Контрольні задачі

3.1. Знайти співвідношення діаметрів частинок свинцевого блиску ( = 7800 кг/м³) і кварцу ( = 2600 кг/м³), що осідає з однаковою швидкістю: а) у повітрі; б) у воді, вважаючи, що осадження відбувається за Rе < 0,2.

3.2. З якою швидкістю осідатимуть кулясті частинки кварцу ( = 2600 кг/м³) діаметром 10 мкм: а) у воді за 15 ^оС; б) у повітрі за 15 і 500 °С?

3.3. Якою повинна бути відстань між полицями пилової камери (див. рис. 3.6), щоб у ній осідали частинки колчеданового пилу з діаметром, більшим, ніж 15 мкм? Решта умов така сама, як у прикладі 3.5.

3.4. Через пилову камеру (див. рис. 3.6) із відстанню між полицями 100 мм проходять 2000 м³/год запиленого газу з густиною 1,6 кг/м³ (витрата і густина подані за нормальних умов). Температура газу – 400 °С. Динамічний коефіцієнт в’язкості газу за цієї температури – 0,0310^-3 Пас. Густина пилу – 3700 кг/м³. Довжина камери – 4,55 м, ширина – 1,71 м, висота – 4 м. Якого розміру частинки пилу уловлюватимуться у камері, якщо вважати, що дійсна швидкість осадження удвічі менша від теоретичної?

3.5. Визначити діаметр відстійника (див. рис. 3.2) для безперервного ущільнення водної суспензії крейди, що має температуру 33 °С. Решту умов такі самі, як у прикладі 3.8.

3.6. Як зміниться продуктивність відстійника, якщо температуру водної суспензії підвищити від 15 до 50 °С? В обох випадках Rе < 0,2.

3.7. Підібрати циклон типу НІІОГАЗ (див. рис. 3.3 і табл. 3.1) за такими даними: витрата запиленого повітря – 5100 м³/год (за 0°С і 760 мм. рт.ст.), температура повітря – 50 °С. Густина пилу – 1200 кг/м³. Частинки пилу мають найменший діаметр 15 мкм. Визначити також гідравлічний опір циклона.

3.8. Визначити швидкість осадження у воді за 25 °С подовгуватих части­нок вугілля ( = 1400 кг/м³) і пластинчастих частинок сланцю ( = 2200 кг/м³), які мають еквівалентний діаметр 2 мм.

3.9. Визначити діаметр частинок свинцевого блиску кутової форми, що осідають із швидкістю 0,25 м/с у воді за температури 15 °С. Густина свинце­вого блиску становить 7500 кг/м³.

3.10. Яка кількість вологого осаду буде зібрана на фільтрі внаслідок фільтрування 10 м³ суспензії відносної питомої ваги 1,12, що містить 20 % (мас.) твердої фази? Вологість осаду – 25 %.

3.11. Внаслідок фільтрування водної суспензії із вмістом 20 % (мас.) твердої фази зібрано 15 м³ фільтрату. Вологість осаду – 30 %. Скільки отрима­но осаду, перераховуючи на суху речовину?

3.12. Фільтрпрес має 26 рам з розміром см. Товщина рам – 25 мм. Час фільтрування до заповнення рам – 2 год. Промивають водою у кількості 10 % від об’єму фільтрату. Тиск під час фільтрування і промивання однаковий і сталий. Скільки часу потрібно на промивання? Осад однорідний нестискува­ний, об’єм його становить 5 % від об’єму фільтрату. Розраховувати згідно з рівнянням (3.13), приймаючи С = 0.

3.13. Час фільтрування 20 м³ розчину на рамному фільтрпресі – 2,5 год. Знайти орієнтовний час промивання осаду 2 м³ води, приймаючи приблизно, що швидкість промивання у 4 рази менша від швидкості фільтрування у кінцевий момент. Опором тканини нехтувати. Динамічні коефіцієнти в’язкості фільтрату і промивної води однакові.

3.14. Як зміниться час промивання осаду в умовах попередньої задачі, якщо  фільтрату становить 1,510^-3 Пас, а промивної води – 1,010^-3 Пас.

3.15. Визначити константу швидкості промивання К за таких умов: інтенсивність промивання – 10 дм³/(м²хв.); товщина коржа – 25 мм; початкова концентрація солі у фільтраті промивної води – 40 г/дм³, кінцева – 0,5 г/дм³; час промивання – 1 год 40 хв.

3.16. Як зміниться продуктивність фільтра, якщо: 1) удвічі збільшити фільт­рувальну поверхню; 2) удвічі збільшити тиск (за однорідного нестискува­ного осаду); 3) удвічі збільшити концентрацію твердої речовини у фільтрованій сус­пензії; 4) удвічі зменшити (підвищуючи температуру) в’язкість фільтрату; 5) удвічі збільшити час повного обороту фільтра (тобто збільшити товщину шару осаду)?

3.17. Показати орієнтовно, як впливає зміна частоти обертання барабан­ного вакуум-фільтра (див. рис. 3.7) на його продуктивність (наприклад, у разі збільшен­ня частоти обертання на 50 %). Використати рівняння (3.13) за умови, що С = 0.

3.18. Необхідно виділити бавовняну олію з промивних вод (соапстоку) після лужного очищення. Визначити технологічний тип і обрати конструкцію центрифу­ги, враховуючи такі дані: 1) характер суміші – емульсія; 2) відносна густина олії – 0,9; 3) відносна густина водного розчину солі (доданої для руй­нування емульсії) – 1,05.

3.19. Визначити питомий тиск на стінки барабана центрифуги, якщо тов­щина шару рідини становить 10 см, внутрішній діаметр барабана – 1 м, частота обертання – 500 об/хв. Густина рідини – 1100 кг/м³.

3.20. Знайти частоту обертання центрифуги, якщо відомо, що висота барабана Н = 0,5 м. Тиск біля стінок барабана повинен становити 5 кгс/см³ (~0,5 МПа). Завантажено 400 кг суспензії.

3.21. Показати приблизно, що у разі напруження, яке допускається на розрив для сталі К_z = 88,3106 Па, тобто 900 кгс/см², колова швидкість барабана центрифуги не повинна перевищувати 60 м/с. Враховуючи цю умову, визначи­ти найбільший діаметр барабана: а) для фільтрувальної центрифуги, що робить 1100 об/хв; б) для трубчастої надцентрифуги, що робить 14000 об/хв.

3.22. У скільки разів швидше відбудеться осадження одних і тих самих частинок у центрифузі, ніж у відстійнику, якщо барабан центрифуги має D = 1 м і n = 600 об/хв? Режим осадження в обох випадках ламінарний.

3.23. Визначити приблизно, нехтуючи тертям вала у підшипниках і тертям стінки барабана до повітря, час розгону центрифуги, в яку завантажено 300 кг вологої солі. Внутрішній діаметр барабана – 1 м, його маса – 200 кг. Ро­боча частота обертання – 800 об/хв. Потужність електродвигуна – 6 кВт, загальний ККД агрегату – 0,8. Висота барабана – 780 мм, коефіцієнт заповнення барабана – 0,5.

3.24. Як зміниться продуктивність фільтрувальної центрифуги, якщо збільшити частоту її обертання удвічі? Осад однорідний, нестискуваний. Опо­ром фільтрувальної тканини знехтувати.

3.25. Відстійна горизонтальна автоматична центрифуга АОГ–1800 повин­на працювати на водній суспензії крейди. Визначити продуктивність центри­фуги за живленням, якщо температура суспензії становить 40°С. Розмір най­менших частинок крейди – 2 мкм. Технічна характеристика центрифуги: діа­метр барабана – 1800 мм, довжина барабана – 700 мм, діаметр борту – 1300 мм, частота обертання n = 735 об/хв; ККД прийняти таким, що дорівнює 0,45.

3.26. У скільки разів продуктивність промислової фільтрувальної центри­фуги типу АГ більша від продуктивності лабораторної моделі, геометрично їй подібної? Розміри промислової центрифуги більші від розмірів лабораторної утричі. Роботу здійснюють на одній і тій самій суспензії, з однаковою частотою обертання і за однакового часу заповнення барабана осадом.

3.27. Осадження частинок якого діаметра забезпечить центрифуга НОГШ–230, якщо на розділення подавати 3 м³/год водної суспензії каоліну за 35 °С? Технічна характеристика центрифуги: діаметр зливного циліндра – 180 мм; довжина його – 164 мм; частота обертання барабана – 1600 об/хв.

3.28. Бак з діаметром 900 мм і заввишки 1100 мм, оснащений мішалкою, заповнений на 3/4 циліндровим маслом ( = 930 кг/м³,  = 18 Пас). Якої потужності треба встановити електродвигун для трилопатевої пропелерної мі­шалки із частотою обертання 180 об/хв?

3.29. Для отримання розбавленого розчину мінеральна сіль інтенсивно розмішується з водою за 64°С за допомогою лопатевої мішалки. Яка частота обертання мішалки, якщо діаметр її становить 0,5 м, а потужність, споживана електродвигуном – 0,8 кВт? Фізичні характеристики для розбавленого розчину прийняти такі самі, як і для води.

3.30. Лопатева мішалка з розміром d₁ = D/3 замінена на меншу із d₂ = D/4. Розмішування в обох випадках здійснюють в умовах ламінарного режиму. Як зміниться частота обертання мішалки за тієї самої потужності електродвигуна?

3.31. Який повинен бути діаметр пропелерної мішалки для інтенсивного перемішування технічного гліцерину ( = 1200 кг/м³,  = 1,6 Пас) у баку діаметром 1750 мм за n = 500 об/хв і витрати потужності 17 кВт?