Альбом 1 часть-otred. Альбом основных аппаратов химической технологии
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР Принцип работы Центробежный вентилятор (рис. 13) по устройству и принципу работы аналогичен центробежному насосу. Он состоит из кожуха 1, в котором вращается рабочее колесо 2 с лопатками 3, перемещающими газ. Газ через патрубок 5 поступает к центру вентилятора из всасывающего трубопровода, заполняет каналы и вместе с рабочим колесом приводится во вращательное движение. Под действием создаваемого напора газ выбрасывается из межлопаточных каналов в кожух и направляется в напорный трубопровод через патрубок 4. Рис. 13. Схема центробежного вентилятора: 1 – кожух; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – всасывающий патрубок 18 ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР Принцип работы Устройство и принцип работы поршневого компрессора аналогичны поршневому насосу. Основное отличие компрессора от насоса состоит в том, что прежде чем газ вытолкнется из цилиндра, он должен быть сжат до давления нагнетания. Горизонтальный компрессор двойного действия (рис.14) имеет цилиндр 1, в котором возвратно-поступательно движется поршень 2, снабженный уплотнительными поршневыми кольцами 3. В крышке цилиндра расположены всасывающие и нагнетательные клапаны 4. При ходе поршня слева направо в пространстве между крышкой цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений во всасывающей линии и цилиндре открывается всасывающий клапан и закрывается нагнетательный. Газ поступает в цилиндр. При ходе поршня в обратном направлении всасывающий клапан закрывается, находящейся в цилиндре газ сжимается поршнем до некоторого давления, при котором открывается нагнетательный клапан и газ выталкивается в нагнетательный трубопровод. Рис. 14. Схема поршневого компрессора двойного действия: 1 – цилиндрический корпус; 2 – поршень; 3 – уплотнительные кольца; 4 – всасывающий и нагнетательный клапаны Всасывающий трубопровод Нагнетательный трубопровод 19 РОТАЦИОННЫЙ ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПРЕССОР Принцип работы Ротационный пластинчатый компрессор (рис. 15) по устройству и принципу работы аналогичен эксцентриковому насосу. В корпусе компрессора 1 вращается ротор 2, эксцентрично расположенный относительно внутренней поверхности корпуса. Пластины 3 свободно перемещаются в пазах ротора и при его вращении отбрасываются центробежной силой к внутренней поверхности корпуса. Таким образом, серповидное рабочее пространство между ротором и корпусом разделяется с помощью пластин, плотно прижатых к корпусу, на ряд неравных по объему камер. Газ поступает из всасывающего трубопровода и заполняет полости камер. При вращении ротора объем камеры уменьшается и газ, находящейся в ней, сжимается. Сжатие заканчивается, когда камера достигает патрубка нагнетательного трубопровода. Происходит нагнетание газа. Для отвода выделяющегося при сжатии газа тепла стенки корпуса снабжают водяными рубашками, через которые пропускают охлаждающую воду. Рис. 15. Схема ротационного пластинчатого компрессора: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – платины; 4 – водяная рубашка 20 ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР Принцип работы В винтовом компрессоре (рис. 16) газ перемещается при вращении находящихся в зацеплении спиральных роторов зубчатого профиля внутри удлиненного корпуса. Один из роторов приводится во вращение двигателем. При вращении ротора 1 винтовые зубья входят в зацепление с углублениями на роторе 2. Всасывание и сжатие обеспечивается при продольном перемещении газа вначале увеличением, а затем уменьшением объема изолированных полостей – канавок между роторами и корпусом компрессора. Рис. 16. Схема винтового компрессора: 1, 2 – роторы; 3 – корпус 21 РОТАЦИОННАЯ ГАЗОДУВКА Принцип работы Ротационная газодувка (рис. 17) состоит из кожуха 1, в котором находятся два вращающихся в разные стороны поршня 2 зубчатого профиля, расположенные на параллельных валах. При вращении поршни плотно прилегают один к другому и к стенкам корпуса, образуя две разобщенные камеры: в одной происходит всасывание, в другой – нагнетание. Газ, находящийся между вращающимися поршнями и кожухом, переталкивается вдоль периферии кожуха в нагнетательный трубопровод. Рис. 17. Схема ротационной газодувки: 1 – кожух; 2 – поршни 22 5 4 3 2 1 РОТАЦИОННЫЙ МОКРЫЙ КОМПРЕССОР Принцип работы Ротационный мокрый компрессор (рис. 18), или водокольцевой компрессор, состоит из эксцентрично вращающегося в корпусе 1 рабочего колеса с жестко закрепленными на нем лопатками 2. Перед пуском компрессор заполняется примерно наполовину водой, которая при вращении рабочего колеса (ротора) отбрасывается к периферии и образует водяное кольцо, соосное с корпусом компрессора и эксцентричное по отношению к ротору. Количество жидкости, заливаемое в компрессор, должно быть таким, чтобы концы всех лопаток были погружены в водяное кольцо. Между лопатками ротора и водяным кольцом образуются ячейки, объем которых за время первый половины оборота ротора увеличивается, а за время второй половины – уменьшается. Газ засасывается в ячейки через отверстие 3. При дальнейшем вращении рабочего колеса газ сжимается вследствие уменьшения объема ячеек и в конце оборота выталкивается в нагнетательное отверстие 5. Затворная жидкость (вода) непрерывно сменяется, поступая в определенном количестве в компрессор через отверстие 4, и переливается в этом же количестве вместе с газом через отверстие 5. Частичный проток воды эффективно охлаждает сжимаемый газ и приближает процесс к изотермическому. Рис. 18. Схема ротационного мокрого компрессора: 1 – корпус; 2 – лопатки; 3 – всасывающее отверстие; 4 – отверстие для прохода затворной жидкости; 5 – нагнетательное отверстие 23 3. АППАРАТЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ При разделении жидких неоднородных систем используют следующие методы: • отстаивание – процесс осаждения под действием силы тяжести; • фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки под действием разности давлений; • центрифугирование – процесс разделения в поле центробежных сил. Отстаивание является достаточно дешевым методом разделения, поэтому его применяют для предварительного (грубого) разделения неоднородных жидких систем. Наиболее прост по конструкции отстойник – конус, но требуемый угол наклона стенок конуса часто приводит к большой высоте данного аппарата. Кроме того, в шламе содержится значительное количество жидкости. Поэтому чаще отдают предпочтение отстойникам с гребками или с коническими тарелками. Для экономии производственных площадей отстойник с гребками может быть выполнен как многоярусный аппарат. При фильтровании жидкость протекает через пористую перегородку, которая задерживает твердые частицы. Накопившийся осадок представляет не текучий шлам как при отстаивании, а неподвижную массу с влажностью от 7 до 20 %. Число конструкций фильтровального оборудования очень велико. Нутч – фильтры являются самыми простейшими промышленными фильтрами периодического действия. Они характеризуются простотой конструкции, надежностью в работе, возможностью тщательной промывки осадка. Но громоздкость и ручная выгрузка осадка ограничивают их применение на производстве. Фильтрпрессы имеют большую поверхность фильтрования на единицу занимаемой площади помещения, возможность отключения отдельных неисправных плит, отсутствие движущихся частей, способность работать при повышенных давлениях. Однако необходимость ручного обслуживания, невозможность качественной промывки осадка, быстрый износ фильтровальной ткани, разделение суспензий лишь с небольшой концентрацией твердых частиц не дают возможностей к их широкому применению. Среди фильтров непрерывного действия наиболее распространены барабанные и дисковые вакуум- фильтры. Они характеризуются простотой обслуживания, возможностью фильтрования суспензий с большим содержанием твердой фазы и наличием хороших условий для промывки осадка. Недостатком этих фильтров является их высокая стоимость. Разделение жидких неоднородных систем при помощи центробежной силы может быть проведено: в фильтрующих и отстойных центрифугах, в сепараторах для эмульсий. Фильтрующие центрифуги особенно эффективны для крупнокристаллических осадков. Такие центрифуги обеспечивают настолько полное обезвоживание осадка, что часто отпадает необходимость последующей его сушки. Отстойные центрифуги могут быть рекомендованы для разделения суспензий, содержащих мелкие частицы. Недостатком отстойных центрифуг является невозможность промывания в них осадка. Это можно сделать лишь путем репульпирования (смешения) осадка с водой и повторного центрифугирования. Для разделения высокодисперсных суспензий и эмульсий необходимо применение сверхцентрифуг и сепараторов для эмульсий. Применение сверхцентрифуг для отделения тончайших коллоидных частиц тем более целесообразно, чем меньше концентрация твердой взвеси. 24 КОРИДОРНЫЙ ОТСТОЙНИК Принцип работы В отстойнике коридорного типа (рис. 19) суспензия протекает медленным потоком через горизонтально расположенные отстойные резервуары. По ходу движения, взвешенные твердые частицы осаждаются в сборниках шлама. Накапливающийся осадок периодически удаляется. Рис. 19. Схема коридорного отстойника 25 ОТСТОЙНИК – КОНУС Принцип работы Отстойник – конус (рис. 20) представляет собой конический резервуар 1 с кольцевым желобом 2, находящимся в верхней части аппарата. Резервуар заполнен жидкостью до самого верха. Суспензия непрерывно подается в центральную трубу (стакан) 3, погруженную под слой осветленной жидкости. Осветленная жидкость поднимается снизу вверх и переливается через верхний край в желоб. Равномерность слива обеспечивается регулируемой по уровню планкой – гребенкой 4. Шлам скапливается в нижней части конуса, сползая по стенкам за счет большого угла наклона (60 о ). Осадок непрерывно отводится через трубу 5, называемую «гусиная шейка», за счет гидростатического давления столба суспензии в отстойнике. Рис. 20. Схема отстойника – конуса: 1 – рабочий резервуар; 2 – кольцевой желоб; 3 – центральная труба; 4 – гребенка; 5 – труба для отвода шлама 26 ОТСТОЙНИК С ГРЕБКАМИ Принцип работы Отстойник с гребками (рис. 21) представляет собой цилиндрический резервуар 1 с плоским слабо коническим днищем. В резервуаре на валу 3 установлен гребковый механизм (мешалка). Суспензия непрерывно подается через центральный стакан 2 под уровень осветленной жидкости. Осветленная жидкость непрерывно переливается через верхний край отстойника в окружающий желоб, откуда удаляется через патрубок 4. К вертикальному валу прикреплены радиальные рычаги 5, а к ним косые гребки 6, которые перемещают осаждающийся по всему дну шлам к центру (разгрузочному отверстию). Далее осадок откачивается шламовым насосом. Рис. 21. Схема отстойника с гребками: 1 – рабочий резервуар; 2 – центральный стакан; 3 – вал; 4 – патрубок для удаления осветленной жидкости; 5 – радиальные рычаги; 6 – гребки 27 ОТСТОЙНИКИ С КОНИЧЕСКИМИ ТАРЕЛКАМИ Принцип работы Более интенсивно процесс отстаивания осуществляется в отстойнике с коническими тарелками, или полками. Разделяемая суспензия подается через загрузочный штуцер и распределяется по каналам между коническими полками (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц (рис. 22, а). Осевшие частицы сползают по наклонным полкам к стенкам корпуса, перемещаются вниз к штуцеру для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам между двумя вышележащими полками и выводится из аппарата. Поверхность осаждения может быть увеличена при поступлении суспензии в пространство между всеми полками (рис. 22, б). Однако при этом сползающий с полок шлам взмучивается поступающей суспензией. Рис. 22.Схема отстойников с коническими тарелками: а – распределение суспензии по каналам через одну тарелку; б – распределение суспензии между всеми тарелками 28 ВАКУУМ – НУТЧ – ФИЛЬТР Принцип работы Вакуум – нутч – фильтр (рис. 23) является самым простым промышленным фильтром. Это емкость 1 площадью 1–6 м 2 с двойным дном. На колосниковую решетку 2 укладывается металлическая сетка 3, чтобы ткань не прилегала плотно к решетке, а на сетку помещают фильтровальную ткань 4. Суспензия подается сверху. Под колосниковой решеткой создается вакуум, значение которого колеблется в пределах от 300 до 600 мм рт.ст. По ходу фильтрования на фильтровальной перегородке накапливается осадок. Конечная толщина накапливаемого слоя осадка выбирается в пределах от 30 до 200 мм в зависимости от величины удельного сопротивления осадка. После окончания фильтрования, при необходимости, производится промывка осадка, его осушка, а затем выгрузка. Для механизации разгрузочных работ применяют опрокидывающиеся нутчи 5. В фильтрах данного типа максимальная разность давлений (движущая сила процесса) не превышает 1 атмосферы. Рис. 23. Схема вакуум – нутч – фильтра: 1 – емкость; 2 – колосниковая решетка; 3 – металлическая сетка; 4 – фильтровальная ткань; 5 – опрокидывающий механизм 29 ДРУК – НУТЧ – ФИЛЬТР Принцип работы Получить движущую силу фильтрования больше 1 атмосферы можно созданием повышенного давления над фильтровальной перегородкой 2, пространство над которой закрывается крышкой 1. В простейшем случае цикл работы на друк – нутч – фильтре состоит из следующих операций: наполнение аппарата суспензией, разделение суспензии под давлением сжатого газа, удаление осадка с фильтровальной перегородки, регенерация последней. Рис. 24. Схема друг – нутч – фильтра 1 – крышка; 2 – фильтровальная перегородка; 3 – опрокидывающий механизм 1 2 3 30 ПЛИТОЧНО – РАМНЫЙ ФИЛЬТРПРЕСС Принцип работы Плиточно-рамный, или рамный, фильтрпресс (рис 25, а) состоит из набора чередующихся полых рам и дренажных плит, на поверхности которых расположена фильтровальная ткань. В плитах и рамах имеются отверстия, образующие каналы для прохода суспензии и промывной жидкости. При работе плиточно-рамного фильтрпресса выделяют стадию фильтрования и стадию промывки. В стадии фильтрования (рис. 25, б) суспензия по среднему каналу 1 и каналам 2 поступает в пространство 3, ограниченное двумя фильтровальными перегородками, примыкающими к рифленой поверхности плит 4 и внутренней поверхности рамы 5. Фильтрат одновременно проходит через обе фильтровальные перегородки, после чего по желобам и каналам 6 поступает к кранам 7, которые в этой стадии открыты у всех плит. Когда пространство 3 заполняется осадком, подачу суспензии прекращают. В стадии промывки (рис. 25, в)по двум боковым каналам 8 и 9, подают промывную жидкость. Во время промывки половина кранов 7 закрыта, так что промывная жидкость проходит последовательно: одну фильтровальную перегородку, слой осадка, вторую фильтровальную перегородку и отводится. По окончании промывки осадок продувают сжатым воздухом или паром. Затем производят выгрузку осадка в специальный бункер. Рис. 25. Схема работы фильтрпресса: а – внешний вид аппарата; б – стадия фильтрования; в – стадия промывки осадка; 1, 2, 6, 8, 9 – каналы; 3 – пространство между плитами; 4 – плиты; 5 – рама; 7 – кран 31 БАРАБАННЫЙ ВАКУУМ – ФИЛЬТР Принцип работы Вакуум – фильтр состоит из цилиндрического перфорированного барабана 1, боковая поверхность которого снаружи покрыта фильтровальной тканью. Барабан частично погружен в резервуар 4 с суспензией, которую взмучивает качающаяся мешалка 5. Поверхность фильтрования барабана разделена по его образующим на ряд ячеек, изолированных друг от друга. При своем движении по окружности ячейки присоединяются к источникам вакуума или сжатого воздуха. Каждая ячейка соединяется трубкой 2 с различными полостями неподвижной части распределительного устройства 3. Ячейка проходит последовательно зоны фильтрования, первого обезвоживания, промывки, второго обезвоживания, удаления осадка, регенерации ткани. В зоне фильтрования к ячейке через полость 6 подается вакуум. При этом фильтрат уходит в сборник фильтрата, а на поверхности фильтровальной ткани образуется осадок. В зоне первого обезвоживания под действием вакуума атмосферный воздух вытесняет из пор осадка жидкую фазу суспензии. В зоне промывки на частично обезвоженный осадок из разбрызгивающего устройства 7 подается промывная жидкость. Вода подается струей такой мощности, чтобы не сбивать осадок с фильтровальной ткани. Для предотвращения образования трещин в осадке во время промывки на него накладывается бесконечная лента 9, перемещаемая направляющим роликом 10. В этой зоне ячейка соединена трубкой 2 с полостью 8, которая сообщается с источником вакуума. Промывная жидкость уходит в специальный сборник. В зоне второго обезвоживания под действием вакуума атмосферный воздух вытесняет из пор осадка промывную жидкость. В зоне удаления осадка в ячейку подается сжатый воздух через полость 11. Осадок отдувается от фильтровальной ткани, разрыхляется и отделяется с помощью ножа 12. В зоне регенерации фильтровальная ткань продувается сжатым воздухом. В случае сильно забивки полотна мелкими частицами суспензии его продувку производят паровоздушной смесью. Цикл фильтрования вновь повторяется. Рис. 26. Схема барабанного фильтра: 1 – барабан; 2 – трубка; 3 – устройство распределения; 4 – резервуар; 5 – мешалка; 6, 8, 11, 13 – полости распределительного устройства; 7 – разбрызгивающее устройство; 9 – лента; 10 – направляющий ролик 32 ДИСКОВЫЙ ВАКУУМ – ФИЛЬТР Принцип работы По принципу работы дисковый вакуум – фильтр (рис. 27) аналогичен барабанному, но имеет большую фильтрующую поверхность при тех же габаритах аппарата. Каждый диск состоит из отдельных секторов 1, соответствующих по назначению зонам барабанного вакуум – фильтра. На каждый сектор, заканчивающийся патрубком, надевается мешок из фильтровальной ткани. Сектор устанавливается патрубком в отверстие полого вала 2, имеющего распределительное устройство. Диски почти до половины погружены в резервуар 4 с суспензией. При вращении дисков фильтрат под действием вакуума проходит через ткань и по желобкам поступает в полость вала, откуда попадает в соответствующий сборник. Осадок, образовавшийся на поверхности ткани, удаляется при помощи ножей 3, расположенных на стороне разгрузки. Здесь же осуществляется регенерация ткани. Рис. 27. Схема дискового вакуум – фильтра: 1 – сектор; 2 – вал; 3 – нож; 4 – резервуар |