- •Учебно-методические разработки для самостоятельной работы студентов по курсу «Теоретические основы защиты окружающей среды»
- •Часть I
- •Обезвоживание и методы очистки сточных вод
- •Введение
- •Глава 1. Основные законы термодинамики. Понятие энтропии как функции обесценивания энергии и стремления системы к хаосу
- •1.1 Понятие «энтропия». Принцип существования и возрастания энтропии
- •1.2. Энергоэнтропийная концепция аварийности и травматизма
- •1.3. Воздействие промышленного производства на природу. Ресурсосберегающая технология. Материальный баланс производства
- •1.4. Классификация основных процессов
- •1.5. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •1.5.1. Материальный баланс
- •1.5.2. Энергетический баланс
- •1.5.3. Интенсивность процессов и аппаратов
- •1.5.4. Определение основных размеров аппаратов
- •1.5.5. Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Классификация двухфазных систем
- •2.1. Методы обезвоживания
- •2.2. Формы связи воды с твердым телом. Энергия связи различных форм воды с твердым телом
- •2.3. Влагоудерживающая способность твердых тел. Влияние основных факторов на степень обезвоживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Отделение жидкости под действием механических методов
- •3.1. Обезвоживание кускового материала дренированием
- •3.1.1. Гидродинамика течения жидкости под влиянием собственного веса в порах осадка
- •3.2. Отстаивание под действием силы тяжести
- •3.2.1. Основные понятия. Классификация суспензий
- •3.2.2. Способы выражения и расчета концентрации твердого в пульпе
- •3.2.3. Исследование скорости расслоения суспензий I-го и II-го классов методом длинной трубки
- •3.2.4. Качественное описание процесса расслоения суспензий III и IV классов
- •3.2.5. Расчет удельной поверхности сгущения по методу Коу и Клевенжера
- •3.2.6. Расчет удельной поверхности по методу Кинча
- •3.2.7. Определение высоты сгустителя
- •3.2.8. Пример расчета сгустителя по методу Кинча
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Применение центробежной силы при обезвоживании
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Особенности применения гидроциклонов для обезвоживания
- •Порядок расчета гидроциклона.
- •4.3. Особенности применения центрифуг для сгущения суспензий
- •4.4. Основные закономерности разделения суспензий в осадительных центрифугах. Индекс производительности
- •4.5. Физические основы разделения суспензий в фильтрующих центрифугах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Фильтрование
- •5.1. Основные понятия. Классификация
- •5.2. Физические основы фильтрации с образованием осадка. Гидродинамика течения жидкости через пористые и зернистые слои
- •5.3. Основное уравнение фильтрации
- •5.4. Определение оптимальных условий работы фильтров. Экономически выгодный цикл фильтрации
- •5.5. Применение уравнения фильтрации. Определение удельного сопротивления осадка и его сжимаемости
- •5.6. Фильтровальные перегородки
- •5.7. Конструкции фильтров. Периодически и непрерывно действующие. Классификация. Фильтры, работающие под давлением. Вакуум-фильтры. Способы снятия осадка
- •5.8. Выбор и расчет фильтров
- •5.9. Схемы подсоединения вакуум-фильтров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Агрегирование
- •6.1. Теория процесса агрегирования. Механизмы встреч частиц друг с другом. Понятие о расклинивающем давлении Теория процесса агрегации
- •Два механизма соударения или встречи частиц
- •6.2. Три слагающие поверхностных сил (расклинивающего давления). Двучленный закон взаимодействия
- •6.3. Силы Ван-дер-Ваальса. Слагающие сил Ван-дер-Ваальса. Ван-дер-ваальсово взаимодействие между молекулами и конденсированными фазами Силы Ван-дер-Ваальса
- •Электромагнитная теория взаимодействия конденсированных фаз
- •6.4. Природа ионно-электростатических сил. Закономерность изменения их вглубь раствора
- •6.5. Гидратационная слагаемая поверхностных сил (расклинивающего давления)
- •6.6. Три механизма агрегирования: коагуляция, флокуляция, мостиковая флокуляция
- •6.7. Основные принципы селективной агрегации частиц
- •6.8. Характеристика применяемых высокомолекулярных синтетических флокулянтов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Абсорбция
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Равновесие при абсорбции
- •7.3. Материальный и тепловой балансы процесса
- •7.4. Скорость процесса
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Адсорбция
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Характеристики адсорбентов и их виды
- •8.3. Равновесие при адсорбции
- •8.4. Кинетика адсорбции
- •8.5. Десорбция
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Флотация
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Теоретические основы процесса флотации
- •9.3.Флотационные реагенты и их классификация
- •9.4. Механизм действия собирателей
- •9.5. Реагенты-депрессоры
- •9.6.Реагенты-активаторы
- •9.7. Реагенты-регуляторы среды
- •9.8. Реагенты-пенообразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Экстракция
- •10.1 Процессы экстракции в системах жидкость-жидкость
- •10.1.1. Общие сведения
- •10.1.2. Равновесие в системах жидкость - жидкость
- •10.1.3. Методы экстракции
- •10.2. Процессы растворения и экстракции в системах твердое тело - жидкость
- •10.2.1. Общие сведения
- •10.2.2. Равновесие и скорость выщелачивания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Сушка
- •11.1. Основные понятия. Параметры, подлежащие расчету
- •11.2. Равновесное содержание влаги при сушке. Кинетика сушки. Понятие о напряжении объема сушилки
- •11.3. Основные параметры влажного воздуха
- •11.5. Изображение процессов изменения состояния воздуха на j - X на диаграмме
- •11.6. Материальный и тепловой балансы сушки
- •11.7. Расчет удельных расходов воздуха и тепла на сушку
- •11.8. Расчет сушилки в случае частичной рециркуляции обработанного воздуха
- •11.9. Сушка топочными газами
- •11.10. Конструкции сушилок
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оглавление
- •Глава 1. Основные законы термодинамики. Понятие энтропии как функции обесценивания энергии и стремления системы к хаосу 6
- •Глава 2. Классификация двухфазных систем 41
- •Глава 3. Отделение жидкости под действием механических методов 50
- •Глава 4. Применение центробежной силы при обезвоживании 75
- •Глава 5. Фильтрование 86
- •Глава 6. Агрегирование 117
- •Глава 7. Абсорбция 144
11.5. Изображение процессов изменения состояния воздуха на j - X на диаграмме
Процессы
нагревания и охлаждения воздуха при
постоянном влагосодержании, т.е. в
условиях, когда воздух не находится в
контакте с сырым материалом на диаграмме
J
-
x
изображаются
прямыми линиями. Например, известно
начальное влагосодержание воздуха x0
и
его начальная температура t0,
или начальная относительная влажность.
На диаграмме J
- x
это
состояние изобразится точкой А,
которая является пересечением двух
п
Рис.11.5.Изображение
процессов сушки на J
- x
диаграмме: а - теоретическая сушилка;
б - действительная сушилка
Известна также температура воздуха (t1) на выходе из калорифера. Тогда процесс нагревания воздуха в калорифере изобразится на диаграмме J - x точкой В, которая является пересечением линий x0 и t1 =const . Поскольку каждой точке на диаграмме соответствуют четыре параметра влажного воздуха, а для построения процесса нагревания (отрезка АВ) необходимо знать только три параметра, то остальные параметры считывают с диаграммы.
Например, если для точки А были известны t0 и φ0, то из диаграммы находим другие два параметра: J0 и x0. Для точки В, зная только t1, легко считывают из диаграммы значения J1 и φ1.
При охлаждении воздуха из точки А возможно два варианта: когда tk > tp и когда tк < tp , где tp- температура точки росы.
В первом случае изображение процесса охлаждения ничем не отличается от изображения процесса нагревания. Точка В получается, как пересечение двух линий tk и x0. Во втором случае (tk < tp), когда линия х0 пересекается с линией φ=100%, воздух полностью насыщается паром и при дальнейшем его охлаждении из него конденсируется влага. Температура, соответствующая этому процессу, называется температурой точки росы. Конечное состояние воздуха в этом случае находится как точка пересечения линий tk’, и φ =100%. В этом случае, как видно из диаграммы, в конечном состоянии влагосодержание воздуха уменьшается до величины x1’. Остальные параметры находятся аналогично.
Поскольку при сгорании топлива в топках происходит не только нагревание воздуха, но и увеличение его влагосодержания за счет образования водяных паров при сгорании водорода, содержащегося в топливе (в некоторых случаях дают для интенсификации горения острый пар), то этот процесс на диаграмме J - x изображается прямой В, где точка В получается как пересечение линий tT=const и x2 =const, где x2 - влагосодержание в топочных газах на выходе из топки, а tT - их температура. В этом заключается особенность изображения процесса нагревания при применении топочных газов.
Ранее отмечалось, что в первом периоде сушки все подводимое, тепло расходуется только на испарение влаги, т.е. теплосодержание воздуха не изменяется, так как уменьшение члена CC.xt полностью компенсируется возрастанием члена xin(yp). Процесс без изменения теплосодержания называется адиабатическим. Этот процесс при J = const также называется теоретическим процессом сушки, т.к. нет излишних потерь тепла и изображается на диаграмме J - x линией J = const например, отрезками BС и В'С', где точка С' получена , как пересечение линий
J = const с tcк = const,
где tcк - температура газа, покидающего сушильную камеру.