4.4. Гидромеханические процессы

В различных химических и нефтехимических производствах многие процессы приводят к образованию неоднородных смесей, подлежащих разделению, с целью очистки газовой или жидкой фазы от взвешенных в них загрязняющих частиц или выделения ценных продуктов. Часто встречаются задачи противоположного характера – получение смесей веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях.

Решение обоих задач основывается на законах гидродинамики.

Гидромеханические процессы – технологические процессы, скорость протекания которых определяется законами гидродинамики. К ним относятся осаждение взвешенных в жидкой или газообразной среде частиц под действием сил тяжести, центробежной силы или сил электрического поля, фильтрование жидкостей или газов через слой зернистого материала, происходящей под разностью давлений, перемешивание в жидкой среде, псевдоожижение твердого зернистого материала.

4.4.1. Классификация неоднородных систем

Неоднородные системы состоят, по меньшей мере, из двух фаз: внутренней или дисперсной фазы, находящейся в тонко раздробленном состоянии, и внешней фазы или дисперсионной среды, окружающей частицы внутренней дисперсной фазы.

В процессах осаждения и фильтрования обрабатываются следующие неоднородные системы:

1. АЭРОЗОЛИ ( системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсной – твердые или жидкие частицы):

• Пыль – система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц, размером 5-50 мкм (1мкм=10^-3мм), она образуется преимущественно при дроблении и транспорте твердых материалов.

• Дым – система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами 0,3-5 мкм, получающихся при конденсации и отвердевании.

• Туман - система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости размерами 0,3-3 мкм, образовавшихся в результате конденсации.

2. СУСПЕНЗИЯ – система, состоящая из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров взвешенных частиц различают суспензии: грубые с частицами размером >100 мкм; тонкие, твердые частицы которых имею размеры 100-0,1 мкм, и коллоидные растворы, содержащие твердые частицы размерами 0,1 мкм и меньше.

3. ЭМУЛЬСИЯ –система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой. Величина частиц дисперсной фазы колеблется в довольно широких пределах.

3, ПЕНА - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа.

Неоднородные системы характеризуются весовым или объемным соотношением дисперсной и дисперсионной фаз и размерами частиц дисперсной фазы. Принято использовать характеристику, называемую фракционный или дисперсный состав (процент содержания частиц различного размера).

4.4.2. Осаждение

Осаждение – разделение жидких или газовых неоднородных систем путем выделения из жидкой или газовой фазы твердых или жидких взвешенных частиц; такое выделение может осуществляться под действием сил тяжести (отстаивание), центробежной силы (циклонный процесс или отстойное центрифугирование), а также под действием сил электрического поля (электроочистка).