Kalishuk_D_G_PiAKhT_2011

Задача 56

В связи с изменением производственной мощности и технологических режимов ра- боты установки одноярусный отстойник, который входит в ее состав, заменяется на че- тырехярусный (рис. 5.48).

Рис. 5.48. Схемы отстойников:

а – одноярусного; б – четырехярусного:

1 – корпус; 2 – коническое днище; 3 – крышка; 4 – питающая труба; 5 – распределительный стакан; 6 – вал мешалки; 7 – граблина гребкового

устройства; 8 – кольцевой желоб; 9 – коллектор подачи суспензии; 10 – диафрагмы; 11 – переточные стаканы; 12 – коллектор слива осветленной жидкости

Диаметры отстойников одинаковы и равны D. В одноярусный отстойник по- давалась водная суспензия с температурой t1 , в четырехярусный будет подаваться с температурой t2 . На выходе из одноярусного отстойника в осветленной воде в незначительном количестве содержались твердые частицы размером не более d1 .

201

Подача (объемный расход) суспензии в четырехярусный отстойник будет в N раз боль- ше, чем в одноярусный. Плотность частиц ρ, форма их близка к сферической. Массовая долятвердойфазывисходнойсуспензии xн , массоваядоляводы восадке xво.

Определить для вновь устанавливаемого четырехярусного отстойника:

1)объемную производительность по осветленной воде;

2)массу выгружаемого осадка (в пересчете на абсолютно сухой) за одни сутки;

3)минимальный размер осаждающихся частиц.

При расчетах принять, что температуры суспензии в отстойниках в ходе про- цесса не меняются и соответствуют начальным. Считать, что теоретическая ско- рость осаждения частиц вдвое больше действительной.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.115, по предпоследней цифре – из табл. 5.116.

Таблица 5.115

Задача 57

Для обеспечения непрерывной работы очистных сооружений N отстойников со- единены параллельно в одной установке (рис. 5.49). Периодически подача сточных вод в каждый из отстойников прекращается для осуществления стадии удаления осадка. Таким образом, процесс (стадия) осаждения постоянно происходит в отстойниках, число которых равно N −1. Сточные воды, поступающие на очистку, содержат c0 твердой фа- зы. Содержание твердой фазы в воде в результате очистки снижается в k раз. Процесс разделения протекает при температуре среды в отстойниках t. Отстойники имеют фор- му прямоугольной призмы с размерами: длина L , ширина B , высота (глубина) H. Ра- бочий уровень среды в отстойниках при проведении в них стадии осаждения составляет α от H. При достижении толщины слоя осадка на днище отстойника, равной β от рабо- чего уровня среды, подачу сточных вод в данный аппарат прекращают, а затем проводят выгрузку осадка. Средняя пористость осадка (объемная доля пор в нем) ε. Материал осадка воду в себя не впитывает. За сутки в расчете на 1 м2 поверхности осаждения (для всех отстойников установки) подвергаетсяочистке Gс сточных вод. Плотность материала частиц твердой фазы в сточных водах ρ, форма частиц близка к сферической. Действи- тельнаяскорость осаждениячастицсоставляет γ оттеоретической.

202

А–А

Рис. 5.49. Схема установки для непрерывной очистки сточных вод (на примере двух параллельно соединенных отстойников):

1, 2 – отстойники; 3, 4 – задвижки в состоянии «открыто»; 5, 6 – задвижки в состоянии «закрыто»

Определить:

1)коэффициент очистки сточных вод в установке;

2)объемную производительность установки по очищенной воде;

3)массу осадка, удаляемого из одного отстойника после окончания стадии осаждения;

4)максимальный размер твердых частиц, содержащихся в очищенной воде, покидающей отстойник.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.117, по предпоследней цифре – из табл. 5.118.

Таблица 5.117

Задача 58

В реакторе через неподвижный слой зерен твердого реагента движется газ (рис. 5.50). Температура газа T, среднее избыточное давление его в реакторе Pизб. Плотность газа при нормальных условиях ρ0 . Фиктивная скорость потока газа в слое (скорость в расчете на полное поперечное сечение аппарата) w . Средний эк- вивалентный диаметр зерен реагента d , форма зерен близка к сферической. По- розность слоя реагента ε, его высота H. Диаметр реактора D. Коэффициент со- противления опорно-распределительного устройства реактора, отнесенного к фик- тивной скорости газа в аппарате, ξ. Динамическую вязкость газа принять равной вязкости воздуха при температуре T .

Рис. 5.50. Схема реактора с неподвижным слоем зернистого реагента:

1 – корпус; 2 – опорно-распределительное устройство; 3 – слой реагента

Определить:

1)массовый расход газа через реактор;

2)гидравлическое сопротивление слоя твердого реагента в нем с учетом сопро- тивления опорно-распределительной решетки.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.119, по предпоследней цифре – из табл. 5.120.

204

Таблица 5.119

Задача 59

В гравитационном проходном воздушном классификаторе (рис. 5.51) произво- дится разделение сыпучего материала на фракции.

взвесь мелких частиц в воздухе

исходный материал

воздух

крупная фракция

Рис. 5.51. Схема гравитационного проходного классификатора

205

При этом восходящий поток воздуха уносит частицы, объем которых не более Vч. Давление воздуха в классификаторе на P больше нормального барометрическо- го, его температура T. Корпус классификатора цилиндрический диаметром D.

Определить:

1)минимальный размер (эквивалентный диаметр) частиц в крупной фракции материала;

2)скорость воздуха в классификаторе в зоне разделения материала на фракции;

3)объемный расход воздуха через классификатор приведенный к нормаль- ным условиям.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.121, по предпоследней цифре – из табл. 5.122.

Таблица 5.121

Задача 60

В аппарате кипящего слоя (рис. 5.52) в псевдоожиженном состоянии находит- ся монодисперсный слой твердых частиц, форма которых близка к сферической.

Таблица 5.123

Задача 61

Нагнетательная система пневмотранспорта используется для вертикального перемещения твердого зернистого материала и его подсушки (рис. 5.53).

воздух

5

материал

потребителю

2

К

1

воздух

Рис. 5.53. Схема нагнетательной системы пневмотранспорта материала с его подсушкой:

1 – компрессор; 2 – калорифер (подогреватель воздуха); 3 – питатель; 4 – трубопровод; 5 – циклон

207

Скорость воздуха в зоне подачи материала в трубопровод составляет w, она в A раз больше скорости витания наибольших частиц. Избыточное давление воз- духа в данном месте трубопроводаPизб, а температура t. Внутренний диаметра тру- бопровода d.

Определить:

1)эквивалентный диаметр наибольших частиц, перемещающихся в системе пневмотранспорта;

2)объемный расход воздуха (приведенный к нормальным условиям) в трубо- проводе системы.

Частицы при расчетах принять сферическими.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.125, по предпоследней цифре – из табл. 5.126.

Таблица 5.125

Задача 62

В аппарате кипящего слоя (рис. 5.54) подвергается обработке зернистый мате- риал. Массовые доли фракций материала следующие: частиц диаметром от d1 до d2 – x 1 ; диаметром от d3 до d4 – x 3 ; диаметром от d2 до d3 – остальное. Пороз- ность псевдоожиженного слоя, рассчитанная для частиц среднего размера, равна ε. Плотность материала частиц ρт. Плотность газа, который проходит в аппарате че- рез зернистый слой, при нормальных условиях составляет ρ0 . Динамическая вяз- кость газа в A раз больше вязкости воздуха при одинаковых их температурах. Средняя температура газа в слое материала t , среднее давление близко к нор- мальному атмосферному. Высота псевдоожиженного слоя h. Аппарат имеет ци- линдрическую форму, его диаметр D.

Определить:

1)фиктивную скорость газа в аппарате;

2)состояние, в котором находятся наибольшие частицы в аппарате (непод- вижное, псевдоожиженное);

3)гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя;

4)массу материала в аппарате.

208

t

Рис. 5.54. Схема аппарата кипящего слоя:

1 – корпус; 2 – опорно-распределительное устройство; 3 – псевдоожиженный (кипящий) слой частиц

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.127, по предпоследней цифре – из табл. 5.128.

Таблица 5.127

Задача 63

Воздух, который поступает в сушилку кипящего слоя, имеет температуру t1 . В ре- зультате взаимодействия с материалом в слое температура воздуха снижается до t2 . Среднее давление в сушилке равно нормаль- ному барометрическому. Диаметр газораспре-

делительной решетки сушилки D. В сушилке подвергается сушке материал, наименьшие частицы которого имеют эквивалентный диа- метр d1 , а наибольшие d2 . Форма частиц близка к сферической, плотность их материа- ла ρт. Скорость газа в сечении газораспреде- лительной решетки в KV раз больше скорости начала псевдоожижения наибольших частиц. Для предотвращения уноса мелких частиц корпус сушильной камеры сушилки имеет форму конуса с уменьшенным поперечным се- чением снизу и переходящего в цилиндр

вверхней части (рис. 5.55). Скорость воздуха

вверхней части сушилки примерно в N раз меньше скорости витания наименьших частиц.

Определить:

1)объемные расходы воздуха на входе и выходе из сушилки;

2)диаметр верхней цилиндрической час- ти сушильной камеры (округлить до величи- ны, кратной 0,1 м);

3)действительную скорость воздуха в сече-

нии, граничащем с газораспределительной ре- шеткой сверху, приняв, что в этом сечении нахо- дятсячастицы, средний размер которых 0,8d2 .

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.129, по предпоследней цифре – из табл. 5.130.

Расчеты проводить, приняв следующие допущения:

1)плотность влажного воздуха на входе в слой равна плотности сухого воздуха;

2)плотность влажного воздуха на выходе из слоя на 1,5% меньше плотности сухого воздуха;

3)динамическая вязкость влажного воздуха равна динамической вязкости су- хого воздуха при одинаковых температурах.

Таблица 5.129

210