1.5 Приклад рішення

Вода транспортується по трубопроводу d=38^х3 мм в бак, який знаходиться на висоті H=12 м відносно насоса. На трубопроводі є вентиль, два повороти. Визначити втрати напору і вибрати насос, якщо масові витрати води G = 4000 кг/год, температура води t=20˚С, довжина трубопроводу l=46 м.

Рішення

Визначають швидкість руху води із рівняння витрат

, кг/с

Густину і кінематичну в’язкість води визначають за допомогою таблиці 1, при температурі t=20˚С, тоді =998 кг/м³, ν = 1,01 ·10 ^-6 м²/с.

Площа поперечного перерізу , м²

Внутрішній діаметр труби

, м

Швидкість руху води

Число Рейнольдса

Re ≥ 10000 – турбулентний режим

Коефіцієнт тертя

Втрати напору в трубопроводі

Коефіцієнт опору вентиля (таблиця 2).

Коефіцієнт опору повороту під кутом 90º (таблиця 2).

Об’ємні витрати води

За об’ємними витратами і втратами напору в трубопроводі, за допомогою таблиці 3, вибирають насос Х8/18, який має продуктивність Q=0,0024 м³/с і напір Н=18 м.

Частина 2. гідромеханічні процеси

2.1 Теми модуля і їх зміст

Осадження	Характеристика неоднорідних систем. Гравітаційне осадження. Сили, що діють під час осадження. Розрахунок швидкості осадження частинок. Визначення продуктивності і розмірів відстійників. Осадження в полі відцентрової сили. Фактор розділення. Визначення швидкості осадження. Схеми відстійних центрифуг, циклонів.
Фільтрування	Рушійна сила процесу. Тип, режим фільтрування. Теорія фільтрування. Відцентрове фільтрування. Характеристика фільтрувальних перегородок і осадів. Швидкість фільтрування в центрифугах. Будова, принцип дії, розрахунок фільтрів та фільтрувальних центрифуг.
Перемішування	Перемішування в рідких середовищах. Механічне перемішування. Основні типи мішалок. Витрата енергії під час механічного перемішування. Перемішування високов’язких та пластичних середовищ. Пневматичне перемішування. Оцінка ефективності перемішування.
Мембранні процеси розділення	Загальні відомості. Теоретична основа процесів зворотного осмосу, ультрафільтрації і мікрофільтрації. Характеристика мембран. Апарати для мембранних методів розділення.

2.2 Тести

При відповіді на запитання тестів необхідно враховувати, що правильних відповідей може бути кілька.

1) Неоднорідна система – це:

а) система, яка складається з двох фаз, які мають поверхню розділу;

б) система, яка складається з двох фаз, які не мають поверхні розділу.

2) Суспензія – це неоднорідна система, яка складається з двох фаз:

а) рідина + рідина;

б) рідина + газ;

в) рідина + тверді частинки.

3) Туман – це неоднорідна система, яка складається з двох фаз:

а) рідина + рідина;

б) газ + рідина.

4) Для розділення неоднорідних систем використовують:

а) осадження, фільтрування;

б) мембранні процеси.

5) Рушійна сила процесу осадження: а) відцентрова сила; 6) сила тиску; в) різниця густин дисперсної фази і дисперсійного середовища.

6) Рушійна сила процесу фільтрування:

а) сила тяжіння;

б) різниця тисків до і після фільтрувальної перегородки.

7) На швидкість осадження впливає:

а) густина, розмір і форма частинок;

б) атмосферний тиск;

в) густина і в'язкість середовища.

8) Для прискорення процесу осадження необхідно:

а) зменшити в'язкість середовища;

б) збільшити в'язкість середовища;

в) збільшити розмір частинок;

г) зменшити розмір частинок.

9) Коагуляцію використовують для:

а) збільшення розміру частинок;

б) зменшення розміру частинок.

10) До коагулянтів відносяться:

а) желатин, пектин;

б) бентоніт;

в) спирт;

г) вода.

11) Процес осадження характеризують числами гідродинамічної подібності:

а) число Рейнольдса Re;

б) число Архімеда Ar;

в) число Ейлера Е_u;

г) число гомохронності Но.

12) Швидкість осадження при ламінарному режимі осадження визначають за рівнянням

а)

б)

в)

13) Граничні значення числа Re для режимів осадження:

а) ламінарний;

б) перехідний;

в) турбулентний.

14) Запишіть послідовність розрахунку швидкості осадження:

а) розрахунок ω_ос;

б) розрахунок Rе;

в) розрахунок Ar.

15) Розділення неоднорідних систем під дією гравітаційного поля проводять:

а) в фільтрах;

б) в центрифугах;

в) у відстійниках.

16) На продуктивність відстійного апарата впливає:

а) швидкість осадження;

б) висота відстійника;

в) вільна поверхня відстійника.

17) Величина відцентрової сили залежить від:

а) маси і радіуса обертання частинки;

б) атмосферного тиску;

в) частоти обертання.

18) Фактор розділення показує:

а) у скільки разів відцентрова сила більша від сили тяжіння;

б) у скільки разів маса частинок більша від маси рідини.

19) Відстійні центрифуги мають:

а) суцільні стінки барабана;

б) перфоровані стінки барабана.

20) На витрату енергії при механічному перемішуванні в найбільшому ступені впливає:

а) діаметр мішалки;

б) число обертів мішалки;

в) густина і в'язкість середовища.

21) Для перемішування пластичних мас та середовищ з великою в'язкістю використовують мішалки:

а) пропелерні, турбінні;

б) стрічкові;

в) шнекові, якірні.

22) Тиск газу в барботері залежить від:

а) швидкості газу в барботері і тиску над поверхнею перемішуваної рідини;

б) густини рідини і глибини занурення;

в) кількості отворів у барботері.

23) Запишіть послідовність розрахунку витрат енергії при механічному перемішуванні рідких середовищ:

а) Розрахунок N;

б) Визначення Eu_м=f(Re_м);

в) Розрахунок Re_м.

24) Рушійною силою процесу фільтрування є:

а) сила тяжіння;

б) різниця тисків до і після перегородки;

в) гідростатичний тиск;

г) динамічний напір.

25) Фільтрування – це процес відокремлення зовнішньої рідкої фази від:

а) рідини;

б) газу;

в) твердих частинок.

26) Швидкість фільтрування залежить від

а) поверхні фільтрування;

б) рушійної сили;

в) об'єму отриманого фільтрату;

г) опору фільтрувальної перегородки;

27) Відцентровий насос забезпечує режим фільтрування а) з постійною швидкістю фільтрування; б) з постійною різницею тисків; в) із змінною швидкістю і різницею тисків.

28) Фільтрування з утворенням осаду можливе коли

а) розміри частинки більші за діаметр пор фільтрувальної перегородки;

б) розміри частинки менші за діаметр пор фільтрувальної перегородки;

29) Фільтрування із закупоркою капілярів можливе коли

а) розміри частинки більші за діаметр пор фільтрувальної перегородки;

б) розміри частинки менші за діаметр пор фільтрувальної перегородки;

30) Вставте пропущену величину в основному рівнянні фільтрування

(V+V₁)² = K…( + ₁):

а) F ;

б) D;

в) D ²;

г) F ².

31) Константа К основного рівняння фільтрування характеризує

а) об'єм фільтрату, який проходить через перегородку;

б) властивості фільтрату, перегородки і рушійну силу фільтрування;

в) об'єм фільтрату, який необхідно профільтрувати, для того, щоб утворився осад, опір якого в 2 рази більший за опір фільтрувальної перегородки;

г) об'єм фільтрату, який необхідно профільтрувати, для того, щоб утворився осад, опір якого дорівнює опору фільтрувальної перегородки;

д) об'єм фільтрату, який необхідно профільтрувати, для того, щоб швидкість фільтрування зменшилась у 2 рази;