УМП по практике гидромеханические процессы и аппараты
.pdf
ЗАДАЧА № 2
Подобрать и рассчитать циклон для выделения частиц сухого вещества из дымового газа, выходящего из барабанной сушилки, при следующих данных:
- расход дымового газа при нормальных условиях (
- температура дымового газа |
t, |
- плотность дымового газа |
|
при нормальных условиях |
|
Наибольшее распространение в химической технологии получили циклоны НИИОГАЗ типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24. Цифры 11, 15, 24 соответствуют углу развертки винтового подвода газа в верхней части аппарата. Высота и площадь входных отверстий в циклонах ЦН-15 и ЦН-24 больше, чем в ЦН-11 в 1.4 и 2.3 раза, а скорость входа соответственно меньше (при одинаковом расходе газа). Поэтому при равных диаметрах корпуса и одинаковых гидравлических потерях давления пропускная способность у циклонов ЦН-15 и ЦН-24 больше, чем у ЦН-11. Соответственно эффективность этих циклонов, в особенности ЦН-24, ниже, чем ЦН-11.
Циклоны типа ЦН-24 обеспечивают повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении, предназначены для улавливания крупной пыли.
ЦН-15 обеспечивают хорошую степень улавливания при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении.
ЦН-11 обеспечивают повышенную эффективность и рекомендуются в качестве унифицированного пылеуловителя.
Оптимальное соотношение перепада давления ∆Р (Па) к плотности газа ρ (кг⁄м3) для циклонов типа ЦН находится в пределах 550…750, то есть ∆Р⁄ρ = 550…750 [12]. Основные размеры циклона определяются в зависимости от его диаметра D и для серии ЦН приведены в табл. 5 Приложения Б.
1Выбирается тип циклона.
2Расход дымового газа при температуре 
. |
(2.1) |
3 Плотность дымового газа при температуре 
9
. |
(2.2) |
4 Принимается соотношение ∆Р/ρ и значение коэффициента гидравлического сопротивления 
для выбранного циклона (табл. 5 Приложения Б).
5 Условная скорость газа в цилиндрической части циклона
|
|
|
|
|
. |
|
(2.3) |
||
|
|
|
|||||||
Значение |
должно находиться в диапазоне от 2,5 до 4,0 |
[12]. |
|||||||
6 Диаметр циклона |
|
||||||||
|
|
|
|
. |
(2.4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|||||||
Рассчитанное значение диаметра циклона сравнивается со стандартным и принимается ближайшее.
Стандартные значения диаметров циклона: 200, 300, 400, 500, 600,
700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600,1800 и 2000 мм. |
|
|||||
7 |
Уточненное значение условной скорости |
|
||||
|
|
|
|
|
. |
(2.5) |
|
|
|
||||
8 |
Гидравлическое сопротивление циклона |
|
||||
|
|
|
|
|
|
(2.6) |
Данные для решения задачи приведены в таблице 2 (с.10). |
|
|||||
10
Таблица 2 – Исходные данные для расчета циклона (задача № 2) |
|
|
|
|
||||||
Данные для |
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расчета |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
||||||||||
|
1800 |
2400 |
1900 |
2000 |
2600 |
1500 |
2100 |
2300 |
2500 |
2200 |
|
|
|
0,92 |
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|||
11 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
120 |
140 |
150 |
180 |
130 |
200 |
100 |
150 |
120 |
ЗАДАЧА № 3
Рассчитать производительность, потребляемую мощность и количество центрифуг типа ОГН (осадительная горизонтальная с ножевым съемом осадка) при следующих данных:
- расход суспензии
-массовое соотношение в суспензии твердой и жидкой фаз 
-плотность
жидкой фазы суспензии твердой фазы суспензии
- продолжительность центрифугирования (разделения) выгрузки (среза) осадка
- конечная влажность осадка - объем фугата, полученного за один цикл
Техническая характеристика центрифуги типа ОГН:
внутренний радиус барабана длина барабана рабочий объем барабана
масса вращающейся части без загрузки радиус бортового отверстия диаметр цапф вала центрифуги число оборотов барабана
1 Изобразить центрифугу типа ОГН, описать работу и записать техническую характеристику рассчитываемой центрифуги (табл. 6 Приложения Б).
2 Продолжительность питания 
центрифуги для достижения максимальной производительности
(3.1)
3 Продолжительность полного цикла центрифугирования
(3.2)
4 Производительность центрифуги по суспензии
12
. |
(3.3) |
5 Из уравнения материального баланса по твердой фазе
(3.4)
количество влажного осадка, полученного за один цикл
(3.5)
где |
– количество фугата, полученного за один цикл, |
– массовая доля твердой фазы в суспензии;
– конечная влажность осадка, масс. доли. 6 Объем осадка, полученного за один цикл
. |
(3.6) |
Здесь 
– плотность влажного осадка, 
(3.7)
7 Коэффициент заполнения барабана центрифуги осадком
(3.8)
где 
– рабочий объем барабана центрифуги, 
(из технической характеристики центрифуги).
8 Расход мощности (Вт) автоматической центрифуги при загрузке барабана включает:
- мощность N1, расходуемую на преодоление инерции барабана и суспензии, поступающей на разделение (при загрузке барабана)
(3.9)
где 
– работа, затрачиваемая на преодоление инерции барабана и загрузки соответственно, (в Дж)
(3.10)
13
Здесь 
– окружная скорость вращения на внутреннем радиусе барабана
|
|
– установившаяся по достижении |
заданной частоты вращения |
||||||||
( |
|
) окружная скорость на внешнем радиусе барабана (принять |
|||||||||
|
|||||||||||
толщину стенки барабана центрифуги |
|
|
). |
||||||||
|
|||||||||||
|
|
– плотность суспензии, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(расчет массовой доли твердой фазы x см. в пункте 5 задачи);
- мощность 
, расходуемую на трение вала в подшипниках
|
|
Вт |
|
(3.12) |
||
где |
– коэффициент трения, равный 0,07…0,1 для подшипников |
|||||
скольжения со смазкой и 0,03 для шарикоподшипников; |
|
|||||
|
- масса всех вращающихся частей центрифуги вместе с загрузкой. |
|||||
|
– окружная скорость вращения цапфы вала, м/с. |
|
||||
– радиус цапфы вала, м.; |
|
|
||||
|
- мощность , расходуемую на трение стенки барабана о воздух |
|||||
|
|
|
|
Вт |
(3.13) |
|
где |
– плотность воздуха, |
|||||
|
|
|||||
|
– коэффициент сопротивления, равный 2,3. |
|
||||
|
Полный расход мощности |
в пусковой период |
|
|||
|
|
|
, Вт. |
|
(3.14) |
|
С учетом коэффициента полезного действия (КПД) передаточного устройства 
расходуемая мощность
N = / . |
(3.15) |
КПД передаточного устройства принять равным 80 % ( |
). |
Установочная мощность электродвигателя принимается с запасом |
|
10…20% |
|
Вт. |
(3.16) |
Данные для решения задачи приведены в таблице 3 (с.14).
14
15
Таблица 3 – Исходные данные для расчета центрифуги (задача №3)
Последняя цифра шифра
Данные для расчета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,0 |
|
14,0 |
10,5 |
6,4 |
3,6 |
64,0 |
42,0 |
|
15,0 |
18,0 |
50,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1:3 |
|
|
|
1:5 |
|
|
|
1:4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1000 |
|
998 |
1080 |
1140 |
992 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1300 |
|
1500 |
2650 |
2500 |
2240 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
29 |
27 |
24 |
28 |
25 |
27 |
|
30 |
26 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
66 |
|
111 |
93 |
146 |
150 |
125 |
133 |
|
80 |
124 |
112 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
20 |
24 |
21 |
15 |
23 |
18 |
|
22 |
16 |
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,54 |
|
0,56 |
0,36 |
0,32 |
0,48 |
2,7 |
1,92 |
|
0,99 |
1,5 |
1,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка центрифуги |
ОГН – 1200 – 4У |
ОГН – 1200 – 5У |
|
ОГН – 1800 – 3У |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАДАЧА № 4
Определить основные параметры процесса фильтрования и подобрать стандартный барабанный вакуумный фильтр с наружной поверхностью
фильтрования при следующих исходных данных: |
|
- расход водной суспензии |
, |
- концентрация твердой фазы в суспензии |
|
- температура фильтрования |
|
- перепад давления при фильтровании |
|
и промывке осадка |
|
- высота слоя осадка на фильтровальной |
|
перегородки |
|
- влажность осадка |
|
- удельное сопротивление осадка |
|
при фильтровании и промывке |
|
- удельное сопротивление фильтровальной перегородки
|
Время промывки осадка принять на |
меньше |
времени |
||||
фильтрования. |
|
|
|||||
1 |
Количество твердой фазы, поступающей с суспензией |
|
|
||||
|
. |
|
|
|
|
|
(4.1) |
2 |
Производительность фильтра |
|
|
||||
|
по влажному осадку |
|
|
|
|
; |
(4.2) |
|
|
|
|
||||
|
по фильтрату |
|
|
. |
(4.3) |
||
|
|
||||||
3 |
Объемный расход фильтрата |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
(4.4) |
Плотность фильтрата (вода) при температуре процесса принять по табл. 2 Приложения Б.
4 Плотность осадка
. |
(4.5) |
16
Плотность твердой фазы принять по табл. 1 Приложения В. 5 Объем влажного осадка, приходящийся на 1 м3 фильтрата
. |
(4.6) |
6 Объем фильтрата, прошедший через 1м2 фильтровальной перегородки (удельная производительность фильтра)
. |
(4.7) |
7 Продолжительность фильтрования
(4.8)
8 Продолжительность промывки осадка
(4.9)
9 Продолжительность полного цикла фильтрования
(4.10)
где 
– число ячеек фильтра, из которых на зону фильтрования приходится
; на зону промывки – |
Общее число ячеек и распределение зон по |
|||
поверхности барабана для |
стандартных фильтров приведено в [3, |
|||
Прилож.1.2, табл.1, с.43]. Для |
можно принять |
для |
||
10 Поверхность фильтрования |
|
|
||
|
|
. |
|
(4.11) |
|
|
|||
По табл. 7 Приложения В принимается стандартный барабанный вакуум-фильтр и определяется число фильтров, обеспечивающее полученную расчетным путем поверхность фильтрования.
11 Для выбранного фильтра определяется частота вращения барабана
. |
(4.12) |
Данные для решения задачи приведены в таблице 4 (с.17).
17
Таблица 4 – Исходные данные для расчета фильтра (задача №4)
|
Данные для расчета |
|
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24000 |
|
19000 |
2100 |
17000 |
2200 |
19000 |
23000 |
1800 |
1750 |
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
19 |
12 |
20 |
14 |
15 |
16 |
20 |
18 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
20 |
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
|
6,0 |
5,6 |
4,1 |
4,8 |
5,4 |
4,2 |
5,7 |
5,8 |
4,5 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предпоследняя цифра шифра |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,02 |
0,05 |
0,028 |
0,021 |
0,029 |
0,03 |
0,029 |
0,04 |
0,03 |
0,015 |
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
64 |
45 |
55 |
50 |
60 |
52 |
46 |
57 |
40 |
||
|
|
|
|
|||||||||||
2,4 |
4,7 |
4,5 |
2,0 |
2,1 |
2,8 |
2,6 |
5,0 |
5,75 |
5,82 |
|
|
|
3,48 |
5,55 |
5,6 |
2,4 |
3,6 |
5,7 |
5,4 |
7,45 |
5,75 |
4,5 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
30 |
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дисперсная фаза |
гипс |
|
|
кварц |
|
|
|
мел |
|
|
||