- •Ответы на вопросы по курсу пахт.
- •1. Дать определение единичной массовой силы и перечислить известные Вам единичные массовые силы. (Курс «Гидравлика»).
- •4. Закономерности турбулентного течения реальной жидкости в трубопроводе. Какие силы являются преобладающими? Объяснить физический смысл критерия Рейнольдса.
- •5. Дать определение поверхности уровня в гидравлике. Чем характеризуется поверхность уровня? Привести примеры поверхности уровня.
- •8. Что такое критерий гидродинамического подобия Эйлера Eu? Расшифровать входящие в критерий Эйлера символы и пояснить физический смысл критерия.
- •11. Объяснить принцип действия поршневых насосов. Для чего устанавливают воздушный колпак на всасывающей линии? Объяснить принцип работы воздушного колпака на всасывающей линии насоса.
- •12. Укажите способы регулирования производительности поршневого насоса.Напишите формулу для вычисления производительности поршневого насоса.
- •15. Законы пропорциональности центробежного насоса. Влияние частоты вращения рабочего колеса на производительность, на создаваемый им напор и на потребляемую мощность.
- •17. Назначение и принцип действия циклонов
- •18. Укажите два возможных варианта проведения процесса фильтрации. Что является движущей силой процесса фильтрации?
- •19. В каких случаях при выводе уравнений рабочих линий в массообменных процессах используются относительные потоки и концентрации? Указать, какие концентрации связывает рабочая линия процесса.
- •22. Понятие «флегмовое число» в процессах ректификации бинарных смесей. Влияние флегмового числа на затраты тепла в кубе колонны, на разделяющую способность колонны.
- •23. Назначение отгонной части ректификационной колонны непрерывного действия, используемой при разделении бинарных смесей?
- •26. При проведении процесса разделения смесей жидкостной экстракцией наибольшую эффективность достигают:
- •28. В чем преимущества проведения процесса сушки с частичной рециркуляцией сушильного агента по сравнению с процессом без рециркуляции? Представьте проведение этого процесса в I – d диаграмме.
- •30. Назначение, принцип действия и схема работы щековой дробилки.
- •Ответы на вопросы по курсу охт
- •3. В реакционной системе в газовой фазе протекают две реакции:
- •4. С какой целью в процессе пиролиза нефтепродуктов проводят резкое снижение температуры газов на выходе из реактора ( “закалку” )? Обосновать ответ. В каких ещё случаях применяется данный приём?
- •9. Почему реакции горения различных органических веществ вне зависимости от величины теплового эффекта (степени экзотермичности) являются необратимыми? Обосновать ответ.
- •10. Что является главной причиной большой кратности рециркуляции исходных веществ в синтезе аммиака? Обосновать ответ.
- •12. Получение этанола методом прямой гидратации этилена:
- •13. Как повлияет наличие инертных примесей в сырье для обратимых процессов при реализации принципа наилучшего использования сырья, если:
- •15. С чем связана необходимость рециркуляции продуктов реакции в хтс?
- •16. Зачем нужен избыток кислорода в процессе обжига колчедана? Обосновать способы интенсификации гетерогенных процессов в системах газ твердое в зависимости от природы лимитирующей стадии.
- •17. Как повлияет повышение температуры процесса на равновесный выход продуктов реакции Rи s при условиях 1) и 2)?
- •20. Производство стирола каталитическим дегидрированием этилбензола
- •23. Как изменится равновесный выход продукта с увеличением концентрации инертных примесей в исходной смеси для реакции:
- •27.В исследуемой системе основная (1) и побочная(2) реакции идут в газовой фазе.
- •28.Синтез аммиака проводят с большими объёмными скоростями для:
- •30. Современные производства серной кислоты работают по методу дк-да –двойного контактирования - двойной адсорбции. Что это дает? Обосновать ответ.
- •31.Скорость гетерогенной каталитической реакции лимитирует стадия внутренней диффузии. Какое изменение приведет к наиболее эффективному увеличению интенсивности процесса? Обосновать ответ.
- •40. В исследуемой системе основная (1) и побочная (2) реакции протекают в газовой фазе и обратимы в широком диапазоне температур:
- •41. Парокислородная конверсия метана протекает в шахтном конверторе и описывается реакциями:
- •41.Какие приемы можно использовать для увеличения селективности при протекании последовательных побочных реакций в химической системе:
- •43. С какой целью синтез метанола проводят с большими объемными скоростями? Что необходимо предусмотреть при выборе оптимальной объемной скорости?
- •44. В исследуемой системе в газовой фазе протекают основная (1) и побочная (2) реакции, которые обратимы в широком диапазоне температур:
- •47. Производство стирола дегидрированием этилбензола по реакции
- •50. Для чего необратимую гетерогенную экзотермическую реакцию в системе «газ-твердое тело»:
- •51. Какие системы называют энерготехнологическими и каковы приёмы рационального использования энергии внутри хтс?
- •52. Какие основные технологические принципы реализуются одновременно при применении рециркуляции исходных реагентов?
- •54. Какие основные технологические принципы реализуются одновременно при применении оптимальных больших объемных скоростей?
- •55. Какие приемы применяют при абсорбции нитрозных газов в процессе производства азотной кислоты для увеличения движущей силы?
- •57. При производстве серной кислоты на последней стадии – абсорбции – протекает реакция:
- •58. Какими приемами увеличивают движущую силу процесса (принцип наибольшей интенсивности процесса)? Какие еще приемы применяются для реализации принципа наибольшей интенсивности процесса?
- •59. Каталитическую конверсию оксида углерода водяным паром :
- •60. Какие приёмы используют для подавления побочных реакций и повышения селективности?
- •63. Для чего используется обратная связь(рецикл) в хтс? Что является причиной рециркуляции исходных реагентов?
15. Законы пропорциональности центробежного насоса. Влияние частоты вращения рабочего колеса на производительность, на создаваемый им напор и на потребляемую мощность.
Ответ: Производительность ЦБН можно изменить, изменив частоту вращения вала рабочего колеса путем замены электродвигателя или редуктора.
Теоретическая производительность ЦБН равна
V=π*D*b*ψ*c2*sinα*η
Где D-диаметр рабочего колеса, b-ширина лопатки на выходе, ψ-коэф-т стеснения потока лопатками, c2-скорость потока на выходе с лопаток, α-технологический угол.
Пусть скорость потока при частоте вращения n’ равна c2’, а при n” - c2”
треугольники скоростей подобны. Учитывая ω’=2πn’, ω”= 2πn” получаем
следовательно, производительность насоса прямо пропорциональна частоте вращения. В случае напора имеем
напор, развиваемый насосом примерно пропорционален квадрату частоты вращения («примерно» - потому, что ηг меняется с изменением производительности). Аналогично для мощности
это тоже приближенное соотношение, т.к. ηн существенно меняется с увеличением оборотов.
16.Изложите принципы действия вертикальных и горизонтальных отстойников. Каким образом можно увеличить производительность вертикального отстойника непрерывного действия? Вывести формулу для производительности горизонтального отстойника непрерывного действия при известных скорости осаждения (Wc), начальной (а’) и конечной (а2) концентрациях суспензии , площади отстойника (S).
Ответ: Для разделения суспензий, содержащих сравнительно крупные частицы (часто-сотые доли миллиметра), в случае невысокой вязкости жидкости и не очень малой разности плотностей твердых частиц и жидкости применяется естественное осаждение-процесс осуществляется в поле сил тяжести под действием движущей силы, базирующейся на величине (ρт-ρ)g, т.е. на разности удельных(приходящихся на 1м3) сил – тяжести и выталкивающей (архимедовой).
Принцип действия: сперва сосуд-отстойник заполняют исходной суспензией и в результате процесса естественного осаждения происходит разделение этой суспензии спустя некоторое время на слой осветленной жидкости и осадок, которые затем выводятся из отстойника.
Отстойники бывают:
1)периодические(периодического действия)
2)непрерывные(непрерывного действия)
Другая классификация: 1)вертикальные отстойники 2)горизонтальные отстойники
Чтобы увеличить производительность вертикального отстойника непрерывного действия надо учесть тот факт, что у данных отстойников производительность не зависит от высоты отстойника, а определяется его поперечным сечением (площадью осаждения):
где V1=Vж
Vж -расход осветленной жидкости; w-рабочая скорость; S-поперечное сечение отстойника; wc-скорость стесненного осаждения.
Для того чтобы увеличить производительность вертикального отстойника непрерывного действия можно:
Увеличить поперечное сечение отстойника S
Увеличить рабочую скорость w,но при этом должно выполняться неравенство
Иначе поток подхватит и унесет твердые частицы и полного осветления не произойдет.
Вывод формулы для производительности горизонтального отстойника непрерывного действия:
Для вывода этой формулы воспользуемся схемой потоков в отстойнике непрерывного действия:
Где I-исходная суспензия; II-осветленная жидкость;III-осадок; К-контур
a’; a1; a2-концентрации твердого материала в исходной суспензии , в осветленной жидкости и в осадке.
V’,V1,V2-объемные производительности по собственно жидкости в исходной суспензии, в осветленной жидкости и в осадке.
Полагая, что пространственный контур К охватывает разделяющий аппарат (отстойник), запишем для единицы времени материальные балансы:
-по массовым жидкостным потокам:
ρ*V’- ρ*V1- ρ*V2=0
после сокращения на ρ и преобразований получаем:
V’= V1+V2 (a)
-по потокам твердого материала:
ρ*V’*a’- ρ*V1* a1- ρ*V2*a2=0
откуда после сокращений и преобразований получаем:
V’*a’= V1* a1+V2*a2 (б)
Исключая из (б) величину V2 с помощью выражения (а) получаем:
V’*a’= V1* a1+(V’-V1)*a2
Отсюда
При рациональном проведении осаждения a1→0 в этом цель процесса, тогда последнее выражение можно упростить:
Для расчета горизонтального отстойника непрерывного действия начертим схемы аппарата и процесса.
Схема аппарата(Прямоугольный корпус отстойника) |
Схема процесса: |
|
|
I-исходная суспензия;II-осветленная жидкость;III-осадок |
где L-длина отстойника; ширина-b; высота-H |
-Площадь отстойника вычислим следующим образом:
S=Lb
-живое сечение потока, нормальное к направлению движения жидкости, f=bH.
По мере движения суспензии вдоль отстойника происходит постепенное осаждение твердых частиц. В результате в окрестности текущего сечения l<L существуют три зоны с более или менее четко очерченными границами: осветленная жидкость(сверху), осадок (внизу на дне отстойника) и неразделенная суспензия между ними.
Условие полного осветления задается путем сопоставления времени пребывания суспензии в отстойнике τпр и времени осаждения τ0, необходимого для осветления:
(в)
При этом знак равенства соответствует минимальному(для полученного осветления) времени пребывания жидкости в отстойнике
Выразим характерные продолжительности τпр и τ0 через соответствующие пути движения и скорости.
Очевидно
Где w-линейная скорость потока в направлении движения жидкости в отстойнике, она определяется из уравнения расхода V=w*f
Для горизонтального потока V1 осветленной жидкости при его живом сечении bH: V1=wbH. w=V1/bH, так что
При скорости осаждения wc время осаждения составит :
Подставим найденные значения τпр и τ0 в условие (в)
После сокращения на H имеем применительно к задаче эксплуатации
Для задачи проектирования:
Знаки равенства в этих выражениях отвечают максимальной производительности и минимальной площади отстойника, требуемой для полного осветления жидкости.