Билет №8

1) Псевдоожижение твердого зернистого материала. Кривая псевдоожижения.

Процесс псевдоожижения представляет собой гидродинамическое взаимодействие псевдоожижающего потока (газа или жидкости) со слоем твердых частиц, при котором последние приобретают подвижность относительно друг друга за счет обмена энергией с псевдоожижающим потоком. Свое название псевдоожиженный слой получил за сходство с обычной жидкостью. Как и обычной жидкости, ему свойственна текучесть, вязкость, выполнение закона Архимеда.

Положительное в П. слое: 1) все основные параметры в разных точках равны (температура, концентрация, вязкость); 2) максимально развита поверхность контакта фаз; 3) П. слой обладает минимальным гидравлическим сопротивлением; 4) процессы с исп. аппаратов П. слоя легко автоматизируются.

Отрицательное: 1) в аппаратах минимальная движущяа сила; 2) возможен проскок среды между частицами без контакта с ними; 3) возможность истерания частиц при взаимодействии+возможна эрозия стенок аппарата; 4) на стенках может образовываться статический заряд.

Если через слой зернистого материала пропускать поток газа, то сопротивление слоя будет зависеть от скорости газа. Различают фиктивную и истинную скорость газа. Фиктивной называют среднюю скорость газа в поперечном сечении незаполненного аппарата, т.е. w=V/f, где V-объемный расход газа через аппарат; f-площадь поперечного сечения аппарата. Истинная скорость газа- это средняя скорость газа в промежутках между частицами псевдоожиженного слоя. Определение истинной скорости затруднительно, поэтому в расчетах используют фиктивную скорость газа w.

Зависимость между гидравлическим сопротивлением псевдоожиженного слоя и фиктивной скоростью называют кривой псевдоожижения.

Порозность: ε=V_к/V_сл=(V_сл-V_{тв. частиц})/V_сл. V_к – объем каналов, V_сл – объем слоя Характер кривой псевдоожижения легко установить экспериментально, измеряя перепад давления ΔР на участке псевдоожиженного слоя высотой Н при различных значениях скорости газа. 1-монодисперсный (идеальный) слой идеальных частиц. I зона-слой неподвижен, газ движется по каналам между частицами-зона фильтрования. w_крI – первая критическая скорость или скорость начала псевдоожижения. II зона псевдоожижения – энергия тратится на компенсацию веса слоя, т.е. ∆р постоянна. wк_рII – скорость уноса. III зона – зона уноса частиц. Порозность в I зоне – постоянна, во II зоне – увеличивается. 2 – неидеальные монодисперсные частицы, 3 – полидисперсный слой – слой содержит частицы разных диаметров, 4 – уплотненный слой.

Процесс псевдоожижения осуществляют в интервале ско­ростей Wк<W<Wу (участок АВ). В этом интервале скоростей перепад давления на слое остается постоянным.

2) Нагревание «острым» и «глухим» водяным паром. Тепловой баланс и расчет поверхности нагрева теплообменника.

Нагревание широко применяют в химической технике для ускорения многих массообменных процессов и химических пре­вращений. Способы нагревания: насыщенным водяным паром, топочными (дымовыми) газами, промежуточными теплоносителями, электронагрев. Нагревание водяным паром один из самых распространенных методов.

«+» 1) большое количество тепла, выделяющегося при конденсации единицы массы водяного пара. 2) высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке. 3) равномерность обогрева.

Нагревание «острым» паром. При та­ком способе водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую жид­кость; конденсируясь, он отдает жид­кости тепло, а конденсат смешивается с этой жидкостью.

Расход «острого» пара определяют из уравнения теплового баланса:

Gctн + DH = Gctк +Dcвtк +Qп ,где Q-количество нагреваемой жидкости, кг; D-расход греющего пара, кг; С- теплоемкость нагреваемой жидкости, кДж/(кг*°С); Св- теплоемкость конденсата, кДж/(кг*°С); Н- энтальпия греющего пара, кДж/кг; tн и tк— температура жидкости до и после нагревания, °С; Qп— по­тери тепла аппаратом в окружающую среду, кДж/ч.

Обычно этот способ применяют для нагревания воды и водных растворов.

Нагревание «глухим» паром. В том случае, когда нагревае­мая жидкость может взаимодействовать с водой, или контакт между ними недопустим, или же нельзя разбавлять нагревае­мую жидкость, применяют нагревание «глухим» паром. В этом случае жидкость нагревается паром через разделяющую их стенку. Греющий «глухой» пар целиком конденсируется и выводит­ся в виде конденсата. Температуру конденсата можно с достаточной точностью принять равной температуре насыщенного греюще­го пара.

Расход «глухого» пара определяют из уравнения теплового баланса:

Gctн +DH = Gctк + Dcвtк' + Qп , где G- поток нагреваемой жидкости, кг/ч; D-расход греющего пара, кг/ч; tк'- температура конденсата, °С.

F=Q/K*∆t_ср

Для расчета поверхности нагрева теплообменника необходимо вычислить среднюю разность температур между холодным и горячим теплоносителями.