2. Программа модуля № 5

Роль гидромеханических процессов в химической техноло­гии. Классификация и характеристика неоднородных систем. Классификация гидромеханических процессов. Материальный баланс гидромеханических процессов.

Отстаивание. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Скорость осаждения и ее определение. Сопротивление среды, зависимость коэффициента сопротивле­ния от скорости. Критериальное уравнение движения твердой частицы в вязкой несжимаемой жидкости. Стесненное осаж­дение. Типы отстойных аппаратов для суспензий, эмульсий, пылей. Схема расчета отстойников.

Осаждение под действием центробежной силы. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Осадительное центрифугирование и цик­лонный процесс. Сравнение скорости гравитационного и цент­робежного осаждения. Модифицированный критерий Архимеда. Аппаратура для отстойного центрифугирования. Расход энергии на центрифугирование. Аппаратура для циклонных процессов. Гидроциклоны. Схемы расчетов аппаратов для центробежного осаждения.

Осаждение под действием сил электрического поля. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Способы ионизации газов. Скорость осаждения заряженных частиц. Типы электрофильтров. Расход энергии на проведение процесса. Схема расчета электроосадительной аппаратуры.

Фильтрование. Физическая сущность процесса и его применение в химической технологии. Фильтрование 'под действием перепада давления. Движущая сила, сопротивление и скорость процес­са. Основное кинетическое уравнение фильтрования. Режимы постоянного перепада давления и постоянной скорости. Фильтрование с забивкой пор фильтра. Фильтрующая аппа­ратура. Фильтры для пылей. Периодические и непрерывно действующие фильтры для суспензий. Схема расчета фильтру­ющих аппаратов.

Фильтрование под действием центробежной силы. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Скорость процесса центрифугирования и кинетическое уравнение процесса. Типы фильтрующих центри­фуг. Расход энергии на центрифугирование. Схема расчета центрифуг.

Выбор аппарата для разделения неоднородных систем. Методы ускорения и повышения эффективности процессов разделения неоднородных систем.

Перемешивание в жидкой среде. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Интенсивность и эффективность переме­шивания. Пневматическое, циркуляционное и механическое перемешивание. Типы механических мешалок. Перемешива­ние неньютоновских жидкостей. Получение эмульсий и сус­пензий в аппаратах с мешалками. Критериальная зависи­мость для выражения мощности механических мешалок через модифицированные критерии Эйлера и Рейнольдса. Схема расчета мешалок.

Псевдоожижение. Физическая сущность процесса и его применение в хими­ческой технологии. Гидродинамические основы процесса псевдоожижения. Параметры, характеризующие псевдоожиженный слой. Кривая псевдоожижения. Определение скоростей начала псевдоожижения и начала уноса. Виды структуры псевдоожиженного слоя. Перемешивание зернистого материа­ла и сжижающего агента в псевдоожиженном слое. Схемы расчетов аппаратов с псевдоожиженным слоем.

Повторить материал, изученный в предыдущем семестре:

Предмет гидравлики. Гидростатика и гидродинамика. Представление о жидкостях как о сплошных средах. Основные свойства жидкостей. Капельные, упругие, идеальные, ньютоновские и неньютоновские жидкости.

Гидростатика. Дифференциальное уравнение равновесия и распределения давления в покоящейся среде. Практические приложения основного уравнения гидростатики (закона Паскаля)*.

Гидродинамика: ее внутренняя, внешняя и смешанная задачи. Описание полей скоростей в стационарных и нестационарных потоках. Субстанциональная производная скорости. Гидродинамические режимы движения. Представление о гидродинамическом пограничном слое при течении по трубам и каналам и при обтекании тел. Структура турбулентного пограничного слоя; вязкий подслой. Основные уравнения гидродинамики: неразрывности (сплошности) потока; Навье-Стокса; Эйлера; материальный баланс потока. Гидродинамическое подобие.

Течение в трубах и каналах. Распределение скоростей по сечению прямой круглой трубы при ламинарном и турбулентном режимах.

Уравнение Бернулли для реальной и идеальной жидкости. Практическое приложение уравнения Бернулли. Принципы измерения скоростей и расходов жидкости дроссельными приборами и пневматическими трубками. Определение расходов при истечении жидкостей через отверстия и насадки.

Гидравлические сопротивления при течении жидкостей. Расчет потребного напора для перемещения жидкостей через систему трубопроводов и аппаратов.

Проектный расчет диаметра трубопроводов и аппаратов; выбор оптимальных значений скоростей потоков.

Влияние распределения потоков в аппаратах на ход процессов. Характеристика структуры потоков по распределению времени их пребывания в проточных аппаратах; дифференциальная и интегральная функции распределения времени пребывания; типовые модели структуры потоков: модели идеального вытеснения и идеального смешения, диффузионная, ячеечная и другие модели, определение их параметров и оценка адекватности модели объекту.

Основы гидродинамики двухфазных потоков.

Перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и сетям с помощью машин, повышающих давление.