·10^-6 м⁶ /(м⁴·с);

Тогда уравнение примет вид:

V² + 2·V·5·10^-3 =10·10^-6 ·30; V² + 10·10^-3 ·V - 300·10^-6 = 0

V= - = (-5 18)·10^-3 м³/м².

Так как удельная производительность не может быть отрицательной величиной:

V= (-5+18)·10^-3 = 13·10^-3 м³/м².