Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

11.36 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 294 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

1	2	З	З Ц. 5 6 78 910	20	ЗО ііО 5060708090100
Скорость,	м/сек		Потери, и на	100м трубопровода.

Рис. 1-9. Номограмма для расчета потерь на трение при перекачивании целлюлозы

1	2	З	3 4 5678910	20 ЗО U€ 5060708090ЮО
Скоростью/сек			Потери, м на	100м трубопровода

Рис. 1-10. Номограмма для расчета потерь на трение при перекачивании древесной массы

сгладкой поверхностью из нержавеющей стали, эмалированным и

т.п. Поэтому для других труб рекомендуется применять поправоч ные коэффициенты, которые для чугунных и стальных труб равны

1,1, для массы с содержанием	каолина не менее 18% —0,9.
С увеличением градуса помола		потери	напора	на трение не
сколько возрастают, особенно	при	более	высоких	концентрациях

массы. Потери в местных сопротивлениях рассчитывают исходя из

эквивалентных длин, приведенных в табл.					1-3.
	Эквивалентные длины			местных	сопротивлений	Таблица 1-3

		(d — диаметр трубы, R — радиус колена)
				Концентрация массы, %
Вид местного сопротивления
			1,5	2 - 3	3—5	5—9
Колено	90° литое	(R =	18 d	6 d	4 d	2 d
=d)		(R =	12 d	4 d	3 d	1 d
Колено 90° гнутое
=4d)	90°, сваренное		45 d	15 d	10 d	5 d
Колено
из сегментов			18 d	6 d	4 d	2 d
Тройник сварной
Задвижка, м			2,5	2,1	1,8	1,5

Потери напора при перекачивании массы концентрацией ниже 1,5% рекомендуется рассчитывать по формулам, как при расчете для водопроводов. При этом для скоростей в пределах 0,6— 1 м/сек надо вводить поправочные коэффициенты, которые приве дены в литературе [44]. Экспериментально получено, что при кон центрации массы 1—1,5% расход энергии на перекачивание 1 т массы наименьший.

10. Выражение для скорости истечения жидкости из резервуара через отверстие при постоянном напоре Н имеет вид:

а , = = у т Т Г 1 / ^ 7 '

( Ь 7 4 )

где	1 = ф — коэффициент скорости;

Я— расстояние от уровня жидкости в сосуде до отвер стия.

Сучетом этого замечания уравнение (1-74) имеет вид

w=*yl2gH.

(1-75)

Зная скорость жидкости, можно найти расход из выражения

V=e<f>Si2gH,

(1-76)

где е — коэффициент сжатия струи; 5 — сечение отверстия.

Время истечения жидкости при переменном уровне через вы пускное отверстие S от уровня Ні до Яг составит

^23(УЩ-_ГЮ	[ с е к ]	( 1 . 7 7 )
где а = в<р.
Для заполненной до верха цистерны время полного		опорожнения

через малое отверстие в нижней точке ее сечения определяется по формуле

	4LDV~D	г	,				п		7 0 ч
	о о		[сек],					(1-78)
где	L , D — длина и диаметр горизонтального цилиндрического со
суда (цистерны).
	Расход жидкости через прямоугольный			водослив		без	бокового
сжатия определяется по формуле
	V = - § - тЬ УЩ		\мг\сек\,					(1 -79)
где	т — коэффициент расхода, принимается			равным		0,63;
	Ъ — ширина водослива.
	Для треугольного водослива расход жидкости				через		водослив
без бокового сжатия можно найти из выражения
	1,4-Я2 '5 [м3/сек].						(1-80)
	Скорость поступления массы на	сетку		бумагоделательной					ма
шины (пресспата) рекомендуется находить по формуле [43]
	у„ = 60цУ2£/г		[м/мин],				(1-81)
где р. — коэффициент вытекания массы;
	h — высота напора массы перед		выпускной щелью напорного
	ящика, м;
	Л = = Я - - 2 -		[л],					(1-82)
	Я — высота уровня массы в напорном			ящике	над сеткой				ма
	шины, м;

а — высота выпускной щели, м.

Значения коэффициента ц . <1 . При вытекании бумажной массы из напорного ящика высокого давления и.=0,9-4-0,98, при вытека нии из-под вертикально установленной линейки — 0,6, а из-под на клонной линейки— 0,75 [43].

Напор массы при выходе ее на сетку определяется из выраже ния:

• - £ - ( • £ ) • • . 4 - м .

0-83)

где Кс — коэффициент отставания скорости						сетки от		скорости бу
маги	на накате		(он зависит		от вида бумаги			и	находится
в пределах		0,85—0,95);
Км — коэффициент соотношения между скоростью массы и ско
ростью сетки (Лм = 0,85^-0,98);
v — скорость бумагоделательной					машины,		м/лшн;
vc — скорость сетки,			м/мин.
Пример 18. Определить потери напора при перекачке по трубо
проводу длиной / = 5 км и диаметром d=0,3						м мазута при темпера
туре 40° С (вязкость		v =	l,5 смг/сек)	в количестве			Q = 0,0707			м3/сек,
если плотность мазута равна 950 кг/м3					= 950	н-сек2/м'1.
Р е ш е н и е .	1. Определяем режим				движения		мазута		по	трубо
проводу по формуле		(1-53):
			0,0707-4.0,3			^Jt.
	к е	3,14 • 0,32 • 1,5		• Ю-*

2. Режим движения мазута в трубопроводе ламинарный, по этому коэффициент трения X можно найти по уравнению (1-64), т. е.


			Х	= Ж = - 2 Ш - = ° > 0 3 0 6 -
	Потери напора на преодоление силы трения по длине трубопро
вода определяем из выражения (1-49):
,	п п о п с	5000 • 0,07072 . 42 . 950						е
/г п =0,0306—оз • з 142 .03^.2						=237000 н/л £ 2 =25,5			м вод.	ст.
	О т в е т :	Лп = 25,5 м вод. ст.
	Пример 19. Найти коэффициент сопротивления								гидроциклона
(центриклинера),			если		потери	напора	в центриклинере			hn=
=26 м вод. ст.,			средняя		скорость во		входном	патрубке		ОУВХ =
=	15 м/сек	и р м =	1000	кг/м3.		гидроциклона		(центриклинера),
	Коэффициент		сопротивления			гидроциклона		(центриклинера),

приведенный к средней скорости на входе в очиститель, находим по формуле (1-67):

г __ 26-2-9,81 _ п *

О т в е т : £=2,27.

Пример 20. Вычислить скорость поступления массы на сетку быстроходной бумагоделательной машины из напорного ящика вы

сокого давления,			если Хм =	0,9; /Сс = 0,95;		коэффициент вытекания
массы р,=0,94 и скорость бумагоделательной машины v=650									м/мин.
Р е ш е н и е .		1. Напор массы при			выходе		ее на	сетку	находим
по формуле	(1-83), т. е.
	,		у 0,95 • 0,9 \2	6502	. п	о
	7	Н	60-0,94 )	* Т Т 9 Ж = 4 ' 9 8		М	В 0 Д -	С Т -
3 З а к а з №	481								33

2. Скорость поступлення массы на сетку будет равна

	ом = 60 • 0,94 У 2 • 9,81 -4,98 = 564			м/мин.
	О т в е т : и м = 564	м/мин.
	11. Критерий Рейнольдса, определяющий		характер		движения
пленки, находят по формуле
		R e , ^ = ^ - ,			(1-84)
		г*
где	Г — линейная плотность орошения.
		Г = ^ = = - ^ ^ - = = ' ш В р \кг\я	• сек],		(1 -85)
здесь G — расход жидкости, который определяется по формуле
		0 = т а 5 р = куПор,			(1-86)
где	w — скорость движения пленки;
	П — периметр	поверхности, по которой течет пленка;
	б —толщина	пленки.
Периметр и площадь сечения пленки 5 связаны				зависимостью
		5 = Я б .			(1-87)

Толщина пленки по вертикальной стенке находится из выражения

Ь=^^[м].	(1-88)
У ?2g
При течении пленки по наружной поверхности	горизонтальной

трубы длиной / линейную плотность орошения находят по формуле

Г = - ^ - [кг/м • сек].

(1-89)

12. Сила сопротивления среды движению тела в жидкости в об щем виде определяется законом Ньютона:

owl	(1-90)
# = C P J ^ ,	(1-90)
где % — коэффициент сопротивления среды;
F — площадь проекции тела на плоскость,	перпендикулярную
направлению его движения (миделево	сечение), м2 (для
шарообразной частицы г = — - — j ;
р — плотность среды, кг/м3\
wo — скорость движения частиц в жидкости,	м/сек.

Величина £ является функцией критерия Re, который рассчиты вается в данном случае по диаметру частицы, т. е.

R e = ^ - ,	(1-91)
где d — диаметр частицы.	сопротивления t, и крите
Зависимость между коэффициентом	сопротивления t, и крите

рием Рейнольдса, полученная на основании многочисленных опыт ных данных, представлена на рис. VI-9 в работе [32]. Скорость дви

жения	частицы	в жидкости			(скорость осаждения) целесообразно
найти	с использованием			критерия		Архимеда, в который				скорость
частицы не входит, по следующей методике:
1. Определяют критерий Архимеда по формуле
			А г =		^ ( f r B - r t P		,			(1-92)
где ртв — плотность твердой					частицы.
2.	С учетом	режима		осаждений находят				критерий	Рейнольдса
из выражений
	при	A r < 3 6		Re = 0,056 Аг;						(1-93)
	„	Ar = 3 6 - 8 3 - 1 0 3				Re =	0,15	Аг0 -7 1 5 ;		(1-94)
	„ Ar =		83 - 10 3		Re =	l,74 Ar0 '5 .				(1-95)
3.	По формуле		(1-91) определяют скорость частицы Wo-
В формуле		(1-91) Wo является скоростью осаждения								единичной
частицы при движении ее независимо от других частиц									в неограни
ченном объеме		(скорость свободного осаждения). При одновремен

ном осаждении многих частиц скорость осаждения следует находить по формуле

		Щ = 7<УСВ є2Ф (є),		(1-96)
где є — объемная доля жидкости в суспензии равна
				(1-97)
где	Vm	— объем жидкости в суспензии; '
	У т п	— объем твердых частиц в суспензии;	в жидкости	частиц.
	Ф(є) — сопротивление среды при наличии		в жидкости	частиц.
	Функция Ф (в) для шарообразных твердых		частиц при є > 0 , 7
определяется по уравнению
		Ф(е) = 10-1 ^й <1 -е ).		(1-98)
	Для высококонцентрированных суспензий, содержащих твердые
частицы шарообразной формы, при е ^ 0 , 7 величину Ф(Е)				находят
по формуле
		Ф ф = - т = Г -		(1-99)

Скорость осаждения нешарообразных частиц меньше, чем шаро образных, которая приближенно может быть принята равной 0,75tWo.

При определении скорости движения частицы в аппарате, если диаметр последнего не слишком большой по сравнению с диамет ром частицы, следует ввести в расчет поправки на стесненное дви жение частицы.

При ламинарном движении частицы в аппарате с диаметром D

поправка по Фрэнсису равняется					^1 —— J			, для турбулентного
движения		аналогичная		поправка		по	Карману		равняется
( « - 4 Г -
	13. Критерий Рейнольдса			при движении			жидкости через			пори
стый слой определяют из выражения
			R e = ^ ,							(1-100)
где	W—массовая		скорость, отнесенная ко всему сечению						аппарата,
	кг/м2 • сек;
	f — удельная		поверхность, м2/м3,			которая		связана со свобод
	ным объемом (пористость неподвижного слоя)								єі и экви
	валентным диаметром каналов c?3KD зависимостью
				rf3KB=^.						(1-101)
	Потери давления в пористом слое вычисляются по формуле
где	Я — высота слоя;
	w0 — фиктивная скорость, т. е. скорость,							отнесенная	ко	всему
	сечению		аппарата.
	Скорость	в каналах, фиктивная			скорость			и свободный		объем,

т. е. отношение пустого пространства между частицами к объему, занятому слоем, связаны зависимостью:

Se1W=Sw0,	(1-103)
или
W=-^-,	(1-104)
где 5 — поперечное сечение аппарата,	м2.

Значение А при течении через слой определяется по формулам:

при

R e < 5 0 Х = - ^ - ; _LL6 Re=50 - ^ 7200 X = ^ g ;

Re0 Re > 7200 A = 1,26.

(1-Ю5) (1-106)

(1-107)

14. Сопротивление кипящего (псевдоожиженного) слоя выра жается формулой

Д / ' = - § г - = Я о ( р т в - р ) ^ ( 1 - г 0 )		н\м\	(1-108)
где GT D — вес частиц с учетом подъемной силы;
# о — высота кипящего слоя;
єо — пористость кипящего	слоя. Она	определяется	по урав
нению
е о = 1 — ^ — ( 1	- s , ) = l	,	(1-Ю9)

где К=— коэффициент расширения.

Но

Скорость псевдоожижения w' можно найти по модифицирован ному критерию Рейнольдса Re', соответствующему этой скорости по формулам:

	при	О А г < 1 8 500 К е ; = 0 , 0 0			4 0 ф ( 1 ~ 8 1 ) ( ф А г ) ,			(1-110)
при	ф А г = 1 8 500 1,1		• 108	R e ^ 0	' 2	7 5 , * 1 " ' 1 ^	Ar)°'5 7 ,	(1-111)
	при	ф А г > 1,1	• 108	R e ; =	Ш	( ф ~ , 8 , ) ( ф Аг)0 '5 ,		(1-112)
где	.		^ T T ^ V		'			< М 1 3 >
здесь	Ф — коэффициент, учитывающий					отклонение	формы	частиц
от круглой; приближенно он принимается 0,9.
Пористость кипящего слоя приближенно определяется по урав
нениям
			" * . + • » • > » { ) - ,					, , . , , 4 )
			Re0=Reo(fl,			,		(1-115)
здесь со — число псевдоожижения; оно равно
				Wn				(1-116)
			ш=—f-					(1-116)

где wo — рабочая скорость;

w'Q — скорость псевдоожижения, соответствующая переходу не подвижного слоя в состояние псевдоожижеиия.

Пример 21. Определить критерий Рейнольдса и толщину водя ной пленки, стекающей по наружной поверхности с вертикальных свинцовых труб прямоугольного сечения (460X120 мм), при общей поверхности охлаждения 80 м2 и расходе воды 2 л/мин на 1 м2

поверхности	орошаемого холодильника. Плотность воды р =
= 1000 кг/м3,	вязкость ц =	0,85 • 10~3 н • сек/м2.
Р е ш е н и е . 1. Общий		расход воды в 1 ч равен

G = 2- 60-80 = 9600 л/ч = 9600 кг/ч;

2. Периметр труб холодильника Я = 2 (0,46 + 0,12), поэтому ли нейная плотность орошения равна

	Г = - ^	=	,; 9 6 °° =8280		кг/л	•	« = 2 , 3	м • сек '
			2 • 0,5b		'
3.	Критерий	Рейнольдса находим по формуле (1-84):
		R e „ , = ^ - =		1 ^ 4 ^ = 1 0 800;
4.	Толщину пленки вычислим по формуле (1-88):
	.	\f	3 • 2,3 • 0,85 • Ю-з
	8 = = У		10002 • 9,81		= ° ' 8 °		• 1 0	М -
Пример 22. Определить скорость осаждения								шарообразных ча
стиц каолина в суспензии, если диаметр						частиц d = 10 мк,				плотность
каолина 2650 кг/м3,			вязкость суспензии			и =0,00115 «• сек/м2. Плот
ность жидкой фазы р ж = 1110				кг/м3.			Архимеда		по	формуле
Р е ш е н и е .		1. Определяем		критерий
(1-92):		(10-10-6)3.9,81 (26.501110) • 1110
	Л г _							п т л	л
	АГ		(О.ООИоЯ				— U , U I 14.

Так как Аг<36, следовательно, осаждение происходит в области ла минарного движения.

2. По формуле (1-93) определяем критерий Рейнольдса: Re = 0,056 • Аг = 0,056-0,0114 = 0,00064;

3. Скорость осаждения шарообразных частиц находим из выра жения (1-91)

	Ren			0,0006-1-0,00115		А _		,
тоо=—		=	.	u i o . i o . i o - 6		=°><	• 1 0 4	м 1 с е	к -
О т в е т : ш0 =0,7 • Ю-4			м/сек.
Пример 23. Определить скорость псевдоожижения									частиц диа
метром 3 мм при плотности частиц, равной							5000 кг/м3,		если	плот-
								н, • сек
ность газа р2 = 0,55 кг/м3,				вязкость	газа	tx = 0,41 • Ю - 4			—;	пори-
									мг
стость неподвижного слоя Єі = 0,4;					коэффициент формы Ф = 0,9.
Р е ш е н и е .		1. По формуле (1-92)				определяем		критерий		Архи
меда:		9,81 • 0,0033 • (5000 — 0,55) - 0,55					'.с с
А г =		9,81 • 0,0033 • (5000 — 0,55) - 0,55					'.с с	п п п
А г =				( 0 [ 4 } , 1 0 _ 4 ) 2			=455000;

2. Находим величину г|) по формуле (1-113)

,0,93. 0 | 4 з

Ф=-(Г^0472 = = 0 , 1 3 :

3.Величина "ф Аг будет равна

		чрАг = 0,13 -455 000 = 59 200;
4. По формуле (1-111) определяем					критерий		Рейнольдса
^ 0 , 2 7 5 ( 1		- . , ) ( ф А г ) о . « 7 = =		0.275(1-0,4)		( 5 9	2 Q O ) o . 5 7 =	9	6 ;
5. Скорость псевдоожижения				составит
		w0=	96 • 0,41 • 10-4		2,38	м\сек.
			0,003 • 0,55
О т в е т :	и)0 '=2,38 м/сек.
			Контрольные		задачи
Задача	1. Найти плотность сульфитного щелока на кальциевом
основании при содержании сухого остатка 20%.
Задача 2. Определить содержание сухого остатка в процентах
сульфитно-спиртовой барды, если плотность барды равна								1185		кг/м3.
Задача	3. Вычислить температуру				газа азота в градусах					Цель
сия при давлении		= 160 000 н/м2, если плотность газа р = 0,46								кг/м3
(условия работы печи «кипящего слоя»).
Задача	4. Найти		плотность	газовой смеси,			уходящей		из печи

при избытке воздуха а'=1,25; количество газов на 1 кг сухого ос

татка щелока: С О 2 = 0 , 7		ни3;	SO2		=0,014 нм3; О 2	= 0,21 нм3;	N 2 =
=	3,96 нм3 (без водяных паров)			и плотности газов		(кг/нм3):	рг
=	1,98; P S O : = 2,93; p 0 j =	l,43	и	PN =	= 1,25.		со*

Задача 5. Найти высоту воды h в трубке жидкостного мано метра, если величина избыточного гидростатического давления на поверхности жидкости в сосуде, находящим

ся в покое, равна		14 700	н/м2.	Свободный
конец пьезометра открыт и сообщается					с,ат
мосферой	(рис. 1-11).
Задача	6. Чему	равно	показание		ртут
ного жидкостного		вакуумметра,		соединен
ного одним концом		с испарителем баромет
рической пароэжекторной			холодильной ус
тановки, а вторым открытым концом с атмо
сферой. Величина вакуума в испарителе
равна 5 мм рт. ст.
Задача	7. Определить		массовый расход
варочной	кислоты	по трубопроводу			диа

метром	100 мм при плотности раствора		р =
= 1040	кг/м3. Задать расчетную	скорость
раствора, равную 2 м/сек (по табл.		1-1).	Рис. 1-11 (к задаче 5)

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 294 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ