
- •Методические указания 5
- •Глава 4. Очистка газов в фильтрах 83
- •Глава 5. Электрическая очистка газов 110
- •Глава 6. Аппараты мокрой очистки газов от пыли 125
- •Глава 7. Сорбционные методы очистки газов 154
- •Глава 8. Каталитическая очистка газов 185
- •Глава 9. Домашняя работа 195
- •Методические указания для выполнения самостоятельной работы студентов.
- •Глава 1
- •1.1. Классификация основных процессов химической технологии
- •1.2. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •1.3. Теория подобия. Подобные преобразования
- •Примеры решения задач:
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 2. Характеристика источников производственных загрязнений и физико-химические свойства пылей
- •2.1.Источники производственных загрязнений
- •2.2 Методы очистки и обезвреживания отходящих газов
- •2.3. Основные физико-химические свойства пылей
- •2.4. Оценка эффективности газоочистных и пылеулавливающих установок
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 3 Сухие механические пылеуловители.
- •3.1.Пылеосадительная камера
- •3.2.Расчет пылеосадительной камеры
- •3.3.Пример расчета пылеосадительной камеры
- •3.4.Инерционные пылеуловители.
- •3.5.Жалюзийные аппараты.
- •3.6.Циклоны
- •3.7. Расчет циклона
- •3.8.Пример расчета циклона
- •3.9. Расчет батарейного циклона
- •3.10.Пример расчета батарейного циклона
- •3.11. Вихревые пылеуловители
- •3.12. Динамические пылеуловители
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 4 Очистка газов в фильтрах
- •4.1.Процесс фильтрации
- •4.2.Механизм фильтрации
- •4.3.Фильтровальные перегородки
- •4.4.Классификация фильтров
- •4.5.Тканевые рукавные фильтры
- •4.6. Расчет тканевого рукавного фильтра
- •4.7. Пример расчета тканевого рукавного фильтра
- •4.8. Волокнистые фильтры
- •4.8.1.Волокнистые фильтры тонкой очистки.
- •4.8.2 Двухступенчатые или комбинированные фильтры
- •4.9. Зернистые фильтры.
- •4.10.Расчет зернистого фильтра.
- •4.11.Пример расчета зернистого фильтра
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 5. Электрическая очистка газов
- •5.1. Физические основы работы электрофильтров
- •5.2. Расчет электрофильтра.
- •5.3.Пример расчета электрофильтра
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 6. Аппараты мокрой очистки газов от пылей
- •6.1. Достоинства и недостатки мокрых пылеуловителей
- •6.2. Физические основы мокрых пылеуловителей
- •Тепло - и массообмен в мокрых пылеуловителях.
- •6.2.1. Энергетический метод расчета эффективности мокрых пылеуловителей.
- •6.3. Конструкции мокрых пылеуловителей.
- •6.3.1. Форсуночные скрубберы.
- •6.3.2. Расчет форсуночного скруббера
- •6.3.3.Пример расчета форсуночного скруббера
- •6.3.4. Скрубберы Вентури.
- •6.3.5. Расчет скрубберов Вентури.
- •6.3.6.Пример расчета скруббера Вентури
- •6.3.7.Пример расчета трубы Вентури
- •6.4. Пылеуловители с осаждением пыли на пленку жидкости.
- •1. Мокрые аппараты центробежного действия.
- •3. Тарельчатые газоочистные аппараты.
- •6.4.1. Мокрые аппараты центробежного действия.
- •6.4.2 Мокрые аппараты ударно – инерционного действия.
- •6.4.3. Тарельчатые газоочистные аппараты.
- •6.4.4. Расчет пенного пылеулавителя
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 7. Сорбционные методы очистки газов от вредных газообразных компонентов
- •7.1. Адсорбция
- •7.1.1. Основы процесса физической абсорбции
- •7.1.2. Устройство и расчет абсорбционных аппаратов.
- •7.1.3. Расчет абсорберов.
- •7.1.4. Пример расчета абсорберов.
- •7.2. Адсорбция
- •7.2.1. Основы процесса физической адсорбции.
- •7.2.2. Характеристика адсорбентов и их виды.
- •7.2.3. Устройство адсорберов.
- •7.2.4. Расчет адсорбера с неподвижным слоем адсорбента.
- •7.2.5. Непрерывно действующие адсорберы.
- •7.2.6. Пример расчета адсорбера.
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 8. Каталитическая очистка газов.
- •8.1. Физико-химические основы каталитической очистки газов
- •8.2. Очистка оксида углерода каталитическим методом.
- •8.3. Термическое обезвреживание
- •Контрольные вопроса:
- •Глава 9 Домашняя работа.
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1. Оценка эффективности газоочистных и пылеулавливающих установок
- •2. Сухие механические пылеуловители
- •3. Аппараты фильтрующего действия
- •4. Аппараты мокрой очистки газа
- •5. Электрофильтры
- •6. Аппараты сорбционной очистки газов
- •Тесты Вариант № 1
- •Вариант № 2
- •Вариант № 3
- •Вариант № 4
- •Вариант № 5
- •Вариант № 6
- •Вариант № 7
- •Вариант № 8
- •Вариант № 9
- •Вариант № 10
- •Вариант № 11
- •Вариант № 12
- •Вариант № 13
- •Вариант № 14
- •Вариант № 15
- •Вариант № 16
- •Вариант № 17
- •Вариант № 18
- •Вариант № 19
- •Вариант № 20
- •Основные физические свойства пылей
- •Давление водяных паров и влагосодержание газов при насыщении и давлении смеси 101,3 кПа (760 мм рт.Ст.)
- •Формулы для расчета основных характеристик газов применительно к различным условиям
- •Технические характеристики рукавных фильтров Фильтры фро (фильтр рукавный, с обратной продувкой)
- •Фильтры фрки (фильтр рукавный, каркасный, с импульсной продувкой)
- •Фильтры фркди (фильтры рукавные каркасные, с двухсторонней импульсной продувкой)
- •Техническая характеристика труб Вентури типа гвпв
- •Техническая характеристика каплеуловителей кцт
- •Исходные данные для расчетов
- •Рекомендуемая литература
1.2. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
Анализ химико-технологического процесса начинается с определений условий равновесия системы с учетом законов гидродинамики и термодинамики. Наибольшее число параметров которые можно изменять не нарушая равновесие, определяют с помощью известного правила Гиббса для различных систем Ф+С=К+2; где Ф – число фаз, С - число степеней свободы, то есть число независимых переменных, значение которых можно произвольно изменять без нарушения числа или вида (состава) фаз в системе; К – число компонентов в системе.
По характерным равновесным и рабочим параметрам определяют движущую силу процесса, используемую для расчета основных размеров аппарата, проектируемого для технологического процесса. По данным о равновесии составляют материальный баланс прихода и расхода веществ.
,
(5)
где
,
- количество исходных и конечных веществ
соответственно. Материальный баланс
в соответствии с законом сохранения
массы применим, как к системе в целом,
так и к отдельным ее частям.
Изменение тепловой энергии систем можно описать уравнением теплового баланса:
,
(6)
где
,
- теплота, поступающая в аппарат с
исходными материалами и теплота,
отводимая из аппарата с конечными
продуктами;
- тепловой эффект процесса;
- потери теплоты в окружающую среду.
По полученным в результате изучения статики и кинетики процесса, экспериментальные данные определяют основной размер аппарата (площадь поперечного сечения), поверхность теплоотдачи, диаметр и высоту массообменного аппарата, используя соотношения (1) – (4).
Математическая модель технологического процесса позволяет целенаправленно исследовать механизм процесса в целом, изучить его отдельные стороны и явления, а также влияние различных параметров процесса на него, чтобы найти такое сочетание параметров, которое обеспечит оптимальное условия проведения процесса. Для изменения параметров в допустимых пределах варьируют размеры аппарата, то есть решают проблему масштабного перехода.
С помощью теории подобия (физического моделирования) определяют, каким условиям должна удовлетворять модель, чтобы результаты проведенных на ней опытов могли бы адекватно перенесены на промышленную установку.
Существует четыре основных метода:
Точные методы. Эти методы позволяют аналитически получать исходные величины, не допуская, каких либо упрощений исходной задачи. Это, как правило, решение линейных задач, описываемое в частных производных (уравнения Лапласа, Фурье и им подобных). Однако подавляющее число задач химической технологии и химической термодинамики невозможно решить аналитическими методами из-за нелинейности уравнений или граничных условий, либо из-за зависимости коэффициентов уравнения от координат, либо из-за сложной формы границ. Но с применением компьютерных технологий эти задачи упростились.
Асимптотические методы - позволяют решать сложные задачи путем сопоставления упрощенных модельных уравнений, без которых невозможно выявить соответствующий физический механизм, адекватно интерпретировать и четко понять решение. Асимптотические методы позволяют не только получить первое приближение при разложении соответствующей функции в ряд, но и формализованные высшие разложения. При этом используют не только первое приближение, но и приближения более высоких порядков. К сожалению, в большинстве случаев эти методы, как правило, применяют интуитивно без понимания соответствующего механизма.
Численные методы – Основаны на замене любых дифференцируемых функций соответствующими приближенными конечными аппроксимациями. Численные методы универсальны и позволяют эффективно решать различного рода задачи. Но чтобы гарантировать адекватность и точность результатов в случае решения достаточно сложной задачи вычисления необходимо проводить по различным схемам, что является большим недостатком метода. Кроме того, численные результаты, как правило, остаются на совести автора, так как их невозможно проверить но, тем не менее, численные результаты остаются основным аппаратом решения технических и экономических задач.
Приближенные методы. - Основаны на глубоком понимании физической сущности явления. Конкретные представления о механизме рассматриваемого явления или процесса черпаются непосредственно из практической деятельности или эксперимента. В ряде случаев приближенные формулы более удобны, чем вычисления с помощью ЭВМ. Приближенные методы очень удобны для получения достаточно грубых оценок. Недостатки всех приближенных методов – их невысокая точность отсутствие характерной математической обоснованности.
Из вышеизложенного видно, что наилучшие результаты дает оптимальное сочетание различных методов, как на этапе постановки задачи, так и на этапе реализации решения.
Схемы процессов. Совокупность и последовательность операций, которым подвергается материал при переработке либо очистке позволяет составить схему процесса, которую принято изображать графически.
В зависимости от назначения схемы могут быть качественными, количественными и шламовыми (этот термин пришел из обогащения и означает присутствие жидкой фазы).
1. В качественной схеме процесса изображается путь движения материала последовательно по стадиям с указанием некоторых данных о качественных изменениях материала по стадиям. Качественная схема дает представление о стадийности процесса, количестве операций, о виде процесса, способе обработки промежуточных продуктах и возможном количестве продуктов.
2. Если на качественной схеме указывать количество переработанных продуктов, получаемых в отдельных операциях и содержание в них каких-либо компонентов, то схема уже будет называться количественной. Выход продуктов по операциям определяют как правило в процентах от исходного.
3. Если в схеме имеются данные о количестве жидкой фазы применяемой в процессе, то количество жидкости указывается в соотношении Т:Ж или в процентах, например столько – то % твердого, тогда такая схема процесса называется шламовой.
Схема цепи аппаратов - представляет графическое изображение движения материала по схеме с условным изображением аппаратов и с указанием типа, размера, число машин и аппаратов.
На рисунке 1, для примера представлена схема переработки твердых бытовых отходов.
Рис1. Схема переработки ТБО
Как можно видеть представленная схема переработки твердых бытовых отходов является качественной.