17. Назначение и принцип действия циклонов

Ответ: Промышленное производство часто имеет дело с газовзвесями (запыленными газами), несущими мелкие частицы размерами заметно менее 0,1 мм. В этом случае используется центробежное (инерционное) осаждение в аппаратах, называемых циклонами.

Обеспылевание газовзвесей в циклонах, т. е. отделение газа от пыли, производится в целях их последующего раздельного использования. В ряде производств запыленный газ получается в результате нежелательного уноса твердых частиц (например из пылящего ТМ; из псевдоожиженного слоя); в этом случае выделяемые с помощью циклона твердые частицы возвращаются в технологический аппарат.

Устройство и принцип работы циклона.

Исходный запыленный газ (потокI) подводится к циклону по циллиндрической трубе 4. с помощью переходного участка 5 канал изменяет форму на прямоугольную, и далее исходный газ поступает в циклон через прямоугольный патрубок 6 – с достаточно высокой скоростью и тангенциально. Высокая скорость (обычно на уровне 10 – 20 м/с) предотвращает выпадение твердых частиц из газового потока в подводящих к циклону каналах. Тангенциальная подача газа в циклон обеспечивает закручивание потока вокруг центральной цилиндрической трубы 3. Под действием возникающей при этом центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам циклона, а очищенный газ (поток II) уходит из циклона через патрубок 7. Твердые частицы, осевшие на стенках циклона, под действием уже силы тяжести (собственного веса) по пологому конусу 2 перемещаются к отводному патрубку 8 и выводятся из циклона.

18. Укажите два возможных варианта проведения процесса фильтрации. Что является движущей силой процесса фильтрации?

Ответ: Фильтрование - пропускание загрязненного потока через перегородку, проницаемую для несущей (сплошной) среды, но не пропускающую твердые частицы.

В результате неоднородная смесь разделяется на осветленную жидкость, называемую фильтратом, и влажный осадок твердого материала.

Процесс фильтрования основан на явлении фильтрации: течении жидкости (газа) через

пористые среды - зернистые слои, перегородки с мелкими каналами.

Фильтрование происходит под действием разности давлений . В общем случае к этой разности надо еще добавить гидростатическое давление жидкостного столба высотойh над перегородкой:

Движущая сила процесса фильтрования расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений осадкаи фильтрующей перегородки:

Процесс фильтрации проводится двумя основными способами.

1. Фильтрование при постоянной движущей силе (=const).

2. Фильтрование при постоянной скорости фильтрации (=const).

В основе расчета - основное уравнение фильтрования:

, где

W - скорость фильтрации,

F - полное сечение фильтрующей перегородки,

V - количество полученного фильтрата,

- фактор сопротивления осадка,

R_П - фактор сопротивления перегородки.

19. В каких случаях при выводе уравнений рабочих линий в массообменных процессах используются относительные потоки и концентрации? Указать, какие концентрации связывает рабочая линия процесса.

Ответ: Концентрацией называется величина, выражающая содержание какого-либо компонента в смеси (в фазе, в системе из нескольких фаз, в том или ином сечении технологического аппарата, в части аппарата или в аппарате в целом).

Концентрация компонента задается отношением его количества к количеству какого-либо другого компонента смеси, нескольких или всех её компонентов. Концентрации классифицируют по разным признакам, в том числе и по базе, к которой отнесена концентрация компонента. В случае относительных концентраций базой является один компонент.

Рассмотрим систему класса 3(2-2)1. Системы, принадлежащие к этому классу, содержат по два компонента в каждой фазе, причем лишь один из этих компонентов переходит из одной фазы в другую. Этот компонент называют «веществом» В или «переходящим компонентом» ПК. Остальные компоненты из фазы в фазу не переходят, они являются носителями вещества и в смысле массообмена инертами («ин.»). Количества (в периодических процессах) и потоки (в непрерывных) инертов остаются неизменными в ходе массообменного процесса. Именно поэтому концентрации ПК здесь удобно выражать в относительных единицах, приходящихся, например, на 1 кг того или другого инерта. И на осях концентрационных диаграмм откладываются относительные концентрации; например, в случае абсорбции: y (кг ПК)/(кг инерта-газа), x (кг ПК)/(кг инерта-жидкости).

Количества и потоки фаз. Для компонента (или группы компонентов), предпочтительно для того (или тех), количества (потоки) которого не изменяются в ходе процесса (их называют «инертами»); эти относительные количества (потоки) выражаются в (кг ин.) и (кг ин.)/с.

Следовательно, относительные потоки и концентрации используются, когда можно выделить поток, не изменяющийся в ходе процесса.

Цель массообменного процесса - перенос вещества (В) из фазы в фазу: одна из фаз отдает В, другая его получает. В ходе процесса по мере движения потоков в аппарате вдоль поверхности контакта происходит изменение концентраций В - понижение в отдающей фазе, повышение - в принимающей. Поэтому в разных точках, сечениях аппарата контактируют фазы с разными концентрациями; эти концентрации в точке или сечении контакта называются сопряженными.

Зависимость сопряженных концентраций в рабочем диапазоне их изменения носит название рабочей линии процесса.

20. Дайте определение процесса абсорбции. Каким образом изменение условий проведения процесса физической абсорбции в аппаратах (температура абсорбента, рабочее давление ) будет влиять на эффективность абсорбции?

Ответ: Абсорбцией называют процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс-выделение из абсорбента растворенных в нем газов (паров) носит название десорбции. При отсутствии химического взаимодействия между поглощаемым компонентом и абсорбенто процесс называется физической абсорбцией.

Кривая 3 характеризует равновесные концентрации в фазах при некоторой постоянной температуре t (изотерма абсорбции). Если температуру системы t изменить до t1, то прежней концентрации компонета х будет соответствовать новое значение у1, виличине х’ – значение у’ и т.д При этом с увеличением температуры растворимость поглощаемого компонента в жидкости понижается. Этим объясняется проведение процесса адсорбции при пониженной температуре – в таких условиях адсорбент обладает большей поглотительной способностью, а значит его расход меньше при прочих равных условиях.

При неизменной концентрации ПК в газовой фазе его растворимость в жидкости с повышением давления увеличивается, поэтому абсорбцию выгодно проводить при повышенном