Контрольные вопросы

1. Насосы. Определение.

2. Классификация насосов.

3. За счет чего создается давление в центробежных насосах?

4. Каким образом возникает разность давлений в объемных насосах?

5. Перечислить основные параметры насосов.

6. Что такое подача насоса?

7. Физический смысл напора, создаваемого насосом.

8. Расчетное уравнение полезной мощности насоса.

9. Что характеризует коэффициент полезного действия насоса?

10. Что больше: мощность на валу или мощность, потребляемая двигателем насоса?

11. Почему установочная мощность двигателя должна быть больше номинальной?

12. Какое уравнение является базовым для вывода расчетного выражения полного напора насоса?

13. Уравнение для расчета полного напора насоса.

14. Движущая сила процесса всасывания насоса.

15. Чему может быть равна теоретическая высота всасывания насоса при перекачивании жидкостей из открытых резервуаров?

16. Каким образом влияет температура перекачиваемой жидкости на высоту всасывания?

17. Может ли быть отрицательной величина всасывания насоса?

18. Причина возникновения кавитации.

19. Симптомы и последствия кавитации.

20. Схема центробежного насоса.

21. Назначение многоступенчатого насоса.

22. Почему центробежный насос должен быть залит перед пуском перекачиваемой жидкостью?

23. Законы пропорциональности центробежных насосов.

24. Что называют характеристиками насосов?

25. Дать универсальную характеристику центробежного насоса.

26. Дать совмещенную характеристику центробежного насоса и сети.

27. При наличии нескольких насосов каким образом можно увеличить производительность насосной установки?

28. При наличии нескольких насосов каким образом можно увеличить напор?

29. Как строятся графические характеристики центробежного насоса?

30. Схема поршневого насоса простого действия.

31. Зависит ли производительность поршневого насоса от напора?

32. Способы улучшения равномерности подачи поршневых насосов.

33. Цель лабораторной работы.

34. Схема лабораторной установки.

Литература

А.Г.Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии, - М.: Химия, 1971, с.131–144.

Лабораторная работа №5 определение констант процесса фильтрации

ВВЕДЕНИЕ

Объем фильтрата V, полученный за промежуток времени с единицы поверхности фильтра, пропорционален разности давлений Р и обратно пропорционален вязкости фильтрата и общему сопротивлению осадка R_ОС и фильтровальной перегородки R_Ф.П.. В дифференциальной форме это можно написать так:

, (5.1)

где  – продолжительность фильтрования, с; S – поверхность фильтрования, м².

Величина – называется скоростью фильтрования (5.2).

Движущей силой процесса фильтрования служит разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки. Эта разность может быть создана:

а) слоем самой суспензии, налитой на фильтр;

б) подачей суспензии на фильтр под давлением (например, в фильтрпрессах давление достигает 12 атм);

в) создание вакуума под фильтрующей перегородкой (в промышленных вакуум-фильтрах вакуум составляет 600–660 мм.рт.ст.). Величину R_ФП в процессе фильтрования в первом приближении можно принимать постоянной, пренебрегая некоторым его увеличением вследствие, проникания в поры перегородки новых твердых частиц. R_ОС с увеличением количества осадка изменяется от нуля до максимального значения в конце процесса.

Учитывая пропорциональность объемов осадка и фильтрата, обозначим отношение объема осадка к объему фильтрата x₀. Тогда объем осадка будет равен х₀ V. Вместе с тем объем осадка равен h_ОС S, где h_ОС – высота слоя осадка. Следовательно,

Отсюда

(5.3)

Сопротивление слоя осадка можно выразить равенством:

(5.4)

где r₀ – удельное объемное сопротивление слоя осадка – характеризует сопротивление потоку жидкой фазы равномерным слоем осадка толщиной 1 м.

Подставив значение R_ОС в уравнение (5.1), получим:

(5.5)

Уравнение (5.5) называется основным дифференциальным уравнением фильтрования. При интегрировании этого уравнения необходимо принимать во внимание условия процесса фильтрования, который может протекать:

а) при постоянной разности давлений;

б) с постоянной скоростью фильтрования;

в) при постоянных Р и W, при переменных Р и W.

При применении вакуум–насосов и компрессоров фильтр присоединяют к вакуум–ресиверу сжатого воздуха и проводят фильтрование при постоянной P. Для вакуум–насосов в производственных условиях Р находится в пределах 5–9 Н/см². Скорость фильтрования непрерывно уменьшается вследствие возрастания толщины осадка и увеличения его сопротивления.

Если при фильтровании применяют поршневой насос, процесс протекает с постоянной скоростью (определяемой производительностью насоса), при возрастающей разности давлений Р, увеличивающейся с увеличением толщины осадка. В случае использования центробежного насоса Р и W изменяется непрерывно.

Фильтрование под действием гидростатического давления суспензии в производственных условиях применяется сравнительно редко.

Уравнение (5.5) берется в основу технологического расчета промышленного фильтра любой конструкции. Целью этого расчета является определение необходимой поверхности фильтрования S при заданной производительности фильтра или определение действительной производительности фильтра, имеющего известную поверхность S. Для этого должны быть известны величины х₀, r₀, R_Ф.П., которые называются постоянными в уравнении фильтрования или константами фильтрования. Существуют различные способы определения х₀, r₀, R_Ф.П.

Для осадков, встречающихся в химических производствах и состоящих, как правило, из частиц размером не менее 100 мк, эти величины находят экспериментально.

В данной работе рассматривается один из способов опытного определения констант фильтрования для фильтрования при постоянной разности давлений. Этот способ отличается большой точностью получаемых результатов.

При P=const и неизменной температуре для фильтра данной конструкции и выбранной фильтровальной перегородки все входящие в уравнение (5.5) величины, за исключением V и , постоянны. Проинтегрируем это уравнение в пределах от 0 до V и от 0 до :

(5.6)

или

Разделим обе части уравнения на , получим

(5.7)

Преобразуем уравнение (5.7) к виду

, (5.8)

где (5.9)

(5.10)

При P = const и t = const все величины, входящие в правые части равенств (5.9) и (5.10), постоянны. Поэтому значения М и N также постоянны и уравнение (5.8) является уравнением прямой, наклоненной к горизонтальной оси под углом, тангенс которого равен М, и отсекающей на вертикальной оси отрезок N (рис.5.1).

Из уравнения (5.9) и (5.10) следует:

(5.11)

(5.12)

Величину х₀ находят в результате непосредственного измерения объемов осадка и фильтрата.