МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Інженерно-хімічний факультет

Кафедра машин та апаратів хімічних і

нафтопереробних виробництв

Альбом конструкцій

з курсу:

"Процеси і апарати хімічної технології"

(гідромеханічні процеси, масопередача, механічні процеси)

Виконав:

студент III курсу ІХФ гр.ЛЦ-01

Бабич Артем Юрійович

Перевірив:

Асистент кафедри МАХНВ

Мельник Олександр Петрович

Київ 2012

1. Гравітаційні відстійники

   

   Рис.1 Пилоосаджувальна камера поличного типу: 1- корпус; 2 - полиці; 3 - відбійник, 4 - вертикальна перегородка; І - вихідний пил; II - очищений газ

Як і будь-які апарати для роз­ділення неоднорідних систем, гравітаційні відстійники поділяються на відстій­ники для очищення газоподібних неоднорідних систем і відстійники для очи­щення рідких пеоднорідних систем. Серед відстійників для очищення газоподібних неоднорідних систем ши­рокого поширення набула пилоосаджувальна камера, яка представляє собою корпус у вигляді паралелепіпеда з розташованим у ньому пакетом паралельних горизонтальних або трохи похилих полиць, на яких з газового потоку оса­джуються тверді частинки (рис.1). Пилоосаджувальні камери прості за конструкцією, але громіздкі й мало­ефективні. Зазвичай їх застосовують для попереднього очищення димових газів від частинок розміром 10 мкм і більше. Ступінь очищення газової неоднорідної системи в пилоосаджувальних камерах становить . Апарати для очищення газу від завислих частинок на­зиваються пиловловлювачами, а система елементів, яка складає­ться з пиловловлювача, розвантажуватьного пристрою, регу­лювального обладнання й вен­тилятора, – пиловловлювальним пристроєм (ТОСТ 25199-82). Пиловловлювач, у якому завислі частинки відділяють від газу під дією механічних сил без застосування рідин, назива­ється сухим механічним пило-уловлювачем, а сухий механічний пиловловлювач, у якому тверді завислі частинки відділяються від газового потоку під дією сили тяжіння, — гравітацій­ним пиловловлювачем. Серед відстійників для очищення рідких неоднорідних систем досить роз­повсюджений одноярусний гребковий відстійник безперервної дії. Вихідна суспензія надходить у центральну частину апарата освітлена рі­дина кидалясгься через кільцевий жолоб, а тверда фаза збирається на конічному днищі. Гребок, який обертається з частотою розпушує осад і переміщує його до розвантажувального штуцера в центрі дниша Вміст рідини в цій згущеній суспензії становить . Діаметр циліндричної частини відстійника досягає 30 м (рис.2).

Рис.2. Гребковий відстійник для розді­лення суспензій: 1 — корпус; 2 - днище;

З - вертикальний вал; 4 - гребок; 5 - кіль­цевий жолоб; І - вихідна суспензія; П - освітлена рідина; ПІ згущена суспензія

Переваги гребкових відстійни­ків: рівномірність густини осаду, можливість регулювання концентра­ції твердої фази в згущеній суспен­зії, можливість механізації й повної автоматизації процесу. Недоліки: громіздкість, значний вміст рідини в осаді. Якщо під час розділення сус­пензії осаджуються частинки певно­го діаметра то більші частинки ося­дуть обов’язково. Гравітаційні відстійники для розділення емульсій бувають періо­дичної й безперервної дії. Відстійник періодичої дії являє собою циліндричну посудину з конічним днищем, у вершині якої розташовано зливний штуцер. Після розшарування системи на дві рідини її починають випускати крізь зливний штуцер. Оглядове вікно дозволяє помітити проходження поверхні поділу рідин і за допомогою кранів після зливного штуцера направити розділені рідини в різні збірники (рис. 1.3.). Відстійник безперервної дії для розділення емульсій складається з корпу­са, розділеного всередині двома металевими сітками, між яких надходить розді- лювана емульсія (рис.1.4.). Після розшарування легка фаза густиною , видаляє-ться з апарата крізь верхній штуцер, а важка густиною – крізь нижній. Висоти осей штуцерів від рівня поділу фаз мають відповідати залежності .

Рис.3. Відстійник періодичної дії для роз- Рис.4. Відстійник безперервної дії

ділення емульсій: 1 - циліндричний корпус; для розділення емульсій: 1 - корпус;

2 - конічне днище, 3 - оглядове вікно; 4 - 2 - металеві сітки; 3 - границя поділу

злившій штуцер.; 5 - крани; 6 - поверхня фаз; І - вихідна емульсія; II - легка

поділу фаз; І - легка фаза; II - важка фаза фаза, Ш — важка фаза

2. Циклонні апарати

Циклонним процес. Циклонний процес отримав свою назву від одного з видів механічних пиловловлювачів — циклона — інерційного пиловловлювача, у якому газ очищується під дією відцентрових сил, які виникають в обертовому потоці газу (аналогічні апарати для розділення рідких неоднорідних сумішей називають гідроциклонами). Найбільшого поширення набули так звані циклони з тангенціальним вхо­дом, тобто циклони, у яких вхідний потік рухається по дотичній до кола попе­речного перерізу корпуса апарата й перпендикулярно до осі корпуса (рис.5). Швидкість вхідного потоку у впускному патрубку становить 10-40 м/с дня газів і 5-25 м/с для рідин. Завдяки тангенціальному введеню й наявності центральної випускної тру­би вхідний потік починає обертатися навкруги останньої. Під дією відцентро­вих сил завислі частинки дисперсної фази відкидаються до внутрішньої стінки корпуса, осаджуються на ній, поступово опускаються в конічне днище й вида­ляються крізь розвантажувальний отвір. Звільнений (повністю або частково) від дисперсної фази потік досягає нижнього торця випускної труби, швидкість його різко зменшується, а тиск зростає. Завдяки цьому, а також тому, що між кільце­вим простором корпуса й порожниною випускної труби утворюється перепад тиску, очищений газовий потік видаляється крізь останню. Для ефективного розділення неоднорідних систем у циклонах слід підви­щувати фактор розділення процесу, чого можна досягти, зменшивши радіус руху дисперсних частинок. При цьому для збереження продуктивності апарата його виконують у вигляді паралельно з’єднаних циклонів малого діаметра (40 250 мм), які являють собою елементи так званого батарейного циклона, або мультициклона. Ступінь очищення пилу від частинок діаметром 5 мкм становить 30-85 %, діаметром 10 мкм – 70-95 %, а діаметром 20 мкм – 95-99 %. Переваги цикло­нів: простота конструкції, відсутність рухомих частин, компактність (порівняно з гравітаційними відстійниками); недоліки: значний гідравлічний опір (найчас­тіше 400- 700 Па), невисокий ступінь очищення газів від частинок менше 10 мкм, інтенсивне газоабразивне зношування корпуса циклона, чутливість до коливань навантаження по вихідному потоку.

Пил

Очищений газ

Рис. 5. Схема циклона з тангенціальним входом: 1 - корпус; 2 - конічний перехід, 3 - роз­вантажувальний бункер; 4 - впускний патрубок, 5 - випускна труба; І - вхідний потік; II - очищений потік; ІII — виділені із суміші частинки дисперсної фази У промисловості використовують циклони таких типів: 1) осьові – циклони, у корпусі яких вхідний і вихідний потоки газу (рідини) рухаються вздовж осі циклона (розрізняють прямотечійні (указані потоки рухаються вздовж осі циклона в одному напрямку) і прогитечійні циклони);

2) з тангенціальним входом; 3) з гвинтовим входом – циклони, у яких рух вхідного потоку набуває гвинто­вого характеру за допомогою гангенцыального вхідного патрубка й верхньої кришки з гвинтовою поверхнею (наприклад, циклони конструкції НДЮгаз (Науково-дослід­ного інституту з промислового й санітарного очищення газів); 4) зі спіральним входом – циклон зі спіралевидним з’єднанням вхідного патрубка з корпусом апарата.