Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология материалов. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Далее куски горной породы направляются на обжиг, который может
Содержание, %
Кальциевая
Магнезиальная и
доломитовая
1-й
сорт
2-й
сорт
3-й
сорт
1-й
сорт
2-й
сорт
3-й
сорт
Активных MgO+CaO
90
90-80
80-70
До85
85-75
75-65
Непогасившихся
зерен
3 5 8 5 8
11
ппп
5 7 10 7 10
15
осуществляться как в шахтных, так и во вращающихся печах.
Основная задача при обжиге - обеспечение максимальной степени
декарбонизации (разложения) СаС0
Процесс декарбонизации описываются следующим уравнением:
высокая температура
СаСОз → СаО + C0
при минимальной температуре.
3
2
В шахтных печах и во вращающихся печах различают три зоны: зона
подогрева, зона обжига и зона охлаждения. В зоне подогрева при
температуре до 600°С из материала выпаривается (удаляется) влага, в
зоне обжига (температура 600...900 °С) начинается и заканчивается
разложение (декарбонизация) СаСОз на СаО (известь) и С0
(углекислый газ). В зоне охлаждения происходит охлаждение
полученной извести до температуры 200.. .250 °С.
Качество получаемой извести оценивают по активности, которая
показывает общее содержание свободных оксидов кальция и магния,
находящихся в активном состоянии. Кроме них в извести могут
находиться оксиды MgO и CaO в неактивном состоянии; это
неразложившийся карбонат и крупнокристаллические включения
(пережог).
В зависимости от содержания активных СаО и MgO известь
выпускается трех сортов (табл. 6.1).
Таблица 6.1
Классификация извести по сортности
2
Воздушная известь может применяться в гашеном виде.
Гашеная известь бывает в виде пушонки, теста или молока.
Содержание влаги в пушонке не превышает 5%, в тесте менее 45%.
Процесс гашения протекает по следующей схеме:
и сопровождается выделением тепла, что вызывает подъем
температуры, способный воспламенить дерево. Гидратация оксида
кальция - реакция обратимая, ее направление зависит от температуры
и давления водяных паров в окружающей среде.
СаО + Н
O↔Са(ОН)2 + 65,1 кДж
2
61
Порядок выполнения работы
а) Приготовление извести:
Пробу негашеной комовой извести подвергают дроблению до кусков
размером 0,02 м, тщательно перемешивают и квартованием отбирают
около 0,5 кг, которые измельчают и отсеивают частицы более 0,63 мм.
От этой просеянной пробы отбирают 50 г извести, растирают ее в
фарфоровой ступке и просеивают через сито № 008. Полученный
порошок помещают в герметичную упаковку (или закрытый сосуд) и
используют для анализа.
б)Определение содержания активных СаО и MgO в извести:
Негашеную комовую или молотую известь в количестве 4-5 г
дополнительно тщательно измельчают в течение 5 мин в фарфоровой
или агатовой ступке. Затем, около 1 г этой извести, отвешенной на
аналитических весах, помещают в коническую колбу емкостью 250 мл,
наливают 150 мл дистиллированной воды. Для лучшего
перемешивания в колбу помещают 15-20 стеклянных бусинок или
оплавленных стеклянных палочек длиной 3-5 мм, колбу накрывают
стеклянной воронкой или часовым стеклом и нагревают на
электрической плитке в течение 5 мин, не доводя ее до кипения.
После охлаждения содержимого колбы до комнатной температуры
смывают со стенок колбы и стеклянной воронки кипяченой
дистиллированной водой, добавляют 2-3 капли 1%-ного спиртового
раствора фенолфталеина и титруют при постоянном взбалтывании
раствором 1 н. соляной кислоты до полного обесцвечивания
содержимого. Титрование считается законченным, если по истечении
5 мин содержимое колбы не окрашивается. Следует помнить,
титрование проводится медленно, добавляя кислоту по каплям.
Содержание активных СаО и MgO, %, для негашеной извести
определяют по формуле:
Н
где V— количество 1н. раствора HCl, пошедшей на титрование, мл; Кпоправка к титру 1н. раствора HCl; 2,804 - количество оксида кальция,
соответствующее 1 мл 1 н. раствора HCl, умноженное на 100; G-
навеска извести, г.
62
Содержание активных Са(ОН)
Рис.6.1. Схема прибора для
определения скорости гашения
воздушной извести:
1 – керамический сосуд; 2 –
теплоизоляционный материал;
3 – фарфоровый стакан; 4-
известь; 5 – термометр
извести (пушонки) определяют по формуле:
где ω- влажность гидратной извести-пушонки, %.
По значению активности негашеной извести можно определить ее
сорт.
в) Определение скорости и температуры гашения извести
Гашение извести сопровождается значительным выделением тепла, в
результате чего реагирующая масса сильно разогревается, причем
максимальная температура, развиваемая при гашении, может
достигать значительных величин (выше 100°С). Разогрев извести и
связанное с ним повышение температуры после некоторого времени
прекращается, что свидетельствует о завершении протекающего
процесса. Отмечая время начала затворения извести водой до момента
снижения температуры реагирующей массы, можно определить
скорость гашения.
Для определения скорости и температуры гашения извести
используют прибор, схема которого изображена на рис. 6.1.
минеральной ватой и т. п.). Это необходимо, чтобы не было потерь
и Mg(OH)2, %, для гидратной
2
А
= (V·2,804 K·100) / (G · (100 – ω )),
иг
10 г измельченной извести, отвешенной
на технических весах, помещают в
фарфоровый стакан емкостью 150 мл,
добавляют в него 20 мл воды
(водоизвестковое отношение равно 2),
нагретой до 20°C, закрывают стакан
пробкой, в которой установлен
термометр 5 со шкалой до 150°C и
длинной хвостовой частью 100-150 мм.
Ртутный шарик термометра должен
быть погружен в известковое тесто. Эту
смесь перемешивают концом
термометра. Помещают стакан с
известью в небольшой керамический
сосуд 1.
Пространство между стенками и дном
стакана и внешнего сосуда заполняют
каким-либо теплоизоляционным
материалом 2 (асбестовой крошкой,
63
тепла в окружающую среду, а выделяемая теплота гашения полностью
Время от начала опытаτ,с
Температура T, ˚C
расходовалась на нагрев известкового теста.
Изменения температуры фиксируют через каждые 30 с, результаты
вносят в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Зависимость температуры гашения извести от времени
Рост температуры наблюдается до полного завершения процесса
гашения, а затем температура снижается.
По данным изменения температуры строят график зависимости Т=f(τ)
по которому делают вывод.
Контрольные вопросы
1. Какой продукт называют строительной воздушной известью?
2. Перечислите основные технологические переделы при
производстве извести.
3. Какие оксиды влияют на классификацию извести по
сортности?
4. Области применения строительной извести.
5. Методика определения и расчет активности оксида СaO и
оксида MgO в извести.
6. Устройство и принципы действия прибора для определения
скорости гашения воздушной извести.
7. Объяснить график зависимости температуры гашения от
времени T=f(t).
8. Соблюдение техники безопасности при транспортировке,
хранении и гашении извести.
64
Лабораторная работа №7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА
Цель работы: изучение методики определения характеристик
работы центробежного вентилятора с постоянной скоростью
вращения рабочего колеса.
Основные понятия
На предприятиях химической промышленности подвергаются
переработке значительные количества газов и их смесей. Проведение
многих химических процессов в газовой фазе при давлении, отличном
от атмосферного, часто приводит к увеличению их скорости и
уменьшению необходимого объема реакционной аппаратуры. Сжатие
газов используют для перемещения их по трубопроводам и аппаратам,
создания вакуума. Сжатые газы применяют для перемешивания,
распыления жидкостей и т. п. Интервал давлений, применяемых в
химических производствах, колеблется в широких пределах — от 10-3
8
до 10
и сжатия газов, называют ко мпре с с о р н ы м и м а ш инами.
Отношение конечного давления p2, создаваемого компрессорной машиной, к начальному давлению p1, при котором происходит
всасывание газа, называется степенью сжатия. В зависимости от
степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:
количеств газов;
относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;
давлений;
ниже атмосферного.
напор ш н е в ы е , ро тацио н н ы е , це н т р о бежны е и ос евые .В
поршн е в ы х машинах сжатие газа происходит в результате
уменьшения объема, в котором заключен газ, при возвратнопоступательном движении поршня.
объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично
расположенного ротора.
Па (10-8—103am).Машины, предназначенные для перемещения
1) в е н т иляторы ( 1.1 <p2/p1< 3.0 ) - для перемещения больших
2) г а з о д у в к и ( p2/p1< 1.1 ) - для перемещения газов при
3) ком п р е с с о р ы ( p2/p1> 3.0 ) - для создания высоких
4) ва к у у м -н а с о с ы — для отсасывания газов при давлении
По принципу действия компрессорные машины делятся
Сжатие газа в р о тацион н ы х машинах обусловлено уменьшением
65
В центробе ж н ы х машинах энергия передается потоку газа
902
902
силовым воздействием лопаток рабочего колеса, в результате чего
происходит сжатие и повышение кинетической энергии газа. Эта
энергия преобразуется в давление в неподвижных элементах машины.
В осевых машинах газ сжимается при движении его вдоль оси
рабочего колеса и направляющего аппарата.
Вентиляторы
Центробежные вентиляторы условно делятся на вентиляторы
низкого давления ( p< 103 Па), среднего давления ( p = 103 – 3*103
Па) и высокого давления ( р = 10
3
– 104 Па). В спиралеобразном
корпусе 1 вентилятора (рис. 7.1) вращается рабочее колесо (барабан) 2
с большим числом лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине
зависит от развиваемого давления и является наименьшим для
вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси вентилятора
через патрубок 3 и удаляется из корпуса через нагнетательный
патрубок 4.
Рис. 7.1. Схема вентилятора низкого давления:
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 –
нагнетательный патрубок
Лопатки вентиляторов обычно выполняют загнутыми вперед (угол
), или загнутыми назад (
) по направлению вращения
колеса. При лопатках, загнутых вперед, заданный напор получают при
меньшей окружной скорости колеса, соответственно – при меньшем
его диаметре, чем при лопатках загнутых назад; однако
гидравлическое сопротивление последних ниже.
66
Рабочие колеса вентиляторов низкого и среднего давления,
B
B
pV
gVH
в
N
мех
V
ГB
V
Г
мех
обладающих большими производительностями, имеют относительно
большую ширину. Для того чтобы обеспечить прочность и жесткость
широких колес, окружную скорость их необходимо ограничить (не
более 30 – 50 м/с). Поэтому рабочие колеса таких вентиляторов
изготавливают с лопатками, загнутыми вперед (β
считаясь с понижением гидравлического к. п. д. η
= 120 - 150
2
вентилятора.
г
0
), не
У вентиляторов высокого давления, обладающих меньшей
производительностью, ширина колес относительно невелика. Поэтому
их лопатки обычно загнуты назад.
Характеристики центробежных вентиляторов, как и других
центробежных машин для перемещения и сжатия газов, подобны
характеристикам центробежных насосов, а зависимость
производительности, напора и мощности от числа оборотов
выражается уравнениями (7.1) - (7.3).Рабочий режим устанавливается
по точке пересечения характеристики центробежного вентилятора с
характеристикой сети (см. рис.7.4).
Мощность на валу вентилятора Nв находят по уравнению
, (7.1)
где V - производительность вентилятора, м3/с; H – напор вентилятора,
м;ρ - плотность газа, кг/м3;
- к. п. д. вентилятора,
определяемый как произведения коэффициента подачи
гидравлического
и механического
к. п. д.
,
Напор вентилятора H рассчитывают по методике, указанной в
источнике.
Законы пропорциональности. Производительность и напор
центробежного насоса зависят от числа оборотов рабочего колеса. В
соответствие с расчетами в [1], производительность насоса прямо
пропорциональна радиальной составляющей абсолютной скорости на
выходе из колеса, т. е. Q ~ c2r. Если изменить число оборотов насоса от
n1 до n2, что вызовет изменение производительности от Q1 до Q2 , то
при условии сохранения подобия траекторий движения частиц
жидкости, параллелограммы скоростей в любых сходственных точках
потоков будут геометрически подобны [1]. Соответственно
67
2
1
22
12
''
2
'
2
''
2
'
2
2
1
n
n
nD
nD
u
u
c
c
Q
Q
r
r
(7.2)
2
2
1
2
''
2
'
2
2
1
n
n
u
u
H
H
3
2
1
2
1
n
n
N
N
Согласно [1], напор центробежного насоса пропорционален
квадрату окружной скорости, т. е.
(7.3)
Мощность, потребляемая насосом, пропорциональна
произведению производительности Q насоса на его напор H [1].
С учетом зависимостей (2.2) и (2.3) получим:
(7.4)
Уравнения (7.2) – (7.4) носят название за к о н о в
пропор ц и о н а л ь н о с т и. В соответствии с этими уравнениями
изменение числа оборотов рабочего колеса от n1 до n2 приводит к
изменению производительности насоса пропорционально числу
оборотов, высоты напора - пропорционально числу оборотов во
второй степени, а мощности пропорционально числу оборотов в
третьей степени.
Практически такой строгой зависимости между параметрами
насоса нет. Законы пропорциональности соблюдаются при изменении
числа оборотов колеса не более чем в два раза.
Осевые вентиляторы и компрессоры
Осевые вентиляторы (рис. 7.2). Такой вентилятор имеет корпус 1 в
виде короткого участка цилиндрической трубы, в котором
расположено рабочее колесо 2, пропеллер с лопатками 3, изогнутыми
по винтовой поверхности. Вентилятор крепится в раме 4. При
вращении рабочего колеса лопатки захватывают газ и перемещают
его вдоль оси колеса. Вследствие низкого сопротивления,
оказываемого вентилятором движущемуся потоку газа, и
незначительности потерь на трение газа о лопатки, к. п. д. осевых
вентиляторов существенно выше, чем у центробежных. В то же
время напор, развиваемый осевыми вентиляторами, в 3—4 раза
меньше, чем у центробежных вентиляторов, поэтому осевые
68
вентиляторы применяют для перемещения больших количеств газа при
Рис. 7.2.Схема осевого
вентилятора:
Рис. 7.3.Схема осевого
компрессора:
незначительном сопротивлении сети. Осевые вентиляторы чаще всего
изготовляют одноступенчатыми, хотя существуют и двухступенчатые
вентиляторы такого типа.
1 – корпус; 1 – корпус;
2 – рабочее колесо; 2 – ротор;
3 – лопатки; 3 – лопатки;
4 – рама 4 – направляющий аппарат
Работа насосов на сеть
При выборе насоса необходимо учитывать характеристику сети,
т. е. трубопровода и аппаратов, через которые перекачивается
жидкость. Характеристика сети выражает зависимость между
расходом жидкости Q и напором H, необходимым для перемещения
жидкости по данной сети. Напор H может быть определен как сумма
геометрической высоты подачи Hr и потерь напора hп[1]. Подставив
значение скорости ω из уравнения расхода [1] в уравнение общей
потери напора и обозначая Vс через Q, получим, что потери напора
пропорциональны квадрату расхода жидкости:
hп=kQ2 ,
где k — коэффициент пропорциональности.
69
Тогда характеристика сети выразится зависимостью,
gg
p
z
gg
p
z
22
2
22
2
2
11
1
gg
p
z
2
2
представляющей собой уравнение параболы:
H = Hr+ kQ
2
Совмещение характеристик сети и насоса показано на рис. 7.4.
Точка A пересечения этих характеристик называется рабочей точкой;
она отвечает наибольшей производительности насоса Q1 при его
работе на данную сеть. Если требуется более высокая
производительность, то необходимо либо увеличить число оборотов
электродвигателя, либо заменить данный насос на насос большей
производительности. Увеличение производительности может быть
достигнуто также путем уменьшения гидравлического сопротивления
сети hп. В этом случае рабочая точка переместится по характеристике
насоса вправо. Насос должен быть выбран так, чтобы рабочая точка
соответствовала требуемым производительности и напору в области
наибольших к. п. д.
Рис. 7.4. Совмещение характеристик насоса и сети
Уравнение Бернулли
(7.5)
Уравнение (7.5) является у р а в н е н и е м Бернулли д л я
идеаль н о й ж и дкости . Величину
называют по л н ы м
гидро д и н а м и ч е с к и м напоро м , или просто
гидро д и н а м и ч е с к и м напором .
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]