107_2011
.pdfТаблица 5.130
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
t2 , °С |
|
60 |
|
50 |
|
56 |
46 |
|
52 |
50 |
|
44 |
|
54 |
48 |
58 |
d2 , мм |
|
1,5 |
|
1,8 |
|
2,0 |
2,4 |
|
2,5 |
3,0 |
|
3,2 |
|
2,8 |
2,2 |
3,6 |
ρт , кг/м3 |
|
2000 |
|
1350 |
|
1500 |
1550 |
|
2300 |
1850 |
|
1900 |
|
2250 |
1600 |
1400 |
N |
|
2,1 |
|
2,6 |
|
2,8 |
2,3 |
|
3,0 |
2,7 |
|
2,4 |
|
2,2 |
2,9 |
2,5 |
Задача 64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В аппарате с псевдоожиженным зернистым слоем (рис. 5.56) содержатся твер- |
||||||||||||||||
дые частицы диаметром от d1 |
до d2 . Средний диаметр частиц, |
рассчитанный в со- |
||||||||||||||
ответствии с их фракционным составом, |
в N раз больше диаметра наименьших |
|||||||||||||||
частиц. Фиктивная |
скорость |
воздуха через зернистый слой |
определяется как |
|||||||||||||
(w12 +w21 )ϕ, |
где w12 |
– скорость начала псевдоожижения наибольших частиц, м/с; |
||||||||||||||
w 21 – скорость витания наименьших частиц, м/с; |
ϕ – коэффициент. Плотность ма- |
|||||||||||||||
териала частиц ρт. Среднее давление в аппарате на |
P больше нормального ба- |
|||||||||||||||
рометрического. Температура воздуха, проходящего |
через слой, t. В расчете |
|||||||||||||||
на 1 м2 поперечного сечения в аппарате находится mS |
материала. Корпус аппара- |
та имеет поперечное сечение в форме квадрата со стороной a.
А–А
Рис. 5.56. Схема аппарата кипящего слоя: 1 – корпус; 2 – газораспределительная решетка; 3 – псевдоожиженный (кипящий) слой частиц
Определить:
1)число псевдоожижения для частиц среднего диаметра;
2)высоту псевдоожиженного слоя в аппарате;
3)массовый расход воздуха через аппарат;
4)гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя.
211
Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.131, по предпоследней цифре – из табл. 5.132.
Таблица 5.131
|
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|
|
||||||||||
d1 , мкм |
280 |
300 |
340 |
360 |
400 |
420 |
460 |
440 |
380 |
320 |
||
ϕ |
|
|
0,49 |
0,47 |
0,45 |
0,46 |
0,43 |
0,42 |
0,41 |
0,40 |
0,44 |
0,48 |
ρт , кг/м3 |
2830 |
2620 |
2310 |
1940 |
1450 |
860 |
990 |
1170 |
1600 |
2180 |
||
P, |
кПа |
10 |
16 |
11 |
14 |
20 |
6 |
15 |
8 |
18 |
12 |
|
mS , |
кг |
170 |
165 |
180 |
175 |
160 |
165 |
150 |
155 |
190 |
145 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.132 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|
|
||||||||||
d2 , мм |
1,20 |
1,30 |
1,40 |
1,50 |
1,60 |
1,25 |
1,35 |
1,45 |
1,55 |
1,65 |
||
N |
|
|
1,6 |
1,9 |
2,0 |
2,4 |
2,3 |
1,7 |
1,8 |
2,1 |
2,2 |
2,5 |
t, |
°C |
55 |
245 |
75 |
165 |
65 |
205 |
85 |
185 |
95 |
155 |
|
a, |
м |
|
0,50 |
0,70 |
0,85 |
0,60 |
0,80 |
0,75 |
0,90 |
1,10 |
0,65 |
0,55 |
Задача 65
Наименьшие частицы зернистого слоя переходят в аппарате из неподвижно- го состояния в псевдоожиженное при скорости w11 , наибольшие – при скорости в N раз большей. Аппарат работает при
фиктивной скорости воздуха в слое в KV раз превышающей скорость перехода частиц среднего размера (определенного по фракционному составу) из псевдо- ожиженного состояния в неподвижное. Среднефракционный размер частиц рас-
считы-вается как (d1 + d2 )ϕ, где d1 и d2 – эквивалентные диаметры наименьших
инаибольших частиц соответственно, м;
ϕ– коэффициент. Давление в аппарате на P ниже нормального барометрическо- го, средняя температура воздуха в нем T .
Плотность материала частиц ρт. Зерни- стый слой в неподвижном состоянии име-
ет высоту h0 . Аппарат имеет цилиндриче- скую рабочую и конусно-цилиндрическую сепарационную (для снижения уноса пы-
левой фракции) зоны (рис. 5.57). Высота |
Рис. 5.57. Схема аппарата кипящего слоя |
|
рабочей зоны примерно в два раза боль- |
с сепарационной зоной рабочей камеры: |
|
ше высоты зернистого слоя в псевдоожи- |
1 – газораспределительная камера; |
|
2 – рабочая камера; 3 – решетка; |
||
женном состоянии. |
||
А – рабочая зона; Б – сепарационная зона |
||
212 |
|
Определить:
1)действительную скорость воздуха в рабочей зоне аппарата (в расчете на по- розность частиц среднего размера);
2)высоту рабочей зоны аппарата (округлить до величины, кратной 0,05 м);
3)гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя
4)будет ли обеспечено в аппарате псевдоожиженное состояние наиболь- ших частиц.
Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.133, по предпоследней цифре – из табл. 5.134.
Таблица 5.133
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
w11 , м/с |
0,30 |
|
|
|
0,35 |
|
|
0,45 |
0,60 |
0,75 |
0,95 |
1,20 |
|
1,05 |
0,85 |
0,50 |
|||
ϕ |
|
0,45 |
|
|
|
0,55 |
|
|
0,46 |
0,54 |
0,47 |
0,52 |
0,48 |
|
0,51 |
0,49 |
0,53 |
||
P, кПа |
2,0 |
|
|
|
|
2,5 |
|
|
3,0 |
5,0 |
6,5 |
7,0 |
6,0 |
|
4,5 |
4,0 |
3,5 |
||
ρт , кг/м3 |
1300 |
|
|
1500 |
|
|
1650 |
2050 |
2150 |
2450 |
2700 |
|
2600 |
2300 |
1800 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.134 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
N |
|
3,5 |
|
|
|
|
2,6 |
|
|
3,4 |
2,7 |
3,3 |
2,8 |
3,2 |
|
2,9 |
3,1 |
3,0 |
|
KV |
|
2,5 |
|
|
|
|
4,2 |
|
|
2,7 |
3,0 |
4,0 |
3,8 |
3,2 |
|
2,8 |
3,6 |
3,4 |
|
T, |
К |
370 |
|
|
|
430 |
|
|
400 |
315 |
350 |
390 |
355 |
|
330 |
385 |
480 |
||
h0 , |
мм |
200 |
|
|
|
120 |
|
|
195 |
180 |
130 |
140 |
170 |
|
190 |
150 |
160 |
||
|
Задача 66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При испытаниях лабораторного фильтра за промежутки времени с момента |
||||||||||||||||||
начала опытов |
τ , τ |
, τ |
, τ |
4 |
и |
τ получено в расчете на 1 м2 |
фильтровальной пе- |
||||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
регородки V1 , V2 , V3 , V4 |
|
и V5 |
фильтрата. Перепад давлений в опытном фильтре |
||||||||||||||||
составлял Pо. |
Поверхность фильтрования промышленного фильтра F, перепад |
давлений в нем постоянен и равен Pп. Продолжительность стадии фильтрова- ния в промышленном фильтре τп. В опытном и промышленном фильтрах подвергаются разделению одинаковые суспензии при одной и той же темпера- туре. Фильтровальные перегородки в опытном и промышленном фильтрах оди- наковы и не забиваются в ходе процесса. Получаемый осадок несжимаемый и однородный.
Определить:
1)константы фильтрования для опытного фильтра (графическим путем);
2)объем фильтрата, получаемого в промышленном фильтре за один цикл его действия.
Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.135, по предпоследней цифре – из табл. 5.136.
213
Таблица 5.135
Показатель |
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0 |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
τ1 , |
с |
100 |
120 |
|
90 |
150 |
60 |
|
300 |
210 |
240 |
270 |
|
75 |
|
|||||||
τ2 , |
с |
200 |
240 |
|
180 |
300 |
120 |
|
600 |
420 |
360 |
540 |
|
150 |
|
|||||||
τ3 , |
с |
300 |
360 |
|
270 |
450 |
180 |
|
900 |
630 |
720 |
810 |
|
225 |
|
|||||||
τ4 , |
с |
400 |
480 |
|
360 |
600 |
240 |
|
1200 |
840 |
960 |
1080 |
|
300 |
|
|||||||
τ5 , |
с |
500 |
600 |
|
450 |
750 |
300 |
|
1500 |
1050 |
1200 |
1350 |
|
375 |
|
|||||||
V 104, м3/м2 |
100 |
210 |
|
59 |
45 |
67 |
|
170 |
120 |
78 |
145 |
|
152 |
|
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
104, м3/м2 |
193 |
402 |
|
113 |
86 |
129 |
|
331 |
231 |
150 |
273 |
|
300 |
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
104, м3/м2 |
282 |
590 |
|
163 |
125 |
188 |
|
500 |
342 |
218 |
388 |
|
441 |
|
|||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
104, м3/м2 |
367 |
767 |
|
200 |
160 |
242 |
|
580 |
451 |
279 |
506 |
|
572 |
|
|||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
104, м3/м2 |
446 |
934 |
|
244 |
193 |
290 |
|
603 |
543 |
345 |
581 |
|
703 |
|
|||||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pп, кПа |
200 |
220 |
|
190 |
160 |
140 |
|
150 |
170 |
180 |
240 |
|
210 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.136 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0 |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Pо , кПа |
40 |
50 |
|
60 |
70 |
80 |
|
85 |
75 |
55 |
45 |
|
65 |
|
||||||||
F, |
м2 |
0,40 |
2,20 |
|
2,80 |
0,60 |
1,80 |
|
3,40 |
0,80 |
1,40 |
4,00 |
|
1,00 |
||||||||
τп , |
ч |
6 |
10 |
|
16 |
24 |
36 |
|
48 |
30 |
8 |
20 |
|
12 |
|
|||||||
|
Задача 67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Промышленный нутч-фильтр с плоской фильтровальной перегородкой диамет- |
|||||||||||||||||||||
ром |
D (рис. 5.58) используется для фильтрования водной суспензии с объемной |
|||||||||||||||||||||
долей твердой фазы c. Температура сус- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
пензии при этом t. В результате фильт- |
|
|
|
|
|
|
|
суспензия |
|
|
|
|
||||||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
рования получается однородный несжи- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||
маемый осадок, объемная доля твердой |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
фазы в котором составляет ε. По оконча- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
||||||||
нии стадии фильтрования толщина слоя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
осадка на фильтровальной |
перегородке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
равна δ. Фильтровальная перегородка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
при фильтровании не забивается части- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
цами осадка. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||
|
При испытаниях |
опытного фильтра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
с площадью фильтровальной перегородки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
F за промежуток времени τ1 |
получено V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
фильтрата, за промежуток времени τ2 – |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
фильтрат |
|
|
|
||||||||||||
V2 фильтрата. Опытный фильтр работал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рис. 5.58. Схема нутч-фильтра, работающего |
||||||||||||||||||||||
при перепаде давлений в n раз меньше, |
||||||||||||||||||||||
чем промышленный. При этом в опытном |
|
|
|
под избыточным давлением: |
|
|
|
|||||||||||||||
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – опорная решетка; |
||||||||||||||||||||||
фильтре использовались такие же, как |
|
|
4 – фильтровальная ткань; 5 – осадок |
|||||||||||||||||||
214 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и в промышленном, фильтровальная перегородка и суспензия. Температура сус- пензии при проведении опытов составляла tо.
Определить:
1)объем суспензии, перерабатываемой в промышленном фильтре за один тех- нологический цикл;
2)полное время (продолжительность) технологического цикла при условии, что время стадии фильтрования в нем составляет примерно α.
Продолжительность технологического цикла округлить с запасом до величи- ны, кратной 5 мин.
Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.137, по предпоследней цифре – из табл. 5.138.
Таблица 5.137
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|||||||||||
D, |
м |
0,45 |
0,85 |
1,25 |
0,65 |
1,05 |
0,55 |
0,75 |
0,95 |
0,60 |
1,00 |
|
t, °C |
46 |
41 |
26 |
21 |
51 |
36 |
24 |
39 |
29 |
34 |
||
δ, мм |
46 |
59 |
51 |
64 |
61 |
54 |
49 |
66 |
69 |
56 |
||
F, |
дм2 |
1,0 |
1,2 |
0,8 |
1,1 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
0,9 |
0,7 |
1,1 |
|
n |
|
1,25 |
1,30 |
1,40 |
1,50 |
1,60 |
1,70 |
1,75 |
1,80 |
1,90 |
2,00 |
|
α, |
% |
77 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
85 |
86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.138 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|||||||||||
c 103, м3/м3 |
19 |
24 |
16 |
20 |
15 |
18 |
13 |
21 |
25 |
11 |
||
ε, м3/м3 |
0,73 |
0,67 |
0,64 |
0,69 |
0,62 |
0,66 |
0,63 |
0,70 |
0,65 |
0,61 |
||
τ1 , |
с |
120 |
150 |
90 |
180 |
210 |
120 |
150 |
180 |
210 |
90 |
|
τ2 , |
с |
240 |
300 |
180 |
360 |
420 |
360 |
450 |
540 |
630 |
270 |
|
V , |
см3 |
209 |
47 |
63 |
80 |
125 |
200 |
50 |
76 |
110 |
160 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V , |
см3 |
398 |
88 |
117 |
154 |
243 |
571 |
132 |
216 |
307 |
449 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tо, °C |
20 |
25 |
20 |
25 |
20 |
25 |
20 |
25 |
20 |
25 |
Задача 68
В результате испытаний опытного фильтра получены значения сопротивле- ния фильтровальной перегородки Rфп и удельного сопротивления осадка rо. Про- мышленный горизонтальный дисковый фильтр (рис. 5.59) работает при перепаде давлений P и используется для разделения водной суспензии с относительной объемной долей твердой фазы C . Материал твердой фазы и ее дисперсный состав одинаковы в суспензиях в опытном и промышленном фильтрах. Температура сус- пензии в промышленном фильтре t. В промышленном фильтре на валу установ- лено N фильтровальных элементов (дисков) диаметром D. Диаметр пустотелого вала, на котором закреплены диски, d. В опытном и промышленном фильтре
215
применяют одинаковые фильтровальные перегородки. Подача суспензии в про- мышленный фильтр прекращается при достижении толщины слоя осадка на по- верхностях фильтрования δ. Объемная доля пор в осадке составляет ε. Суммарное время промывки и проведения вспомогательных операций составляет примерно ϕ от полного времени производственного цикла фильтра. Получаемый при фильтро- вании осадок однородный и несжимаемый. Принять, что в ходе фильтрования пе- регородка сопротивление не изменяет.
Рис. 5.59. Схема дискового фильтра, работающего под избыточным давлением:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – пустотелый вал; 4 – диски; 5 – фильтровальная ткань; 6 – коллектор подачи суспензии
Определить:
1)объем фильтрата, который отводится из промышленного фильтра за один производственный цикл;
2)продолжительность производственного цикла (округлить с запасом до вели- чины, кратной 10 мин).
Продолжительностьтехнологическогоциклаокруглитьсзапасомсточностью5 мин. Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.139,
по предпоследней цифре – из табл. 5.140.
Таблица 5.139
|
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||||
|
|
|
|
|
||||||||||
Rфп 10–11, м–1 |
10 |
12 |
20 |
15 |
30 |
32 |
8 |
24 |
7 |
16 |
||||
rо 10–15, м–2 |
10 |
25 |
8 |
12 |
16 |
20 |
18 |
22 |
11 |
24 |
||||
|
3 |
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c 10 , |
|
|
|
12 |
15 |
13 |
16 |
14 |
17 |
18 |
21 |
19 |
20 |
|
м3 |
жидкости |
|||||||||||||
N, |
шт. |
|
|
10 |
24 |
12 |
8 |
14 |
6 |
16 |
20 |
15 |
18 |
|
δ, |
мм |
|
|
7 |
14 |
8 |
13 |
11 |
12 |
6 |
10 |
15 |
9 |
|
ϕ, |
% |
|
|
|
20 |
22 |
18 |
19 |
21 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
216
Таблица 5.140
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
P, кПа |
310 |
270 |
260 |
250 |
240 |
230 |
210 |
300 |
290 |
280 |
|
t, °C |
80 |
30 |
75 |
35 |
70 |
40 |
65 |
50 |
60 |
25 |
|
D, м |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
1,4 |
1,5 |
1,3 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
|
d, мм |
80 |
80 |
80 |
120 |
120 |
120 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
ε, м3/м3 |
0,32 |
0,34 |
0,37 |
0,29 |
0,38 |
0,33 |
0,39 |
0,31 |
0,30 |
0,35 |
Задача 69
Камерный рамно-плиточный фильтр-пресс (рис. 5.60) имеет N прямоугольных рам со следующими внутренними размерами: ширина B ; высота H; толщина δ.
Рис. 5.60. Схема рамно-плиточного фильтра-пресса:
1 – плиты; 2 – рамы; 3 – фильтровальные перегородки (ткань); 4 – каналы подвода суспензии; 5 – каналы отвода фильтрата
В фильтр на разделение поступает водная суспензия с содержанием твердой фазы c0 . В результате фильтрования получают осадок с объемной долей пор в нем ε и фильтрат, содержание твердой фазы в котором ничтожно мало. Стадия фильтрования проводится при перепаде давлений в фильтре P и температу- ре t. При этом за время τ происходит полное заполнение рам осадком. Промывка осадка осуществляется при перепаде давлений в фильтре Pп , промывная вода имеет температуру tп. Время стадии промывки составляет α от τ. Плотность ма- териала твердой фазы суспензии ρ. Сопротивление фильтровальной перегородки пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением слоя осадка. Осадок несжи- маемый и однородный.
Определить:
1) объем фильтрата, получаемый за один технологический цикл;
217
2)массу осадка (в пересчете на абсолютно сухой), выгружаемого в конце цикла из фильтра;
3)количество воды (объем), используемой на промывку 1000 кг сухого осадка. Продолжительностьтехнологическогоциклаокруглитьсзапасомсточностью5 мин. Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.141,
по предпоследней цифре – из табл. 5.142.
Таблица 5.141
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|||||||||||
N |
|
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
15 |
16 |
18 |
20 |
|
δ, |
мм |
30 |
48 |
35 |
60 |
65 |
32 |
50 |
55 |
40 |
45 |
|
ε, м3/м3 |
0,38 |
0,27 |
0,36 |
0,30 |
0,29 |
0,35 |
0,32 |
0,34 |
0,37 |
0,31 |
||
t, °C |
60 |
55 |
50 |
45 |
40 |
35 |
25 |
20 |
30 |
27 |
||
τ 10–4, с |
1,1 |
1,5 |
2,0 |
2,8 |
4,1 |
5,0 |
5,7 |
6,5 |
7,2 |
8,6 |
||
Pп, кПа |
200 |
240 |
230 |
170 |
190 |
160 |
180 |
220 |
210 |
250 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.142 |
||
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
Показатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
|
|
|||||||||||
B, |
см |
40 |
40 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
75 |
75 |
80 |
|
H, |
см |
40 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
70 |
75 |
80 |
80 |
|
c |
103, м3/м3 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P, кПа |
800 |
620 |
710 |
660 |
740 |
515 |
425 |
560 |
400 |
380 |
||
tп, °С |
80 |
50 |
70 |
40 |
60 |
55 |
35 |
65 |
45 |
75 |
||
α, |
% |
20 |
26 |
21 |
27 |
22 |
25 |
28 |
24 |
29 |
23 |
|
ρ, кг/м3 |
1810 |
2620 |
1550 |
1260 |
1190 |
1380 |
1500 |
1640 |
1570 |
1740 |
Задача 70
В промышленный фильтр периодического действия плунжерным насосом по- дается водная суспензия (рис. 5.61), температура которой t. В фильтре в расчете на 1 м3 фильтрата получается xо осадка. Удельное объемное содержание твердой фа- зы в осадке ε. Плотность материала твердой фазы, входящей в состав суспензии, ρ. Поверхность фильтрования промышленного фильтра F. Подача суспензии в фильтр прекращается при достижении в нем перепада давлений P .
Предварительно с целью определения сопротивлений фильтровальной перего- родки и удельного сопротивления осадка были проведены лабораторные испытания опытного фильтра. В опытном фильтре были использованы фильтровальная пере- городка и осадок, идентичные перегородке и осадку в промышленном фильтре. При фильтровании воды через чистую фильтровальную перегородку расход ее со- ставлял Q1 , при фильтровании воды через намытый заранее слой осадка толщиной 10 мм расход ее составлял Q2 . Испытания проводились при перепаде давлений в опытном фильтре Pо. Температура модельного фильтрата (воды) составляла tо. Площадь фильтрования опытного фильтра равна Fо. Скорость фильтрования в про- мышленном фильтре численно равна скорости фильтрования в опытном фильтре, которая достигалась в нем при использовании чистой фильтровальной перегородки.
218
Рис. 5.61. Схема подачи суспензии в фильтр плунжерным насосом: 1 – фильтр; 2 – плунжерный насос
Определить:
1)объемную производительность насоса, подающего суспензию в промышлен- ный фильтр;
2)массу осадка (в пересчете на сухой), который накапливается в фильтре за один цикл;
3)продолжительность стадии фильтрования.
При расчетах принять: осадок однородный и несжимаемый; фильтровальная перегородка в течение стадии фильтрования собственное сопротивление не меняет.
Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.143, по предпоследней цифре – из табл. 5.144.
Таблица 5.143
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
t, °C |
35 |
38 |
45 |
40 |
32 |
55 |
50 |
42 |
47 |
52 |
|
ε, м3/м3 |
0,70 |
0,72 |
0,68 |
0,69 |
0,65 |
0,66 |
0,67 |
0,64 |
0,63 |
0,60 |
|
F, м2 |
2,0 |
7,5 |
4,0 |
1,5 |
6,0 |
4,5 |
8,0 |
3,5 |
10,0 |
2,5 |
|
Q 107, м3/с |
12 |
8 |
9 |
10 |
11 |
14 |
13 |
7 |
15 |
6 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q 108, м3/с |
24 |
10 |
15 |
20 |
16 |
20 |
12 |
8 |
25 |
9 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P, кПа |
820 |
770 |
720 |
670 |
620 |
570 |
530 |
480 |
430 |
510 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.144 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Показатель |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
Вариант |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x0 103, м3/м3 |
12 |
13 |
15 |
16 |
20 |
21 |
19 |
18 |
17 |
14 |
|
ρ, кг/м3 |
2050 |
1150 |
1650 |
1500 |
1300 |
1900 |
1750 |
1400 |
1600 |
1950 |
|
Pо , кПа |
30 |
32 |
35 |
45 |
50 |
48 |
42 |
53 |
40 |
28 |
|
tо, °С |
20 |
25 |
22 |
20 |
25 |
23 |
20 |
25 |
22 |
20 |
|
F 103, м2 |
11 |
10 |
9 |
8 |
12 |
9 |
11 |
8 |
12 |
10 |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
219 |
Задача 71
Для очистки газа от пыли используется группа из N параллельно соединен- ных циклонов НИИОГАЗ типа ЦН (рис. 5.62).
газ на очистку |
|
2 |
|
3 |
|
|
|
очищенный газ |
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
4 |
пыль
5
Рис. 5.62. Схема группы циклонов (на примере четырех циклонов): 1–4 – циклоны; 5 – бункер-пылесборник
Диаметр корпуса каждого из циклонов D. Потери напора газа в группе циклонов H . Угол наклона входных патрубков циклонов α. Корпусы цикло- нов по длине нормальные Н или укороченные У. Поступающий на очистку газ имеет температур t. Запыленность газа на входе в циклоны составляет C (в расчете на 1 м3 газа при нормальных условиях). Плотность газа при нор- мальных условиях ρ0 . Очистка ведется при давлении в циклонах, близком к атмосферному. Коэффициент очистки газа в циклонах η. Гидравлическое сопротивление группы циклонов на 40% больше сопротивления одиночно- го циклона (из-за дополнительного сопротивления соединительных трубо- проводов).
220