
УМП ГИдромеханические процессы
.pdfТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
1.Неоднородные системы, понятие и классификация
2.Методы разделения неоднородных систем
3.Уравнения материального баланса процессов разделения
4.Свободное и стесненное осаждение твердых частиц в жидких и газовых средах
5.Отстойники периодического и полунепрерывного действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
6.Отстойники непрерывного действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
7.Общие сведения о фильтровании жидких и газовых суспензий
8.Виды и характеристика фильтрующих перегородок
9.Сжимаемые и несжимаемые осадки
10.Теоретические основы процессов фильтрования
11.Фильтрование при постоянной разности давлений и постоянной скорости
12.Фильтрование с добавлением вспомогательных веществ
13.Основное дифференциальное уравнение фильтрования
14.Основные показатели фильтрования
15.Влияние разности давлений и температуры суспензии на скорость процесса фильтрования
16.Классификация и основные типы промышленных фильтров для очистки газов и разделения жидких суспензий
17.Фильтры периодического действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
18.Фильтры непрерывного действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
19.Разделение неоднородных систем под действием центробежной силы
20.Понятие о факторе центробежного разделения неоднородных систем
21.Скорость осаждения в поле центробежных сил
22.Классификация и основные типы промышленных центрифуг для разделения суспензий и эмульсий
23.Центрифуги периодического действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
24.Центрифуги непрерывного действия: область применения, устройство, достоинства, недостатки
25.Центрифуги для разделения эмульсий
26.Фильтрующие центрифуги
27.Производительность центрифуг
28.Расчет давления жидкости на стенки барабана центрифуги
29.Разделение суспензий и нестойких эмульсий в гидроциклонах
30.Разделение газовзвесей в циклонах
31.Эффективность разделения
19
32.Назначение, область применения и устройство батарейных циклонов
33.Мокрые пылеуловители
34.Разделение в электростатическом поле
35.Конструкции электрофильтров
36.Область применения, назначение и методы перемешивания
37.Интенсивность и эффективность перемешивания
38.Механическое перемешивание жидких и газожидкостных сред
39.Расход энергии на механическое перемешивание
40.Барботажное перемешивание жидкостей и суспензий
Карта выбора теоретических вопросов по контрольной работе приведена в таблице 5 (с.20).
20

Таблица 5 – Карта выбора теоретических вопросов
|
|
|
|
|
|
Номера вопросов |
|
|
|
|
||
|
Последняя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|
||||
|
цифра шифра |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1,17,38 |
6,14,33 |
5,16,31 |
10,25,40 |
7,19,34 |
1,19,37 |
|
10,19,40 |
6,13,24 |
3,15,21 |
7,27,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
4,9,31 |
15,27,36 |
2,11,32 |
9,23,40 |
3,18,40 |
5,9,21 |
|
11,23,28 |
16,33,39 |
1,6,21 |
5,20,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
11,19,31 |
5,11,22 |
7,20,32 |
1,15,38 |
5,21,39 |
6,20,31 |
|
14,30,32 |
1,13,36 |
7,29,37 |
8,24,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
13,28,38 |
12,30,39 |
2,12,39 |
8,23,36 |
1,7,31 |
3,16,32 |
|
3,20,40 |
20,28,37 |
16,34,40 |
1,23,39 |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
1,9,19 |
7,21,29 |
6,11,29 |
5,10,20 |
3,20,34 |
12,25,39 |
|
1,4,32 |
7,22,38 |
9,21,31 |
7,23,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
8,26,38 |
11,31,39 |
10,22,38 |
1,20,38 |
6,10,34 |
4,8,20 |
|
6,15,30 |
8,21,32 |
17,31, 35 |
4,19,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
5,17,37 |
6,12,31 |
4,13,39 |
7,30,39 |
1,22,40 |
3,14,29 |
|
1,14,31 |
10,23,35 |
4,30,38 |
1,6,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
2,9,21 |
11,22,34 |
1,5,20 |
3,18,33 |
5,14,37 |
2,16,31 |
|
8,22,40 |
1,14,36 |
21,30,37 |
4,8,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
11,26,36 |
14,27,29 |
2,15,25 |
8,20,31 |
4,15,32 |
9,20,35 |
|
11,20,33 |
9,28,34 |
2,5,16 |
7,28,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1,3,30 |
16,32,38 |
10,24,31 |
9,24,31 |
2,14,39 |
10,19,36 |
|
13,27,35 |
1,24,39 |
20,28,38 |
5,19,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА
1.Айнштейн, В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник: в 2-х кн. / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров и др.; под ред. В.Г. Айнштейна. - М.: Логос, Высшая школа, 2003. Кн.1.-
912 с.
2.Гельперин, Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: в 2-х кн. / Н.И. Гельперин. – Кн.1. – М.: Химия, 1981. –
С. 177-264.
3.Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др.; под ред. Ю.И. Дытнерского. - 4-е изд., стереотипное. - М.: ООО ИД «Альянс», 2008. – 496 с.
4.Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов: в 2-х кн. / Ю.И. Дытнерский. - 2-е изд. Часть 1. Теоретические основы процессов и аппаратов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы. -
М.: Химия, 1995. – 400 с.
5.Захарова, А.А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие для вузов / А.А. Захарова, Л.Т. Бахшиева и др.; под ред. А.А. Захаровой. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 528 с.
6.Ильина, Т.Ф. Неоднородные системы в химической технологии: учеб. пособие /Т.Ф. Ильина, С.П. Иванов. – Уфа: УГНТУ, 2017.– 103 с.
7.Иоффе, И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учебник для техникумов / И.Л. Иоффе.– Л.: Химия, 1991.
– 352 с.
8.Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г. Касаткин. - 11-е изд., стереотип. дораб.; перепечатанное с изд. 1973г. - М.: ООО ТИД
«Альянс», 2005. – 753 с.
9.Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.
10.Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - 5-е изд., - М.: Химия, 1968. –
С. 239 - 362.
11.Рабинович, Г.Г. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков и др.; под ред. Е.Н. Судакова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:
Химия, 1979. – 568 с.
22
12.Романков, П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): учеб. пособие для вузов / П.Г Романков, В.Ф. Фролов, О.М. Флисюк. – 3-е изд., испр. – СПб.:
ХИМИЗДАТ, 2010. – 544 с.
13.Скобло, А.И. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов / А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И. Владимиров, В.А. Щелкунов. – М.: Недра, 2000. – 677 с.
14.Соколов, В.И. Современные промышленные центрифуги. / В.И. Соколов. – М.: Гостехиздат, 1961. – 452 с.
15.Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчета химикотехнологического и природоохранного оборудования: справочник в 3 т. / А.С. Тимонин. - Т.2. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. – 1028 с.
16.Фролов, В.Ф. Лекции по курсу Процессы и аппараты химической технологии. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. – 608 с.
23

Приложение А
Таблица 1.А – Основные и производные единицы СИ
Основные единицы СИ
Наименование величины |
Единицы измерения |
|
Обозначение |
|
Длина |
|
метр |
|
м |
Масса |
|
килограмм |
|
кг |
Время |
|
секунда |
|
с |
Термодинамическая |
|
Кельвин |
|
К |
температура |
|
|
||
|
|
|
|
|
Производные единицы СИ |
|
|
||
Расход |
|
|
|
|
- объемный |
метр |
кубический |
на |
м3/с |
|
секунду |
|
|
|
- массовый |
килограмм на секунду |
|
кг/с |
|
Динамическая вязкость |
|
Паскаль-секунда |
|
Па∙с |
|
|
|
|
|
Плотность |
килограмм на метр |
|
кг/м3 |
|
|
|
кубический |
|
|
Давление |
|
Паскаль |
|
Па |
Линейная скорость |
|
метр на секунду |
|
м/с |
|
|
|
|
|
Примечание - Кроме термодинамической температуры, допускается применять температуру в градусах Цельсия, имеющую обозначение °С: один градус Цельсия равен одному Кельвину.
Таблица 2.А - Внесистемные единицы, допустимые к применению наравне с единицами СИ
Наименование величины |
Единицы измерения |
Обозначение |
Масса |
тонна |
т |
|
минута |
мин |
Время |
час |
ч |
|
сутки |
сут |
Частота вращения |
оборот в секунду |
об/с |
|
оборот в минуту |
об/мин |
24

Продолжение приложения А
Пример 2
Образец выполнения рисунка и описания работы аппарата
Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. 4)
представляет собой невысокий цилиндрический резервуар 1 с коническим днищем 2 и внутренним кольцевым желобом 4 вдоль верхнего края аппарата. В резервуаре установлена мешалка 3 с наклонными лопастями, на которых имеются гребки, непрерывно перемещающие осадок к центральному разгрузочному отверстию. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способствуя его обезвоживанию. Малая частота вращения мешалки (0,02…0,5 об/мин) не нарушает процесс осаждения. Суспензия непрерывно поступает по трубе в середине резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб 4 и удаляется через штуцер. Осадок (шлам), представляющий собой текучую сгущенную суспензию, удаляется через штуцер в коническом днище с помощью диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя через редуктор.
Рис. 4. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой:
1 – корпус; 2 – коническое днище; 3 – гребковая мешалка; 4 – кольцевой желоб
Отстойники с гребковой мешалкой обеспечивают однородность осадка, позволяют обезводить его до концентрации твердой фазы 35…55%; работа таких отстойников полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппаратов следует отнести их громоздкость.
25

Приложение Б
Таблица 1 – Плотность твердых материалов [12, с. 481]
Материал |
Плотность, |
|
кг/м3 |
||
|
||
|
|
|
Алебастр |
2500 |
|
Антрацит |
1600 |
|
Асбест |
2600 |
|
Бетон |
2300 |
|
Винипласт |
1380 |
|
Гипс |
|
|
кристаллический |
2240 |
|
Гранит |
2700 |
|
Зола |
2200 |
|
Земля сухая |
1800 |
|
Известняк |
2650 |
|
Каолин |
2200 |
|
Каучук |
930 |
|
Кварц |
2650 |
|
Керамика |
|
|
кислотоупорная |
2600 |
|
Кирпич |
|
|
обыкновенный |
1500 |
|
Кокс |
1300 |
|
Колчедан |
|
|
серный |
5000 |
|
Кожа сухая |
860 |
|
|
|
Материал |
Плотность, |
|
кг/м3 |
||
|
||
|
|
|
Литье каменное |
3000 |
|
Мел кусковой |
2200 |
|
Мрамор |
2600 |
|
Парафин |
900 |
|
Паронит |
1200 |
|
Песок сухой |
1500 |
|
Поташ |
2260 |
|
Пробка |
240 |
|
Резина |
1500 |
|
Сода |
|
|
кристаллическая |
1450 |
|
Соль каменная |
2350 |
|
Сосна |
500 |
|
Стекло |
2500 |
|
Текстолит |
1380 |
|
Уголь |
|
|
древесный |
1450 |
|
Уголь каменный |
1350 |
|
Фаолит |
1730 |
|
Цемент |
2900 |
|
Эмаль |
2350 |
|
|
|
26

Продолжение приложения Б
Таблица 2 – Плотность жидких веществ и водных растворов (в кг/м3) в зависимости от температуры [12, с. 482-483]
Вещество |
|
|
|
Температура, |
|
|
|
||
-20 |
0 |
20 |
|
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
|
|
|
||||||||
Азотная кислота, 100% |
1582 |
1547 |
1513 |
|
1478 |
1443 |
1408 |
1373 |
1338 |
50% |
- |
1334 |
1310 |
|
1287 |
1263 |
1238 |
1212 |
1186 |
Аммиак жидкий |
665 |
639 |
610 |
|
580 |
545 |
510 |
462 |
390 |
Аммиачная вода, 25% |
- |
918 |
907 |
|
897 |
887 |
876 |
866 |
856 |
Анилин |
- |
1039 |
1022 |
|
1004 |
987 |
969 |
952 |
933 |
Ацетон |
835 |
813 |
791 |
|
768 |
746 |
719 |
693 |
665 |
Бензол |
- |
900 |
879 |
|
858 |
836 |
815 |
793 |
769 |
Бутиловый спирт |
838 |
824 |
810 |
|
795 |
781 |
766 |
751 |
735 |
Вода |
- |
1000 |
998 |
|
992 |
983 |
972 |
958 |
943 |
Гексан |
693 |
677 |
660 |
|
641 |
622 |
602 |
581 |
559 |
Глицерин, 50% |
- |
1136 |
1126 |
|
1116 |
1106 |
1006 |
996 |
986 |
Диоксид серы (жидк.) |
1484 |
1434 |
1383 |
|
1327 |
1264 |
1193 |
1111 |
1010 |
Дихрорэтан |
1310 |
1282 |
1254 |
|
1224 |
1194 |
1163 |
1133 |
1102 |
Диэтиловый эфир |
758 |
736 |
714 |
|
689 |
666 |
640 |
611 |
576 |
Изопропиловый спирт |
817 |
801 |
785 |
|
768 |
752 |
735 |
718 |
700 |
Кальция хлорид, 25% раствор |
1248 |
1239 |
1230 |
|
1220 |
1210 |
1200 |
1190 |
1180 |
м-Ксилол |
- |
882 |
65 |
|
847 |
831 |
796 |
796 |
777 |
Метиловый спирт, 100% |
828 |
810 |
792 |
|
774 |
756 |
736 |
714 |
- |
40% |
- |
946 |
935 |
|
924 |
913 |
902 |
891 |
880 |
Муравьиная кислота |
- |
1244 |
1220 |
|
1195 |
1171 |
1147 |
1121 |
1096 |
Натр едкий, 50% раствор |
- |
1540 |
1525 |
|
1511 |
1497 |
1483 |
1469 |
1454 |
40% |
- |
1443 |
1430 |
|
1416 |
1403 |
1389 |
1375 |
1360 |
30% |
- |
1340 |
1328 |
|
1316 |
1303 |
1289 |
1276 |
1261 |
20% |
- |
1230 |
1219 |
|
1208 |
1196 |
1183 |
1170 |
1155 |
10% |
- |
1117 |
1109 |
|
1100 |
1089 |
1077 |
1064 |
1049 |
Натрия хлорид, 20% раствор |
- |
1157 |
1148 |
|
1189 |
1130 |
1120 |
1110 |
1100 |
Нитробензол |
- |
1223 |
1203 |
|
1183 |
1163 |
1143 |
1123 |
1103 |
Октан |
734 |
718 |
702 |
|
686 |
669 |
653 |
635 |
617 |
Олеум, 20% |
- |
1922 |
1896 |
|
1870 |
1844 |
1818 |
1792 |
1766 |
Пропиловый спирт |
- |
819 |
804 |
|
788 |
770 |
752 |
733 |
711 |
Серная кислота, 98% |
- |
1857 |
1837 |
|
1817 |
1798 |
1779 |
1761 |
1742 |
92% |
1866 |
1845 |
1824 |
|
1803 |
1783 |
1765 |
1744 |
1723 |
75% |
1709 |
1689 |
1669 |
|
1650 |
1632 |
1614 |
1597 |
1580 |
60% |
1532 |
1515 |
1498 |
|
1482 |
1466 |
1450 |
1434 |
1418 |
Сероуглерод |
1323 |
1293 |
1263 |
|
1233 |
1200 |
1165 |
1125 |
1082 |
Соляная кислота, 30% |
1173 |
1161 |
1149 |
|
1138 |
1126 |
1115 |
1103 |
1090 |
Тетрахлорид углерода |
1670 |
1633 |
1594 |
|
1556 |
1517 |
1471 |
1434 |
1390 |
Толуол |
902 |
884 |
866 |
|
847 |
828 |
808 |
788 |
766 |
Уксусная кислота, 100% |
- |
1072 |
1048 |
|
1027 |
1004 |
981 |
958 |
922 |
50% |
- |
1074 |
1058 |
|
1042 |
1026 |
1010 |
994 |
978 |
Фенол (расплавленный) |
- |
- |
1075 |
|
1058 |
1040 |
1022 |
1003 |
987 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хлорбензол |
1150 |
1128 |
1107 |
|
1085 |
1065 |
1041 |
1021 |
995 |
Хлороформ |
1563 |
1526 |
1489 |
|
1450 |
1411 |
1380 |
1326 |
1280 |
Этилацетат |
947 |
924 |
901 |
|
876 |
851 |
825 |
797 |
768 |
Этиловый спирт, 100% |
823 |
806 |
789 |
|
772 |
754 |
735 |
716 |
693 |
80% |
- |
857 |
843 |
|
828 |
813 |
797 |
783 |
768 |
60% |
- |
904 |
891 |
|
878 |
864 |
849 |
835 |
820 |
40% |
- |
947 |
935 |
|
923 |
910 |
897 |
885 |
872 |
20% |
- |
977 |
969 |
|
957 |
946 |
934 |
922 |
910 |
27

Продолжение приложения Б |
|
|
|
||
Таблица 3 – Динамические коэффициенты вязкости воды [9, с.514] |
|||||
|
Динамический |
|
Динамический |
|
Динамический |
Температу |
коэффициент |
Температу |
коэффициент |
Температу |
коэффициент |
ра, |
вязкости, |
ра, |
вязкости |
ра, |
вязкости, |
0 |
1,792 |
33 |
0,7523 |
67 |
0,4233 |
1 |
1,731 |
34 |
0,7371 |
68 |
0,4174 |
2 |
1,673 |
35 |
0,7225 |
69 |
0,4117 |
3 |
1,619 |
36 |
0,7085 |
70 |
0,4061 |
4 |
1,567 |
37 |
0,6947 |
71 |
0,4006 |
5 |
1,519 |
38 |
0,6814 |
72 |
0,3952 |
6 |
1,473 |
39 |
0,6685 |
73 |
0,3900 |
7 |
1,428 |
40 |
0,6560 |
74 |
0,3849 |
8 |
1,386 |
41 |
0,6439 |
75 |
0,3799 |
9 |
1,346 |
42 |
0,6321 |
76 |
0,3750 |
10 |
1,308 |
43 |
0,6207 |
77 |
0,3702 |
11 |
1,271 |
44 |
0,6097 |
78 |
0,3655 |
12 |
1,236 |
45 |
0,5988 |
79 |
0,3610 |
13 |
1,203 |
46 |
0,5883 |
80 |
0,3565 |
14 |
1,171 |
47 |
0,5782 |
81 |
0,3521 |
15 |
1,140 |
48 |
0,5683 |
82 |
0,3478 |
16 |
1,111 |
49 |
0,5588 |
83 |
0,3436 |
17 |
1,083 |
50 |
0,5495 |
84 |
0,3395 |
18 |
1,056 |
51 |
0,5404 |
85 |
0,3355 |
19 |
1,030 |
52 |
0,5315 |
86 |
0,3315 |
20 |
1,005 |
53 |
0,5229 |
87 |
0,3276 |
20,2 |
1,000 |
54 |
0,5146 |
88 |
0,3239 |
21 |
0,9810 |
55 |
0,5064 |
89 |
0,3202 |
22 |
0,9579 |
56 |
0,4985 |
90 |
0,3165 |
23 |
0,9358 |
57 |
0,4907 |
91 |
0,3130 |
24 |
0,9142 |
58 |
0,4832 |
92 |
0,3095 |
25 |
0,8937 |
59 |
0,4759 |
93 |
0,3060 |
26 |
0,8737 |
60 |
0,4688 |
94 |
0,3027 |
27 |
0,8545 |
61 |
0,4618 |
95 |
0,2994 |
28 |
0,8360 |
62 |
0,4550 |
96 |
0,2962 |
29 |
0,8180 |
63 |
0,4483 |
97 |
0,2930 |
30 |
0,8007 |
64 |
0,4418 |
98 |
0,2899 |
31 |
0,7840 |
65 |
0,4355 |
99 |
0,2868 |
32 |
0,7679 |
66 |
0,4293 |
100 |
0,2838 |
Таблица 4 – Геометрические параметры отстойников с гребковой мешалкой |
|||||
[3, с. 24] |
|
|
|
|
|
Диаметр, м |
1,8 |
3,6 |
6,0 |
9,0 |
12,0 |
15,0 |
18,0 |
24,0 |
30,0 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота, м |
1,8 |
1,8 |
3,0 |
3,6 |
3,5 |
3,6 |
3,2 |
3,6 |
3,6 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поверхность, м2 |
2,54 |
10,2 |
28,2 |
63,9 |
113 |
176,6 |
254 |
452 |
706,5 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
|