03 варант Процессы и аппараты- Гайнуллин. Задача а. 1 Рассчитать и подобрать нормализованный отстойник с гребковой мешалкой для сгущения водной суспензии при следующих данных

• Название: Задача а. 1 Рассчитать и подобрать нормализованный отстойник с гребковой мешалкой для сгущения водной суспензии при следующих данных
• Дата: 21.03.2022
• Размер: 51.51 Kb.
• Имя файла: 03 варант Процессы и аппараты- Гайнуллин.docx
• Тип: Задача; #406403

Выполнил студент гр. БТСз-19-31 Гайнуллин Р.В.
03 вариант
ЗАДАЧА А.1
Рассчитать и подобрать нормализованный отстойник с гребковой мешалкой для сгущения водной суспензии при следующих данных:

- расход суспензии

- концентрация твердых частиц (% масс.)

в суспензии

в сгущенной суспензии =38

в осветленной жидкости =0

- минимальный диаметр удаляемых частиц

- температура осаждения

Уголь, продолговатый

1 Изобразить конструкцию одноярусного отстойника с гребковой мешалкой и описать работу аппарата.
2 Производительность отстойника

• 
  по сгущенной суспензии
  
• 
  по сгущенной суспензии
  

;

• 
  по осветленной жидкости
  

.

Если по заданию , расчетные выражения упрощаются
.

;



3 Расчет скорости свободного осаждения частиц



3.1 Критерий Архимеда





Значения плотности твердых частиц приведены в табл. Б.1 Приложения Б; значения плотности воды и коэффициента динамической вязкости в зависимости от температуры – в табл. Б.2 и Б.3 Приложения Б.
3.2 Критерий Рейнольдса:
- при Ar ≤ 36 режим осаждения ламинарный. Тогда Re = Ar/18;

Re = 3,988/18 = 0,22

3.3 Скорость свободного осаждения частиц



4 Расчет скорости стесненного осаждения частиц




4.2 Объемная доля жидкости в суспензии
.

=0,89

4.3 Скорость осаждения частиц суспензии (скорость стесненного осаждения)

при



Если частицы имеют не шарообразную форму, то величину следует умножить на поправочный коэффициент (коэффициент формы). Для продолговатых частиц 0.58.

5 Поверхность осаждения






ЗАДАЧА А.2
Подобрать и рассчитать циклон для выделения частиц сухого вещества из дымового газа, выходящего из барабанной сушилки, при следующих данных:

расход дымового газа

при нормальных условиях(

температура дымового газа t=100 ℃

плотность дымового газа при нормальных условиях
Наибольшее распространение в химической технологии получили циклоны НИИОГАЗ типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24. Цифры 11, 15, 24 соответствуют углу развертки винтового подвода газа в верхней части аппарата. Высота и площадь входных отверстий в циклонах ЦН-15 и ЦН-24 больше, чем в ЦН-11 в 1.4 и 2.3 раза, а скорость входа соответственно меньше (при одинаковом расходе газа). Поэтому при равных диаметрах корпуса и одинаковых гидравлических потерях давления пропускная способность у циклонов ЦН-15 и ЦН-24 больше, чем у ЦН-11. Соответственно эффективность этих циклонов, в особенности ЦН-24, ниже, чем ЦН-11.

Циклоны типа ЦН-24 обеспечивают повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении, предназначены для улавливания крупной пыли.

ЦН-15 обеспечивают хорошую степень улавливания при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении.

ЦН-11 обеспечивают повышенную эффективность и рекомендуются в качестве унифицированного пылеуловителя.

Оптимальное соотношение перепада давления ∆Р (в Па) к плотности газа ρ (в кг⁄(м³)) для циклонов типа ЦН находится в пределах 550…750, то есть ∆Р⁄ρ=550…750. Основные размеры циклона определяются в зависимости от его диаметра D и для серии ЦН приведены в табл. Б.7 Приложения Б.
1 Подбирается тип циклона

2 Расход дымового газа при температуре
.

.

3 Плотность дымового газа при температуре
.

.

4 Принимается соотношение ∆Р/ρ=600 и значение коэффициента гидравлического сопротивления для выбранного циклона (табл. Б.7 Приложения Б).
5 Условная скорость газа в цилиндрической части циклона




Значение должно находиться в диапазоне от 2,5 до 4,0 .
6 Диаметр циклона





Рассчитанное значение диаметра циклона сравнивается со стандартным и принимается ближайшее значение.

Стандартные значения диаметров циклона: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600,1800 и 2000 мм.
7 Уточненное значение условной скорости
.

.

8 Гидравлическое сопротивление циклона




ЗАДАЧА А.4
Определить основные параметры процесса фильтрования и подобрать стандартный барабанный вакуумный фильтр с наружной поверхностью фильтрования при следующих исходных данных:

- расход водной суспензии , =17 000

- концентрация твердой фазы в суспензии = 20

-температура фильтрования =20

- перепад давления при фильтровании

и промывке осадка =4,1*10⁴

- высота слоя осадка на фильтровальной

перегородки =0,02

- влажность осадка =40

- удельное сопротивление осадка

при фильтровании и промывке =2,4*10⁹

- удельное сопротивление фильтровальной

перегородки =3,48*10⁶

Время промывки осадка принять на =20 меньше времени фильтрования.
1 Количество твердой фазы, поступающей с суспензией



2 Производительность фильтра

• 
  по влажному осадку
  

;

;

• 
  по фильтрату
  

.



3 Объемный расход фильтрата





Плотность фильтрата (вода) при температуре процесса =998 кг/м³ принять по табл. Б.2 Приложения Б.
4 Плотность осадка




Плотность твердой фазы принять по табл. Б.1 Приложения Б.

5 Объем влажного осадка, приходящийся на 1 м³ фильтрата



6 Объем фильтрата, прошедший через 1 м² фильтровальной перегородки (удельная производительность фильтра)




7 Продолжительность фильтрования




8 Продолжительность промывки осадка




9 Продолжительность полного цикла фильтрования



где – число ячеек фильтра, из которых на зону фильтрования приходится ; на зону промывки – Общее число ячеек и распределение зон по поверхности барабана для стандартных фильтров приведено в [8, Прилож.1.2, табл.1, с.43]. Для можно принять

для
10 Поверхность фильтрования





По табл. Б.5 Приложения Б принимается стандартный барабанный вакуум-фильтр и определяется число фильтров, обеспечивающее полученную расчетным путем поверхность фильтрования.
11 Для выбранного фильтра определяется частота вращения барабана




Приложение Б
Таблица Б.1 – Плотность твердых материалов [20, с. 481]

Материал	Плотность, кг/м3	Материал	Плотность, кг/м3
Алебастр Антрацит Асбест Бетон Винипласт Гипс кристаллический Гранит Зола Земля сухая Известняк Каолин Каучук Кварц Керамика кислотоупорная Кирпич обыкновенный Кокс Колчедан серный Кожа сухая	2500 1600 2600 2300 1380 2240 2700 2200 1800 2650 2200 930 2650 2600 1500 1300 5000 860	Литье каменное Мел кусковой Мрамор Парафин Паронит Песок сухой Поташ Пробка Резина Сода кристал-лическая Соль каменная Сосна Стекло Текстолит Уголь древесный Уголь каменный Фаолит Цемент Эмаль	3000 2200 2600 900 1200 1500 2260 240 1500 1450 2350 500 2500 1380 1450 1350 1730 2900 2350

Таблица Б.2 – Плотность жидких веществ и водных растворов (в кг/м³) в зависимости от температуры [20, с. 482-483]

Вещество	Температура,
	-20	0		20	40		60		80	100		120
Азотная кислота, 100% 50% Аммиак жидкий Аммиачная вода, 25% Анилин Ацетон Бензол Бутиловый спирт Вода Гексан Глицерин, 50% Диоксид серы (жидк.) Дихрорэтан Диэтиловый эфир Изопропиловый спирт Кальция хлорид, 25% раствор м-Ксилол Метиловый спирт, 100% 40% Муравьиная кислота Натр едкий, 50% раствор 40% 30% 20% 10% Натрия хлорид, 20% раствор Нитробензол Октан Олеум, 20% Пропиловый спирт Серная кислота, 98% 92% 75% 60% Сероуглерод Соляная кислота, 30% Тетрахлорид углерода Толуол Уксусная кислота, 100% 50% Фенол (расплавленный)	1582 - 665 - - 835 - 838 - 693 - 1484 1310 758 817 1248 - 828 - - - - - - - - - 734 - - - 1866 1709 1532 1323 1173 1670 902 - - -	1547 1334 639 918 1039 813 900 824 1000 677 1136 1434 1282 736 801 1239 882 810 946 1244 1540 1443 1340 1230 1117 1157 1223 718 1922 819 1857 1845 1689 1515 1293 1161 1633 884 1072 1074 -		1513 1310 610 907 1022 791 879 810 998 660 1126 1383 1254 714 785 1230 65 792 935 1220 1525 1430 1328 1219 1109 1148 1203 702 1896 804 1837 1824 1669 1498 1263 1149 1594 866 1048 1058 1075	1478 1287 580 897 1004 768 858 795 992 641 1116 1327 1224 689 768 1220 847 774 924 1195 1511 1416 1316 1208 1100 1189 1183 686 1870 788 1817 1803 1650 1482 1233 1138 1556 847 1027 1042 1058		1443 1263 545 887 987 746 836 781 983 622 1106 1264 1194 666 752 1210 831 756 913 1171 1497 1403 1303 1196 1089 1130 1163 669 1844 770 1798 1783 1632 1466 1200 1126 1517 828 1004 1026 1040		1408 1238 510 876 969 719 815 766 972 602 1006 1193 1163 640 735 1200 796 736 902 1147 1483 1389 1289 1183 1077 1120 1143 653 1818 752 1779 1765 1614 1450 1165 1115 1471 808 981 1010 1022	1373 1212 462 866 952 693 793 751 958 581 996 1111 1133 611 718 1190 796 714 891 1121 1469 1375 1276 1170 1064 1110 1123 635 1792 733 1761 1744 1597 1434 1125 1103 1434 788 958 994 1003		1338 1186 390 856 933 665 769 735 943 559 986 1010 1102 576 700 1180 777 - 880 1096 1454 1360 1261 1155 1049 1100 1103 617 1766 711 1742 1723 1580 1418 1082 1090 1390 766 922 978 987
Хлорбензол Хлороформ Этилацетат Этиловый спирт, 100% 80% 60% 40% 20%	1150 1563 947 823 - - - -	1128 1526 924 806 857 904 947 977	1107 1489 901 789 843 891 935 969		1085 1450 876 772 828 878 923 957	1065 1411 851 754 813 864 910 946		1041 1380 825 735 797 849 897 934		1021 1326 797 716 783 835 885 922	995 1280 768 693 768 820 872 910

Таблица Б.3 – Динамические коэффициенты вязкости воды [13, с.514]

Темпера-тура,	Динамический коэффициент вязкости,	Темпера-тура,	Динамический коэффициент вязкости	Темпера-тура,	Динамический коэффициент вязкости,
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20,2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32	1,792 1,731 1,673 1,619 1,567 1,519 1,473 1,428 1,386 1,346 1,308 1,271 1,236 1,203 1,171 1,140 1,111 1,083 1,056 1,030 1,005 1,000 0,9810 0,9579 0,9358 0,9142 0,8937 0,8737 0,8545 0,8360 0,8180 0,8007 0,7840 0,7679	33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66	0,7523 0,7371 0,7225 0,7085 0,6947 0,6814 0,6685 0,6560 0,6439 0,6321 0,6207 0,6097 0,5988 0,5883 0,5782 0,5683 0,5588 0,5495 0,5404 0,5315 0,5229 0,5146 0,5064 0,4985 0,4907 0,4832 0,4759 0,4688 0,4618 0,4550 0,4483 0,4418 0,4355 0,4293	67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100	0,4233 0,4174 0,4117 0,4061 0,4006 0,3952 0,3900 0,3849 0,3799 0,3750 0,3702 0,3655 0,3610 0,3565 0,3521 0,3478 0,3436 0,3395 0,3355 0,3315 0,3276 0,3239 0,3202 0,3165 0,3130 0,3095 0,3060 0,3027 0,2994 0,2962 0,2930 0,2899 0,2868 0,2838

Таблица Б.4 – Геометрические параметры отстойников с гребковой мешалкой

[7, с. 24]

Диаметр, м	1,8	3,6	6,0	9,0	12,0	15,0	18,0	24,0	30,0
Высота, м	1,8	1,8	3,0	3,6	3,5	3,6	3,2	3,6	3,6
Поверхность, м2	2,54	10,2	28,2	63,9	113	176,6	254	452	706,5

Таблица Б.5 – Геометрические размеры циклонов ЦН относительно внутреннего диаметра цилиндрической части аппарата [20, с. 102]

Размеры циклона	Тип циклона
	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11
Диаметр выходной трубы Ширина выходного патрубка Высота входного патрубка Высота выходной трубы Высота цилиндрической части Высота конической части Общая высота циклона Коэффициент сопротивления	0,6 0,26 1,11 2,11 2,11 1,75 4,26 60	0,6 0,26 0,66 1,74 2,26 2,0 4,56 160	0,6 0,26 0,48 1,56 2,08 2,0 4,38 250

Таблица Б.6 – Техническая характеристика автоматизированных осадительных горизонтальных центрифуг с ножевым съемом осадка	Марка центрифуги	ОГН-1800-3У	1800 700 1300 0,85 1000 720 520 3500 3630 3085 3020 12494 АО 292-6 55 735 617 АО 42-6 1,7 930 47
		ОГН-1250-6М	1250 600 940 0,32 400 1000 700 1295 4600 2400 2530 9025 КО 92-6 40 980 740 КОМ 22-6 1,7 930 60
		ОГН-1200-5Г	1200 600 940 0,26 300 870 565 135 3580 2415 2320 8032 КО 92-6 40 980 740 КО 22-6 1,7 930 60
		ОГН-1200-5У	1180 600 940 0,24 360 730 125 835 3280 2015 2350 6460 АО 63-6 10 980 180 АО 42-6 1,7 930 47
		ОГН-1200-4У	1200 600 940 0,26 390 1100 810 1055 3585 2245 2350 6865 АО 82-4 40 1470 495 АО 42-6 1,7 930 47
		ОГН-600-4М	600 300 470 0,033 40 2500 2090 230 2025 1550 1080 1745 АО 72-9 20 1460 280 АО 31-4 0,6 1410 21
	Наименование			Основные размеры ротора: Максимальный внутренний диаметр, мм Рабочая длина обечайки, мм Диаметр бортового отверстия, мм Рабочий объем, м3 Максимальная загрузка, кг Максимальное число оборотов в минуту Максимальный фактор разделения Масса вращающейся части без загрузки, кг Габаритные размеры центрифуги с электродвигателем: длина, мм ширина, мм высота, мм Масса центрифуги без электродвигателя и пульта, кг Электродвигатель главный: тип мощность, кВт число оборотов в минуту масса, кг Маслонасос: тип мощность, кВт число оборотов в минуту масса, кг