7 Контрольні питання

7.1. У яких одиницях виміряється тиск?

7.2. Що такий абсолютний і надлишковий тиск?

7.3. Що таке вакуум, як визначити абсолютний тиск при вакуумі?

7.4. Якими приладами виміряються надлишковий тиск і вакуум?

7.5. Як формулюється закон Паскаля? Як визначається зусилля пресування гідравлічного преса?

7.6. Як визначається сила тиску рідини на вертикальні, горизонтальні й похилі плоскі стінки? Як спрямована ця сила? Де перебувати крапка її додатка?

Практичне заняття № 5

Вивчення пристрою відстійника, розрахунки його

продуктивності й площі осадження

1 Мета роботи

1.1. Вивчення пристрою різних відстійників.

1.2. Прищеплювання навичок визначення продуктивності й площі осадження відстійника.

2 Перелік використовуваного устаткування

3 Перелік довідкової літератури

3.1. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1991.–432с. с. 48…49, 51…53.

3.2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.– М.: Химия, 1973.–560 с. с.86…89.

3.3. Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов /П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерин и др.– Л.: Химия, 1989.–560 с. с. 86…99.

3.4. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.–318с. с.51…53.

3.5. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–503с. с. 126…132.

3.6. Баранцев В.Н. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–136 с. с. 25…26.

4 Стислі теоретичні відомості

Відстоювання є більш дешевим процесом, чому інші процеси поділу неоднорідних систем, наприклад, фільтрування. Відстоювання використовують як первинний процес поділу, проведення якого часто дозволяє прискорити (за інших рівних умов) фільтрування або центрофугировання суспензій. Відстоювання роблять в апаратах, називаних відстійниками або згущувачами. Розрізняють апарати періодичної, безперервної й напівбезперервної дії, причому безперервно діючі відстійники, у свою чергу діляться на одноярусні, двоярусні й багатоярусні.

4.1. Періодично діючі відстійники являють собою низькі басейни без пристроїв, що перемішують. Такий відстійник заповнюється суспензією, яка відстоюється в стані спокою протягом певного часу, необхідного для осідання твердих часток на дно апарата. Після цього шар проясненої рідини декатирують, тобто зливають через сифонну трубку або крани, розташовані вище рівня осілого

осаду. Останній, що звичайно представляє собою рухливу текучу, густу масу-шлам, вивантажують вручну через верх апарата або видаляють через нижній спусковий кран.

Для відстоювання невеликих кількостей рідини застосовують відстійники у вигляді циліндричних вертикально встановлених резервуарів з конічним днищем, що мають кран або люк для розвантаження осаду й кілька клапанів для зливу рідини, установлених на корпусі на різній висоті.

4.2. Для відстоювання значних кількостей рідини, наприклад, для очищення стічних вод, використовують бетонні басейни більших розмірів або трохи послідовно з'єднаних резервуарів, що працюють напівбезперервним способом: рідина надходить і віддаляється безупинно, а осад вивантажується періодично.

Н а мал.4.1 показаний відстійник напівбезперервної дії з похилими перегородками. Вихідна суспензія погавкає через штуцер 1 у корпус 2 апарата, усередині якого розташовані похилі перегородки 3, що направляють потік поперемінно нагору й униз. Наявність перегородок збільшує час перебування рідини й поверхня осадження в апарату. Осад збирається в конічних днищах (бункерах) 4, звідки періодично віддаляється, а прояснена рідина безупинно приділятися з відстійника через штуцер 5.

4.3. У промисловості найбільше поширені відстійники безперервної дії.

О дноярусний відстійник безперервної дії із гребковой мішалкою див. мал.4.2 являє собою невисокий циліндричний резервуар 1 із плоским злегка конічним днищем і внутрішнюю кільцевою ринвою 2 уздовж верхнього краю апарата. У резервуарі встановлена мішалка з похилими лопатами 3, на яких є гребки 4 для безперервного переміщення матеріалу, що осаджується, до розвантажувального отвору. Одночасно гребки перемішують осад, сприяючи цим більш ефективному його зневоднюванню. Мішалка робить від 0,015 до 0,5 об/хв, тобто обертається настільки повільно, що не порушує процесу осадження. Вихідна рідка суміш безупинно подається через трубу в середину резервуара. Прояснена рідина переливається в кільцеву ринву й віддаляється через штуцер. Осад (шлам) – текуча згущена суспензія (з концентрацією твердої фази не більш 35…55 %) – віддаляється з резервуара за допомогою діафрагмового насоса. Вал мішалки приводитися в обертання від електродвигуна через редуктор.

До недоліків цих апаратів слід віднести їхня громіздкість. Гребкові нормалізовані відстійники мають діаметр від 1,8 до 30 м, а в деяких виробництвах, наприклад, для очищення води, відстійники досягають у діаметрі 100м.

П ри необхідності установки ряду відстійників значних діаметрів займана ними площа буде велика. З метою зменшення цієї площі застосовують багатоярусні відстійники, що полягають із декількох (4…5) апаратів, установлених один на одного. Розрізняють багатоярусні відстійники закритого й збалансованого типів див. мал. 4.3.

Відстійники працюють у такий спосіб: вихідна суспензія з розподільного пристрою 1 подається через склянки 2 у кожний ярус. Прояснена рідина через зливальні патрубки збираєть-ся в колектор 3. Згущений осад при застосуванні відстій-ника закритого типу від-даляється роздільно з кожного ярусу в збірнику 4, а у випадку відстійника збалансованого типу – тільки з нижнього ярусу.

Відстійник для безперервного поділу емульсій див. мал. 4.4 складається з декількох частин. Емульсія подається в ліву частину відстійника, звідки надходить

у середню сепараційну камеру. Перегородки 2 дозволяють регулювати висоту рівня суміші. У сепараційній частини відбувається поділ вихідної суміші на складові під дією сил ваги. Легка рідина піднімається й випливає з відстійника через верхній штуцер. Важка рідина опускається, проходить під правою перегородкою 3 і випливає через нижній штуцер. Канали для виходу рідини утворюють сполучені між собою посудини.

4.4. При розрахунках відстійників визначають продуктивність по проясненій рідині й необхідну поверхню осадження, а по ній – лінійні розміри відстійника заданої форми.

Масова кількість (продуктивність) проясненої рідини одержуваної із суспензії при відстоюванні визначають по формулі:

G₀ = G_c (1 – x₁ / x₂), (4.1)

де G₀ – прояснена рідина, кг/с;

G_c – суспензія, кг/с;

x₁ і x₂ – зміст твердої фази в суспензії до й після відстоювання, мас.%.

Тривалість осадження часток у шарі h визначають по формулі:

τ = h / w_ос, (4.2)

де τ – тривалість осадження часток, с;

h – висота шару рідини, м;

w_ос – швидкість вільного осадження частки, м/с.

Кількість проясненої рідини визначають по формулі:

V₀ = Fw_ос, (4.3)

де V₀ – кількість проясненої рідини, м³/с;

F – площа осадження відстійника, м².

Необхідну площу осадження визначають по формулі:

F = 1,3 G_c (1 – x₁ / x₂) / (ρ_жw_ос), (4.4)

д е 1,3 – коефіцієнт, що враховує збільшення площі відстійника за рахунок можливої нерівномірної подачі суспензії на відстоювання;

ρ_ж – густина рідини, кг/м³.

При стиснутім осадженні у формулу (4.4) замість швидкості вільного осадження w_ос підставляють швидкість стиснутого осадження w_ст.

Швидкість стиснутого осадження w_ст визначають за графіком див. рис 4.5 при відомих швидкості вільного осаджен-ня w_ос і об'ємної частки φ твердої фази в суспензії.

Знаючи площу відстійника F можна визначити його геометрич-ний розмір, а саме, його діаметр D.

Висоту відстійника Н визначають по формулі:

Н = h₁ + h₂, (4.5)

де Н – висота відстійника, м;

h₁ – висота циліндричної частини відстійника, м;

h₂ – висота конічної частини відстійника, м;

h₂ = 0,07 D, (4.6)