11. Какие ещё (кроме центробежного) насосы применяются в химической промышленности?

Плунжерный, поршневой, шиберный, винтовой, шестеренчатый

12. Как работает поршневой (плунжерный) насос? Его достоинства и недостатки, область применения.

По сравнению с динамическими насосами имеет высокий напор, низкую производительность, обладает неравномерной подачей и проблемой герметизации. В отличие от центробежных и объемных насосов не может работать при высокой частоте оборотов.

Достоинства:

наибольший из всех рассматриваемых насосов напор (до 10 000 м);

простота конструкции;

проблема герметичности стоит не столь остро по сравнению с поршневыми насосами.

Недостатки:

низкая (по сравнению с динамическими насосами) производительность;

неравномерность подачи (пульсации напора);

низкий КПД вследствие инерции плунжера и высокого трения.

Схема горизонтального плунжерного насоса простого действия:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – сальник;

5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан

Принцип работы

При движении плунжера 1 вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан 4 открыт, а верхний клапан 5 закрыт – происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт – происходит нагнетание жидкости. Герметичность обеспечена установленным на цилиндре сальниковым уплотнением 4.

Перекачивает жидкость за счёт возвратно-поступательного движения плунжера в цилиндре. Подходит для создания высокого давления.

Используется в нефтяной и химической промышленности, системах гидравлики, в котельных и для дозирования агрессивных жидкостей.

13. Что такое напор и каким уравнением описывается напор насоса?

Напор - удельная энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости, Н, [м].

3. Теплопередача в кожухотрубчатом стеклянном теплообменнике

1. Каковы физический смысл и единицы измерения коэффициента тепло передачи?

Из основного уравнения теплопередачи:

где – тепловой поток в процессе теплопередачи, , – поверхность теплообмена ,

– средняя движущая сила , – коэффициент теплопередачи, .

Из уравнения аддитивности:

где , – коэффициент теплопередачи горячего теплоносителя, – коэффициент теплоотдачи холодного теплоносителя, – толщина стенки, – коэффициент теплопроводности.

Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями в 1 градус.

2. С какой целью в межтрубном пространстве теплообменника размещены сегментные перегородки?

Для увеличения числа Рейнольдса для улучшения процесса теплообмена.

3. Какие параметры исследуемого теплообменника влияют на величину коэффициента теплопередачи?

Внутренний и внешний диаметры труб, их длинна.

4. Термическое сопротивление какой стадии теплопередачи оказалось лимитирующим в выполненной Вами работе?

Теплопроводность (кондукция, перенос тепла через стенку трубы).

5. Каково максимальное значение (в теоретическом пределе) коэффициента теплопередачи для данного теплообменника?

См. теоретический коэффициент теплопередачи.

6. Как изменится коэффициент теплопередачи в исследуемом Вами аппарате, если в нём стеклянные трубки заменить на медные такого же размера?

Изменится в соответствии (пропорционально) с изменением теплопроводности материала труб.

7. Изменится ли коэффициент теплопередачи в исследуемом теплообмен нике, если из 19 трубок 9 будут заглушены (при прочих равных условиях)?

Да, увеличится, так как увеличится число Рейнольдса.

8. Как выполнить расчёт коэффициента теплопередачи по формуле (8.1), если в эксперименте окажется, что ΔТ1 = ΔТ2?

Подставить в формулу ΔТ1 или ΔТ2, так как движущая сила будет определяться как среднее арифметическое.

9. Для чего предназначен ротаметр и каков принцип его действия?

Для определения расхода жидкости.

10. Что означают буквы «F» и «I» на условном обозначении прибора на схеме установки?

F – flow – поток, обозначает расход

I – indication – индикация

4. Интенсивность теплопередачи в пластинчатом теплообменнике

1. Каковы физический смысл и единицы измерения коэффициента тепло передачи?

См. 3.1.

2. С какой целью пластины теплообменника делают гофрированными?

Для увеличения площади поверхности теплоотдачи, увеличения турбулентности, снижения тепловых потерь и, как следствие, увеличения компактности.

3. Какие параметры исследованного теплообменника влияют на величину коэффициента теплопередачи?

Количество пластин, диаметр щелевых каналов.

4. Термическое сопротивление какой стадии теплопередачи оказалось лимитирующим в выполненной Вами работе?

Теплопроводность.

5. Каково максимальное значение (в теоретическом пределе) коэффициента теплопередачи для данного теплообменника?

См. расчетное значение.

6. Изменится ли коэффициент теплопередачи в исследуемом аппарате, ес ли он будет иметь не 38, а 26 пластин (при прочих равных условиях)?

Да, уменьшится за счет уменьшения поверхности теплоотдачи.

7. Как выполнить расчёт коэффициента теплопередачи по формуле (9.1), если в эксперименте окажется, что ΔТ1 = ΔТ2?

См. 3.8.

8. Каковы минимальные значения чисел Рейнольдса при турбулентном течении жидкости в щелевом канале пластинчатого теплообменника и в прямых круглых трубах. Чем обусловлено различие в указанных числовых значениях?

Около 200, обусловлено высокой кривизной каналов и маленьким диаметром.

9. Для чего предназначен ротаметр и каков принцип его действия?

См. 3.9.

10. Что означают буквы «F» и «I» на условном обозначении прибора на схеме установки?

См. 3.10.

5. Массотдача в жидкой фазе (вопрос 4)

1. Основное уравнение массопередачи, коэффициент массопередачи, его физический смысл и размерность.

где – количество компонента, переходящего из одной фазы в другую, ; – коэффициент массопередачи в жидкой фазе, или ; – поверхность контакта фаз, участвующая в процессе массообмена, ; – средняя движущая сила процесса массопередачи, выраженная через концентрации в жидкой фазе, .

Коэффициент массопередачи показывает, какое количество распределяемого вещества переходит из фазы в фазу в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе, равной единице.

2. Уравнение массоотдачи, коэффициент массоотдачи, его размерность и физический смысл.

где – коэффициент массотдачи, .

Коэффициент массоотдачи показывает, какое количество вещества переходит от единицы поверхности раздела фаз в ядро потока (или наоборот) в единицу времени при движущей силе, равной единице.

3. Уравнение аддитивности фазовых сопротивлений. Проанализировать уравнение для случаев хорошо и плохо растворимых газов.

где – коэффициент массотдачи в жидкой фазе, ; – коэффициент массотдачи в газовой, ; – коэффициент массопередачи в жидкой фазе, или ; – коэффициент распределения.

Для плохо растворимых газов коэффициент распределения – очень большая величина, поэтому . Для хорошо растворимых – пренебречь слагаемым нельзя.

4. Принципы интенсификации процессов массообмена. Влияние скорости движения фаз на процесс абсорбции.

Обеспечение пленочного течения. При низкой скорости течения массобмен проходит наиболее интенсивно.

5. Основные критерии подобия диффузионных процессов и их физический смысл.

Критерий Шервуда (Нуссельта диффузионный) характеризует подобие процессов массообмена вблизи границы раздела фаз и показывает соотношение между потоком вещества, переносимым совместно конвекцией и диффузией в ядре потока и молекулярной диффузией в пограничном слое.

Критерий Шмидта (Прандтля диффузионный) Характеризует подобие физических свойств фаз в процессах конвективного массообмена. Критерий Прандтля является мерой подобия полей концентраций и скоростей. Мера соотношения между толщиной гидродинамического пограничного слоя и толщиной диффузного пограничного слоя .

Диффузионный критерий Фурье характеризует подобие неустановившихся процессов массообмена. Представляет собой меру отношения скорости изменения концентрации, вызываемой молекулярной диффузией, к суммарной общей скорости изменения концентрация в любой точке движущей силы.

Диффузионный критерий Пекле характеризует отношение переноса вещества конвекцией к молекулярному переносу в сходственных точках подобных систем.