1. Скорость гравитационного осаждения и ее определение. Вывод критериального уравнения осаждения.

Д опущения: частица сферическая с диаметром d; плотность частицы больше плотности среды.

G=ρ_чVg=ρ_чπd³g/6; F_A=ρ_cπd³g/6; R=φπd²w_oc²ρ_c/8 (φ-коэффициент гидравлического сопротивления); gπd³(ρ_ч-ρ_с)/6-φπd²w_oc²ρ_c/8=ρ_чπd³g/6 (правая часть =0); w_oc= . Φ – функция Re. Ламинарный режим: 10^-4<Re<1,85; φ=24/Re (коэф. Стокса). Переходный режим: 1,85≤Re≤500; φ=18,5/Re^0,6 (коэф. Аллена). Турбулентный режим: Re>500; автомодельный режим φ≈0,44. Наиболее рациональным является ламинарный режим. W_ос= ; w_oc= – скорость Стокса. φ= |*Re²;

φ*Re²= φ*Re²= μ_c=ρ_c ν_c; φ*Re²= ; - критерий Галилея. F(Re,Ar,ψ)=0; ψ-фактор формы. Ψ=f_c/f_p<1; f_c-поверхность реальной частицы; f_c- поверхность сферической частицы. Эквивалентный диаметр d_экв= G_ч=ρ_чg . Re-определяемый критерий. Re=f(Ar,ψ).

2 . Выпаривание с применением теплового насоса (преимущества и недостатки).

В ыпаривание с применением теплового насоса основано на возможности использования вторичного пара для испарения растворителя в том же аппарате, если температура вторичного пара будет тем или иным способом повышена до температуры греющего пара. Температуру вторичного пара можно повысить до температуры греющего пара путём сжатия его компрессором или паровым инжектором. (В 1-ом случае вторичный пар поступает из выпарного аппарата в турбокомпрессор, сжимается до давления, соответствующего температуре греющего пара, и вводится в греющую камеру выпарного аппарата. Уравнение теплового баланса: ; Н_в.п.сж(кДж/кг)-энтальпия вторичного пара после сжатия. Отсюда может быть вычислен расход греющего пара D: Как следует из этого уравнения, расход пара на выпаривание с тепловым насосом значительно меньше, чем при простом выпаривании, т.к. резкого уменьшается второе слагаемое правой части равенства. Однако наряду с этим необходимо расходовать механическую энергию на работу компрессора. Необходимость применения сложных машин (компрессоров), а так же затрат дорогой механической энергии приводит к практической нецелесообразности теплового насоса с компрессорами. ) Больший практический интерес представляют насосы с паровыми инжекторами. В этих установках исходный греющий пар поступает предварительно в 2. В инжекторе каждая единица массы свежего пара инжектрирует m единиц массы вторичного пара. В результате получается рабочий греющий пар в количестве D(1+m), с рабочим давлением, меньшим, чем давление исходного пара, и большим, чем давление вторичного пара. Полученный в инжекторе пар поступает на нагревание выпарного аппарата; часть вторичного аппарата, равная W-Dm, не может быть инжектирована и поэтому в установке не используется. Тепловой баланс рассматриваемого процесса выпаривания:

С опоставление этих равенств с уравнениями баланса простого выпаривания показывает, что в рассматриваемом процессе выпаривания с тепловым насосом расход греющего пара уменьшается в (1+m) раз. Паровой инжектор представляет собой сравнительно простое устройство, изготовленное которого не требует больших затрат металла, поэтому установки с паровыми инжекторами в принципе должны быть признаны более рациональными. Выпарные установки в химической промышленности работают обычно в невыгодных для инжекции условиях. Вследствие высокой температурной депрессии растворов давление вторичного инжектируемого пара бывает низким. С уменьшением давления инжектируемого пара уменьшается коэффициент инжекции m. С уменьшением m расход свежего греющего пара увеличивается и применение выпарных установок с паровым инжектором становится невыгодным. Указанным обстоятельством объясняется ограниченное распространение в химической промышленности выпарных установок с тепловым насосом; эти установки применяют для выпаривания растворов с малой температурной депрессией и в условиях, когда необходимо обеспечить минимальный расход греющего пара.