Контрольные вопросы по теме «Смесители зернистых сыпучих материалов».
1. Дайте определение процесса смешивания. Укажите на отличие технологического процесса смешивания от технологического процесса перемешивания.
Оценка качества смеси, понятие ключевого компонента, принцип его выбора.
Какие характерные периоды типичны для кинетических кривых процесса периодического смешивания зернистых сыпучих материалов? Оценка оптимального времени смешивания.
Классификация смесителей периодического действия по механизму переноса смешиваемых сыпучих материалов. Основные конструктивные типы смесителей, присущие для каждого механизма смешивания.
Охарактеризуйте положительные стороны и недостатки смесителей периодического и непрерывного действия.
Какие конструктивные типы смесителей периодического действия следует рекомендовать для несвязанных (хорошо сыпучих) зернистых материалов?
Назовите основные конструктивные типы смесителей периодического действия, имеющих наиболее короткое время смешивания τсм ?
Поясните особенности процесса смешивания в циркуляционных смесителях периодического действия.
Поясните причину ограниченного применения смесителей периодического действия с псевдоожиженным слоем (смесителей диффузионного смешивания). Следствием каких основных технологических недостатков она является?
10. Поясните особенности процесса смешивания в периодических смесителях объемного смешивания. Назовите основные конструктивные типы таких смесителей.
11. Поясните особенности процесса смешивания в барабанных смесителях объемного смешивания периодического действия, а также преимущества и недостатки этих смесителей. Приведите простейшую конструктивную схему барабанного смесителя типа «пьяная бочка».
12. Охарактеризуйте основные типы смесителей непрерывного действия в зависимости от механизма смешивания зернистых материалов. Укажите основные преимущества и недостатки этих типов.
13. Перечислите технологические возможности (т.е. возможность проведения основных и сопутствующих технологических процессов) двухвальных червячно-лопастных непрерывно действующих смесителей типа СН.
14. Каково назначение зональных смесителей в конструкции двухвального червячно-лопастного непрерывно действующего смесителя типа СН.
Приложение 1. Чертежи общих видов типового оборудования для переработки сыпучих материалов: машины для измельчения, классификации и смешения (примеры конструкций)
Список литературы
Баранов Д.А., Блинчев В.Н., Вязьмин А.В. и др. Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетики, подобие, моделирование, проектирование. В 5Т-Т2 Механические и гидромеханические процессы/ Под ред. А.М.Кутепова. – М.:Логос, 2001-600с.
Генералов М.Б., Александров В.П., Алексеев В.В. и др. Машиностроение. Энциклопедия. – Т IV – 12. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. – М.: Машиностроение, 2004.- 832с.
Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйзешнек Ю.А.Дробилки. Конструкции, расчет, особенности эксплуатации. – М.: Машиностроение, 1990 – 320с.
Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих материалов. – Л.: Химия, 1990. – 240с.
Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания материалов. – М.: Машиностроение.1937.- 216с.
Мартынов В.Д., Алешин Н.И., Морозов Б.П. Строительные материалы и монтажное оборудование. – М.: Машиностроение. 1990.-352с.
Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977,- 368с.
Мизонов В.Е., Ушаков С.Г. Аэродинамическая классификация порошков. – М.: Химия, 1989, -160с.
Конструирование и расчет машин химических производств /Кольман- Иванов Э.Э. и др. – М.: Машиностроение.1985.-408с.
Тимонин А.С., Балдин Б.Г., Гусев Ю.И. и др. машины и аппараты химических производств /под общей редакцией Тимонина А.С. – Калуга: издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2008.- 872с.
Машины химических производств: Атлас конструкций / Под ред. Кольмана – Иванова Э.Э. М.: Машиностроение, 1981.118с.
Поникаров И.И., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химческих производств и нефтепереработки. – М .: Альфа – М, 2006. -605с.
Оборудование для тонкого измельчения: каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1985,50с.
Смесители для сыпучих и пастообразных материалов: Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1985,77с.
Центрифуги, центробежные
сепараторы, трубчатые центрифуги.
Основные положения теории центрифугирования.
Классификация промышленных центрифуг.
Виды центрифугирования, основные термины и определения.
В ряде отраслей современной промышленности при обработке жидких гетерогенных смесей – суспензий, эмульсий(в химической,микробиологичес-
кой, пищевой, атомной промышленности и др.) широко применяют центрифуги самых разнообразных типов.
Известно, что суспензии являются жидкими гетерогенными системами, которые состоят из сплошной жидкой фазы - дисперсионной среды, и взвешенных в ней твёрдых частиц (чаще всего полидисперсных частиц нерегулярной формы)- дисперсной фазы. В эмульсии имеется гетерогенная система, состоящая из сплошной жидкости – дисперсионной среды и взвешенных в ней капель другой жидкости, нерастворимой в первой жидкости и имеющей границу раздела между двумя этими жидкостями - дисперсной среды.
В технике центробежного разделения встречаются многофазные гетерогенные системы, например, эмульсии с включениями взвешенных твёрдых частиц – трёхфазные системы.
Выбор типа машины для разделения суспензий или эмульсий в высокоинтенсивном центробежном поле в значительной мере зависит от физико-химических свойств дисперсионной и дисперсной фаз суспензии или эмульсии, а также от концентрации частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде. Различают:
грубодисперсные
суспензии –
>1mm
среднедисперсные суспензии- 100мкм < ≤ 1m
мелкодисперсные суспензии – 10мкм < ≤ 100мкм
тонкие суспензии – 0,5мкм < ≤ 10мкм
мути – 0,1мкм < ≤ 0,5м
коллоидные
растворы – 0,1мкм ≥
Поясним основные понятия и определения, используемые в технике центрифугирования:
центробежное фильтрование суспензий осуществляется под действием объёмных сил дисперсионной среды и дисперсной фазы в перфорированных роторах с укреплённой на их внутренней поверхности фильтровальной перегородкой, проницаемой для дисперсионной среды и практически непроницаемой для дисперсной фазы;
центробежная сушка – представляет собой процесс, при котором происходит удаление плёночной и капиллярной жидкости, оставшейся в осадке после отвода основного количества фильтрата. При этом имеет место также частичное испарение жидкости с уносом образующихся паров потоком воздуха, проходящего через стенку перфорированного ротора;
центробежное осаждение – осуществляется в сплошных (не перфорированных) роторах и подразделяется на осадительное центрифугирование разделение средне- и высококонцентрированных суспензий, содержащих до 40% (объёмных) взвешенных частиц; центробежное осветление – выделение взвешенных частиц из малоконцентрированных суспензий, содержащих до 5% процентов (объёмных) твёрдой фазы с размером частиц ≤5мкм; этот процесс чаще всего осуществляется в трубчатых высокоскоростных центрифугах, в жидкостных сепараторах с тарельчатыми вставками, а также в осветляющих шнековых центрифугах, имеющих большое (более 2,2) отношение длины ротора к диаметру;
центробежная сепарация эмульсий – осуществляется в центробежных сепараторах со сплошным (неперфорированным) ротором с целью разделения стойких эмульсий из взаимонерастворимых жидкостей. При необходимости выделить из эмульсии небольшие количества твёрдых частиц часто применяют трёхфазные разделительные трубчатые центрифуги.
- комбинированное центрифугирование, при котором в машине сочетаются несколько методов разделения, например, осаждение с последующим фильтрованием.
Физические свойства жидкой фазы, такие как плотность, вязкость и поверхностное натяжение, оказывают большое влияние на кинетику центрифугирования. В частности, с повышением температуры вязкость и поверхностное натяжение жидкой фазы уменьшаются, что интенсифицирует процесс центрифугирования. С этой целью нередко суспензии перед подачей в центрифугу предварительно нагревают.
В результате центрифугирования суспензий образуются: при центробежном осаждении - осадок и фугат (т.е. жидкость, удаляемая в слив в процессе центробежного осаждения); при центробежном фильтровании – осадок и фильтрат (т.е. жидкость, прошедшая через фильтрующую перегородку). В результате промывки осадка образуется промывной фильтрат (в отдельных случаях фильтрат 1-ой промывки, фильтрат 2-ой промывки и т.д.).
В процессе центробежного разделения суспензий получают осадок – совокупность твёрдых частиц с заполняющей их поры и пустоты между частицами жидкой фазой. Осадки могут быть несжимаемыми и сжимаемыми. В отличие от центробежного фильтрования при центробежном осаждении над сформировавшимся осадком обычно иметься свободная жидкость, что определяет высокую влажность такого осадка.
Как и любые другие технологические процессы, процессы центрифугирования подразделяются на периодические, непрерывные и комбинированные.
При периодическом процессе центрифугирования все его отдельные стадии осуществляются в одной машине, но в разное время в соответствии с заданной программой технологического цикла работы центрифуги. Ряд параметров периодического процесса центрифугирования изменяется во времени. Так, скорость процесса центрифугирования может снижаться, изменяется концентрация твёрдой фазы в отходящей жидкости (в фугате или фильтрате) и т.д.
При периодическом процессе центрифугирования скорость вращения ротора может быть либо постоянна, либо может изменяться в зависимости от протекающей стадии технологического цикла: в ходе загрузки исходной суспензии ротор центрифуги часто вращается медленно; на стадии центрифугирования, стадии промывки и стадии сушки осадка ротор вращается с максимальным числом оборотов; разгрузка осадка осуществляется в большинстве таких центрифуг при остановке ротора или при его медленном вращении.
Непрерывный (стационарный) процесс центрифугирования характеризуется одновременным протеканием всех стадий, в том числе непрерывным отводом жидкой фазы суспензии (фугата или фильтрата) и непрерывной выгрузкой осадка. Непрерывный процесс центрифугирования осуществляется при постоянной скорости вращения ротора. Параметры технологического процесса (например, производительность, кинетика процесса и т.д.) остаются неизменными.
При комбинированном процессе центрифугирования, например, при осветлении жидкости, центрифугирование может производиться в течении определённого интервала времени, а накапливающийся осадок твёрдой фазы удаляться в моменты периодических остановок ротора.
В заключение этого краткого введения необходимо отметить, что центрифуги относятся к весьма сложным машинам химической технологии, вопросы теории, расчёта и конструирования которых ещё не сложились в единую чёткую рациональную теорию. По этой причине ряд расчётных методов базируется на экспериментальных исследованиях и производственных рекомендациях.