ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені 5В073000- «Құрылыс материалдары бұйымдары және құрылымдарының өндірісі» мамандығы үшін процестер мен аппараттар-2

Дәріс жоспары.

1. Сүзгілер түрлерінің тәсімдері.

2. Нутч-сүзгі. Пресс-сүзгі. Вакуум-сүзгілер: таспалы вакуум-сүзгі, барабанды сүзгі.

3. Сүзгілерді есептеу: сүзу уақыты, жылдамдығы және өнімділігі.
Нутч – сүзгілер. Вакуумда немесе қысым астында мерзімді жұмыс істейтін өте қарапайым сүзгілер жатады. Мұндай сүзгілер де сүзіндіоның ауырлық күшінің бағыттары бірдей болады. Олар цилиндр немесе тіктөртбұрыш пішінді тік аппарат болып жасалынады. Суспензия жоғарыдан құйылады да, сүзінді вакуум немесе қысым әсерінен сүзгі бөгеттерінен өтеді.Сығылған ауа бергенде аппаратта артықша қысым пайда болады. Сүзгі бөгетінің бетінде пайда болған тұнба, жуылғаннан соң қол күшінің жәрдемімен аппараттан шығарылады. 5.10- суретте 3 атм. Көп емес қысым астында жұмыс ісьтейтін нуту-сүзгінің құрылымы көрсетілген.

Мұндай сүзгілердің жиаметрлері 1 м, ал көлемі 0,5 м³ дейін болады. Артықшылықтары: Тұнбаның біркелкі және толық жуылуы.

Кемшіліктері: 1 м² сүзу бетіне сәйкес келетін сүзгінің алатын орнының салыстырма ауданы көп. Қазіргі кезде нутч- сүзгілер аз өнімділікті өндірістерде кеңінен қолданылады.

Сүзгі- престер. Қысым астында мерзімді әрекетте жұмыс істейтін сүзгілерге тік рамалы сүзгі-престер жатады. Мұндай сүзгілерде сүзіндінің және оның ауырлық күшінің бағыттыр бір-біріне перпендикуляр болады.Сүзгi-пресс бiрiнен кейiн бiрi тiзбектелiп орнатылған тақталар (плиталар) 1 және 2 рамалардын құралған. Олар екi жағынан екi параллель таяныш стержендерге 3 бекiтiледi. Тақталар мен рамалар арасындағы сүзгi маталары (бөгеттерi) қойылады. 6 рамалар мен тақталар, жылжитын тақтамен 5, қозғалмайтын тақта 4 арасын роликтерi бар гидравликалық механизм жәрдемiмен тұмшалап (саңылаусыз) қысылады. Суспензия құбыр 7 арқылы, ал жуатын су құбыр 8 арқылы берiледi. Құбырлар 7 және 8 қозғалмайтын тақтада 4 орналасады да, тақталар сұйық шүмек 9 арқыы шығарылады.

Өндірісте тұнбаны гидравликалық және механикалық тәсілдермен түсіргенде рамалар мен тақталарды жылжытпай, тұнбаны су ағынымен суспензия күйінде шығарады. Механикалық тәсілде сүзгіге орнатылған қайырмалы дөңгелек тік рамалар жәрдемімен түсіріледі.

Тақталардың беттерiнiң шеттерi тегiс 1, ал ортасы науалы бұдыр 2 болып жасалынған. Олар сүзгi бөгеттермен 3 жабылған және олардың сүзiндiге және жуатын сұйыққа арналған шүмектерi бар. Тақталар мен рамаларда суспензия және жуатын сұйық өтетiн 5 және 6 тесiктер жасалған. Сүзгi бөгеттерiнде де дәл осы тесiктерге сәйкес келетiн тесiктер болады.

Тақталы-рамалы сүзгi-престiң жұмыс iстеу тәсiмi көрсетiлген. Сүзу кезеңiнде суспензия үлкен қысыммен орта канал 1 және каналдар 2 арқылы екi жағынан сүзгi бөгеттермен және раманың iшкi бетiмен 5 шектелген кеңiстiкке 3 берiледi. Сүзiндi екi сүзгi бөгетiнен бiрдей өтiп, канал 6 және шүмек 7 арқылы шығарылады. Бұл кезде барлық тақталардың 4 шүмектерi 7 ашық болады. Кеңiстiк 3 тұнбаға толған соң, суспензия берудi тоқтатады.

Жуу кезiнде жуатын сұйық 8 және 9 каналдар арқылы берiледi де, тұнба қабатынан өтiп, крандар 7 арқылы шығарылады. Тұнбаны жуып болған соң, оны сығылған ауа немесе у арқылы құрғатады, ал одан соң жылжымалы тақтаны жылжытып, тақталар мен рамаларды ажыратып, тұнба шығарылады.

Тақталар мен рамалар тіктөртбұрышты немесе дөңгелек пішінді етіп шойыннан, болаттан, ағаштан және керамикадан жасалынады. Рамалар саны 22-ден 46-ға дейін, ал олардың қалыңдығы 25?46 мм болады. Мысалы, шойыннан жасалған рамалардың өлшемі 1000?1000 мм болғанда сүзу беті 140 м², ал қысым 10 атм болады.

Артықшылығы: сүзу бетінің көптігі; істен шыққан кейбір тақталардың шүмектерін бекіту арқылы жұмысқа қоспауға болады; жұмыс істеген кезінде қозғалатын бөлшегі жоқ.

Кемшілігі: қол күшінің керектігі; сүзгі бөгеттерінің тез тозуы; тұнбаның жақсы жуылмауы.

Горизонталь камералы автоматтандырылған сүзгі-престер /ФПАКМ/ мерзімді әрекетте жұмыс істейді және құрамында 5?500 кг/м³, размері 3 мм-ден кем қатты бөлшектері бар майда дисперсиялы суспензияларды сүзу үшін қолданылады. Сүзінді қозғалысының және оның ауырлық күшінің бағыттары бірдей.

Бұл сүзгiлердiң сүзу тақтларының 1 үстiңгi жағы торлы табамен 2 жабылып, астыңғы жағында сүзiндi жиналатын кеңiстiк болады. Тақталардың төменгi жағы рама 4 тәрiздi болады да, тақталарды сыққанда суспензия және тұнба үшiн камера 5 пайда болады. Сүзу тақталарының арасында серпiмдi су өткiзбейтiн диафрагма 6 орнатылған.

Торлы табананың 2 үстiнде сүзгi матасы (бөгет) 7 орналасқан. Сүзу, тұнбаны жуу және оны үрлеу мерзiмдерiнде камераға 5 коллектордан 8 каналдар 9 арқылы суспензия, жуатын таза сұйық және сығылған ауа кезегiмен берiледi (среттегi А – жағдайы). Бұл кезде сүзiндi, жуатын сұйық және сығыған ауа атмосфералық қысымда каналдар 10 және коллектор 11 арқылы сүзгiден шығарылады. Сосын 13 канал арқылы кеңiстiкке 12 жоғары қысымда су берiлiп, диафрагма 6 жәрдемiмен тұнбаның суын сығып алады (суреттегi Б- жағдай). Тұнбаның суын алған соң тақталар бiр-бiрiнен ажыратылады және олардың арасынан тұнба шығарылады (сурнеттегi В- жаңдай).

Автоматтандырылған сүзгi–пресiнiң жұмыс iстеу тәсiмi суретте көрсетiлген. Горизонталь тақталар 7 жоғырғы 5 және төменгi 12 сүйенiш тақталар арасына орналасқан. Олар электромеханикалық қысатын құрылғы 11 жәрдемiмен тiк стержень 6 бойлап жылжиды. Тақталар 7 арасымен бағыттаушы роликтер 3 жәрдемiмен шексiз ленталы сүзгi мата тартылған. Тұнбаның қалыңдығы сұзгң мата бетiнде 0,5 мм- ден аспау керек. Тұнба жуылып, диафрагма арқылы суы сығылған соң, сүзгi мата барабан 15 арқылы қозғалып оның бетiндегi тұнба пышақтар 8 жәрдемiмен транспортерге 14 тақталардың екi жағынан да түсiрiледi. Сүзгi мата регенерациялық камерада 13 жуылып тазаланады. Мұндай сүзгi престерiнiң жұмыс iстеу циклдары төмендегiоперациялардан тұрады: тақталарды сығу, сүзу, тұнбаны жуу және оны үрлеу, тақталарды ажыратуы, тұнбаны түсiру және сүзгi мматаны жуып тазалау. Бұл операциялардың барлығы уақыт релесi жәрдемiмен автоматты түрде басқарылаы. Мұндай сүзгiлердiң еңбек өнiмдiлiгi рамалы-тақталы сүзгi престерге қарағанда 4?10 есе көп. Сүзу бетi 25 м² дейiн болады.

Минутына 10?12 рет айналатын қалақша 5 сүзгiнiң конусты бөлiгiнен тұнбаны шығаруды тездетедi. Сүзiндi әр рамадан штуцер және сақиналы коллектор арқылы 7 арқылы шығарылады. Осы коллектор арқылы тұнбны үрлеу немесе булау үшi сығылған ауа немесе бу берiледi. Гидроцилиндр 8 сүзгiнiң қақпағын 1 ашады.

Сүзгiнiң жұмысын басқару автоматтандырылған.

Сүзгiнiң /ЛВ-130/ техникалық сипаттамалары: сүзу бетi – 130 м², рамалар саны – 42, сүзу қысымының ең үлкен мәнi – 3,0 МПа, жуатын судың қысымы – 5,0 МПа, сүзiндi бойынша өнiмдiлiгi – 20 м³/сағ, сүзгiнiң массасы – 9,8 т.

Мұндай сүзгiлер горизонталь тiмсемдi сүзгiлерге қрағанда 60 % -ке аз орын алады жәе металл сиымдылығы 35 % -ке төмен.

Патронды сүзгілердің жұмыс істеу принципі тімсемді сүзгілерге ұқсас болады да, тек корпус ішінде тімсем орнына сүзгі патрондары орналасқан болады. Жоғарғы жағы ашық металл немесе керамикалық құбырлардан жасалған кеуекті патрондарға сүзгі матасы кигізіледі. Патрондар сүзгілер көбінесе суспензияларды қоюландыру үшін қолданылады.

Сүзгiнiң негiзгi бөлегi – цилиндрi тор тесiктi барабан 1, ал оның сырты металды тор және сүзгi бөгетiмен қапталады. Барабан бетiнiң 0,3?0,4 бөлiгi суспензия толтыылға астауға 4 батырылады. Барабан минутына 0,1?2,6 рет өзiнiң өсi бойынша айналады. Суспензиядан астаудың түбiне тұнба жиналмауы үшiн астаудың iшiне тербелмелi араластырғыш 5 орнатылған. Барабанның бетi бiр-бiрiмен қатынаспайтын көптеген секторларға бөлiнген. Әрбiр сектор түтiк 2 арқылы таратқыш құрылғының 3 қозғалмайтын бөлiгiнiң әртүрлi қуыстарымен қосылған.

Сүзу кезiнде астаудағы 4 суспензиямен жанасатын сектор түтiк арқылы вакууммен қосылған қуыспен 6 жалғасады. Бұл кезде сүзiндi түтiк және қуыс арқылы жинағышқа берiледi, ал сектордың бетiнде тұнба пайда болады.

Тұнбаны алғашқы құрғатқанда сектор осы қуыстан 6 ажыратылмайды да, вакуумның әсерiмен атмосфералық ауа тұнбаның кеуектерiндегi сұйық фазаны сүзiндiмен бiрге сорып шығарады.

Тұнбаны жуғанда сектор түтiк арқылы вакууммен жалғасқан қуыспен 8 қосылады. Шашыратқыш құрылғымен 7 берiлген жуатын сұйық түтiк және қуыс 8 арқылы басқа жинағышқа берiледi.

Тұнбаны екiншi рет құрғатқанда, тұнба атмосфералық ауамен жанасады, ал сектор сол қуыстан 8 ажыратылмайды.Сондықтан жуатын сұйық тұнба кеуектерiнен шығарылып, жинағышқа берiледi. Тұнбаны жуған кезде ол жарылып кетпеу үшiн оның бетiмен бағыттаушы ролик 10 жәрдемiмен шексiз лента 9 жылжиды.

Тұнба түсiруде сектор түтiк арқылы сығылған ауамен жалғасатын қуыспен 11 қосылады. Сығылған ауа әсерiнен тұнба қопсытылып, матадан пышақпен 12 ажыратылып түсiрiледi.

Матаның кеуектерiн тазалау үшiн қуыспен 13 түтiк арқылы сүзiндi бағытына қарама-қарсы сығылған ауа берiледi.

Тартқыш құрылғы айналатын және қозғалмайтын екi тегергiштен (дискiден) құралған. Айналатын тегерiш бiрнеше тесiктер болып, олардың әрбiр тесiгi тегерiш айналғанда бiрiнен кейiн бiрi кезектесiп қозғалмайтын тегерiштiң тесiктерiмен (1,2,3) жалғасады.

Барабанды вакуум сүзгiлердiң сүзу бетi 1 ден 40 м²-ге дейiн, диаметрi 1?3 м, ұзындығы 0,35?4 м дейiн болады.

Артықшылықтары:

1) әртүрлi суспензияларды ажыратуға болады;

2) химиялық активтi ортаға берiк материалдардан жасауға болады;

3) пайдаланудың оңайлығы.

Кемшiлiктерi:

1) сүзгi бетiнiң аздығы және сүзгiнiң қымбаттылығы;

2) тұнбаны мұқияттап жуудың және құрғатудың қиындығы.

Тегерішті /дискалы/ вакуум сүзгі. Мұндай аппараттарда сүзінді қозғалысының бағыты ауырлық күшінің бағытына перпендикуляр. Сүзгінің сыртқы көрінісі 5.20-суретте көрсетілген: жарты цилиндр пішінді секцияларға 2 бөлінген астаулар ішінде іші қуыс білікке орнатылған тік сүзгілі тегеріштер айналады. Таратқыш құрылғы 3 жәрдемімен, сүзінді аппараттан құбыр 6 арқылы шығарылып, ал құбыр 5 арқылы сығылған ауа беріледі. Таратқыш құрылғының құрылысы барабанды сүзгідегідей, әр астауда суспензия бір деңгейде болады және маятникті араластырғыш жәрдемімен үздіксіз араластырылып тұрады. Тегеріштің жарты диаметрі суспензияға батырылған болады. Әр тегеріш бір-біріне бұрандалар арқылы тығыз бекітілген торлы бетті секторлардан құралған. Тұнба қырғыштар 4 немесе пышақтар арқылы түсіріледі. Химиялық машина жасау зауыттардан шығарылатын стандартты тегерішті сүзгілердің сипаттамалары: сүзгі беті - 1?85 м²; тегеріштің диаметрі – 0,9?2,5 м; тегеріш саны - 1?10; тегеріштің айналу саны – 0,13?2,0 минутына; электрқозғалтқыштың қуаты – 0,2?5,0 кВт.

Артықшылықтары: 1) сүзгі бетінің көптігі; 2) жұмыстан шыққан кейбір тегерішті немесе сүзгі бөгеттерін алмастыру оңай; 3) сүзгі бөгетінің /матаның/ шығыны аз; 4) энергия аз жұмсалады.

Кемшіліктері: 1) тұнбаның жуылуы нашар. Сондықтан бұл сүзгілерді біркелкі және жай тұнатын қатты бөлшектері бар суспензияларды ажыратуға қолданады.

Ленталы вакуум сүзгілер. Бұл сүзгілерде ауырлық күші әсерінің және сүзінді қозғалысының бағыттары бірдей. Тесіктері және жиегі бар резиналы лента қозғалтқыш 2 және кергіш 3 барабандар арқылы жылжиды. Шексіз ленталы сүзгіш мата роликтер арқылы резиналы лентаның бетінде керіліп жылжиды. Суспензия астауша /науа/ 8, ал тұнбаны жуатын су шашыратқыш 7 арқылы сүзгі матаның бетіне беріледі. Сүзінді камераға 8, ал жуатын су камераға 10 вакууммен сорылып коллекторлар 9,10 арқылы жинағыштарға бөлек беріледі. Қозғалтқыш барабанда сүзгі мата резиналы лентадан айырылып бағыттаушы роликтен 12 иіліп өтеді; бұл кезде тұнба бункерге /шанаққа/ 13 түсіріледі. Екі роликтер арасындағы аралықта сүзгі мата жуылып, шөткемен тазаланады. Жабысқақ тұнбаларды түсіру үшін тесіктеріне сығылған ауа жіберілетін кішкене білектер қолданылады. Ленталы сүзгілердің лентасының ені 0,5?1,0 м және сүзгі беті 3,2?4,8 м² болады.

Артықшылықтары: 1) құрылымының қарапайымдылығы; 2) сүзінді және жуатын судың араласпауы; 3) тұнбаның тиянақты жуылуы; 4) сүзу және тұну бағыттарының бірдейлігі.

Кемшіліктері: 1)сүзгі бетінің аздығы және сүзгі матаның толық пайдаланбауы;

2) сүзтінің көп ауданды иеленуі; 3) лентаның тез тозуы.

а) егер сүзгiнiң жұмыс iстеу циклында тұнбаны жуу және құрғату операциялары жоқ болса және сүзу процесi болғанда өткiзiлсе, онда сүзу уақыты төмендегi формуламен анықталады:

мұнда - қосалқы операцияларға (сүзгi дайыдау, суспензия құю және тұнбаны түсiру) кеткен уақыт.

ә) (5.30)

Теңдеуi бойынша сүзгiнiң бiр циклында алынатын сүзiндi көлемiн анықтайды. Мұнда орнына , ал орнына – берiлген немесе таңдап алынған сүзгi бетiнiң ауданы қойылады.

б) Бiр тәулiктегi сүзгi жұмысының жалпы циклдар саны:

(5.31)

мұнда - қондырғының сүзiндi бойынша өнiмдiлiгi, м³/тәулiк.

в) Бiр сүзгiнiң тәулiктегi циклдар саны:

(5.32)

г) Сүзгiлер саны:

а) Ең көп тәжрибелiк мәлiметтер бойынша өнiмдiлiктi қамтамасыз ету үшiн тұнба қабатының ең аз қалыңдығын қабылдайды.

ә) Сүзгiнiң көлемiн анықтаймыз:

(5.34)

б) Көлемнiң мәнiн болғандағы сүзу процесiнiң теңдеуiне қойып және деп қабылдап, қабылданған қалыңдықтағы тұнба алу үшiнкеткен уақытты анықтайды:

в) Барабанның жалпы секция санының // бiрiншi құрғатуда – , екiншi құрғатуда - , тұнбаны түсiру және матаны тазалау зоналарында – секциялары бар деп қабылдаймыз.

г) Әр стадияның уақытының төмендегi байланыстарын анықтайды:

бiрiншi құрғату

мұнда - тұнбаны жуу уақыты; - сүзу және тұнбаны жуу зоналарындағы секциялар саны.

Екiншi құрғату:

Тұнбаны түсiру және матены тазалау:

д) Циклдың жалпы уақыты:

е) Барабанның айналу саны ( 1 минутта):

ж) Әр зонаның орталық бұрыштары олардың сәйкес уақыттарына пропорционал деп анықтайды. Мысалы, сүзу зонасының орталық бұрышы:

з) Сүзiндi бойынша сүзгiнiң өнiмдiлiгi:

и) Қондырғының сүзiндi бойынша өнiмдiлiгi , (м³/тәулiк) белгiлi болса, онда сүзгiлер саны

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

Дәріс жоспары.

1. Дисперсиялау процесінің анықтамасы мен мағнасы. Дисперсиялау түрлері. Эмульгация процесінің мағнасы. Эмульсорлар. Негізгі есптеулері.

2. Гомогенизация процесінің мағынасы. Гомогенизаторлар. Есептеу негізгі.

3. Тозаңдату. Тозаңдату тәсілдері. Тозаңдатқыштардың түрлері.
Сұйық ішінде катты немесе сұйық және газтәрізді заттарды, сонымен бірге, газ ішінде сұйық және қатты затарды майдалап, дисперсті жүйелер алу процесі дисперсиялау деп аталады. Бұл процестердің үш негізгі - эмульгациялау, гомогендеу және сұйықтарды тозаңдату түрлерін қарастырамыз.

Эмульгациялау құрылыс өнеркәсібінде судағы май және майдағы су типтегі эмульсиялар алуда қолданылады. Бірініші жағдайда дисперсиялық орта - су, ал екіншісінде - май болады. Орнықты эмульсиялар алу үшін тұрақтандырғыш бетті - әрекетті заттардан құралған эмульгаторлар қолданылады. Эмульгаторлар май түйіршіктерінің бетінде өте жүқа қабықша болып қапталып, эмульсияның қабаттануына кедергі жасайды. Құрылыс өнеркәсібінде эмульгатор ретінде желатин (іркілдек), агар-агар (теңіэ балдырынан алынатын зат), жұмыртқа белогі, казеин, крахмал және т.б. қолданылады.

Май фазасының дисперстілігі көбейгенде эмульсияның орнықтылығы артады. Сондықтан эмульгацияларда дисперсті фазаның бөлшектерінің майдалығын және олардың бірыңғай таралуын қамтамасыз ету керек. Мысалы, жоғары сапалы қабатталмайтың майонездің негізгі май бөлшектерінің (95%) размері 8?10 мкм көп болмауы керек. 10 мкм-дан үлкен размерлі бөлшектер 1?2 %-тен көп болмауы керек. Эмульгациялау температурасы майдың балқу температурасынан 15?20°С көп болады.

Эмульгациялау үшін араластырғышты, циркуляциялық ортадан тепкіш, коллоидты диірмен және ультрадыбысты эмульсорлар қолданылады.

5.13-суретте үздіксіз әрекетті ортадан тепкіш эмульсордың тәсімі көрсетілген. Су, май және эмульгатордың қоспалары өте жылдам айналатын құрьлғыға беріліп, ортадан тепкіш күш әсерінен тар қуыстар немесе тесіктер арқылы лақтырылып тасталады және осының нәтижесінде дисперсияланады.

5.13а-суретте көрсетілген эмульсорда қоспа қуыстар арқылы көп рет лақтырылады. Қоспа алдымен құбыр (4) арқылы айналатын дискіге (6) орнатылған бірінші сақинаға беріледі. Бұл сақинадагы тесік арқылы қоспа лақтырылып екінші сақинаға және т.с.с. беріледі. Айналатын дискіге (6) орнатылған төртінші сақинадағы тесіктен лақтырылған эмульсия құбыр (5) арқылы эмульсордан шығарылады. Дискінің айналу жиілігі 10?20 с^-1. Дискілі эмульсордағы (5.13б-сурет) дискінің айналу жиілігі 200 с^-1 дейін.

5.13-сурет. Ортадан тепкіш эмульсорлардың тәсімі:
а-сақиналы ортадан тепкіш эмульсор: 1-қақпақ; 2,3-қозғалмайтын сақиналар; 4-қоспа берілетін құбыр; 5-эмульсия шығарылатың құбыр; 6-айналатын дискі; 7,9-айналатын дискіге орнатылған сақиналар; 8-білік; 10-корпус		б-дискілі эмульсор: 1-эмульсия шығарылатың құбыр; 2-қабылдағьш камера; 3-қоспа берілетін кұбыр; 4-дискі.

Эмульсияның көптеген түрлерін алуда коллоидті диірмендер (15.14-сурет) қолданылады. Ротор және камера арасындағы қуыстың размері 0,1?0,5 мм. Ротордың айналу жиілігі 250?400 с^-1.

Ультрадыбысты эмульсорларда (5.15-сурет) қоспа 1?2 МПа қысыммен сопладан (2) жоғары жылдамдықта шығып, пластиналардың (4) қырына соғылады. Бұл соққының әсерінен пластиналар 22 КГц-ке дейінгі ультрадыбысты жиілікпен тербелмелі қозгалады. Тербелмелі қозғалыс сұйыққа беріліп, дисперсті фазаны майдалайды.

5.14-сурет. Коллоидты дийірмен: 1-эмульсия шығатын құбыр; 2-камера; 3-коспа берілетін воронка; 4-шнекті араластырғыш; 5-конусты ротор; 6-білік.		15.15-сурет. Ультрадыбысты эмульсор: а-алдынан көрініс; б-жанынан көрініс; 1, 6-құбырлар; 2-сопло; 3-камера; 4-пластина; 5-пластина орнатылған құрылғы.

Эмульсияларды әрі қарай дисперсиялап (дисперстілгі фазаның өлшемі 1?2 мкм-дан көп болмау керек) өнім алу үшін гомогенизация процесі қолданады. Сүт және кілегей (сливки ) және т.б. гомогенизациялау үшін клапанды гомогенизаторлар (5.16-сурет) кеңінен қолданылады. Дисперстігін жоғарылату қажет болған эмульсия 8?60 МПа қысымда биіктігі 80?100 мкм аралығындағы қуыстан сығылып өтеді. Мұндай қысымдағы эмульсия үш және алтыцилиндрлі плунжерлі насос арқылы беріледі. Қуыстың биіктігі клапанға (3) қысым көрсететін серіппе (4) арқылы реттеледі. Іс жүзінде 2 және 3 сатылы тізбектеліп қосылған гомогенизаторлар қолданылады. Гомогенизациялағандағы бөлшектердің орташа размері қысымның шамасымен анықталады. Бөлшектердің орташа өлшемін проф. Н.В. Барановскийдің эмпирикалық формуласымен анықтайды:

Сұйық клапан қуысынан өткенде оның клапан бетіне үйкелісі салдарынан механикалық энергия жылу энергиясына айналады да, сұйықты ысытады. Сұйықтың температурасының жоғарлауын мына формуламен анықтауға болады:

мұнда р – қысым, Па; ρ – сұйықтың тығыздығы, кг/м³; с – сұйықтың меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/кг?К.

Δt -ның мәні іс жүзінде 4?6?С тең.

5.16-сурет. Клапанды гомогенизатор: 1-өнім берілетін құбыр; 2-клапан ершігі; 3-клапан; 4-серіппе.

Сұйықты тозаңдату процесі – газды (ауаны) ортаға сұйықты дисперсилау – сұйық және тұтқыр өнімдерді кептіруде, пештерде сұйық отынның жануында, абсорбцияда т.б. қолданылады. Бұл кезде сұйық ағыны немесе оның қабықшасы көптеген майда тамшыларға майдаланады.

Тозаңдатудың мынадай тәсілдері болады:

- гидравликалық;

- механикалық;

- пневматикалық;

- электрлі;

- ультрадыбысты;

- пульсациялық.

Гидравликалық тозаңдатуда тозаңдатқыш сопласының тесіктерінең үлкен жылдамдықта шыққан ағын майда бөлшектерге бөлінеді.

Механикалық тозаңдатуда айналатын дискілерге сұйық ортадан тепкіш әсерінен тозаңдатылады.

Пневматикалық тозаңдатуда артықша қысымдағы газ немесе ауа әсері қолданылады.

Электрлі тозаңдатуда күшті электр өрісі әсерінен сұйық ағыны майда бөлшектерге бөлінеді.

Ультрадыбысты тозаңдатудың екі тәсілі бар: біріншісінде сұйык тербелмелі пьезоэлектрлі генераторға беріледі; екіншісінде газды орта ультрадыбысты тербелісте болады. Екінші тәсілді көбінесе акустикалық деп атайды.

Пульсациялық тозаңдату қысымының пульсациясы және сұйық мөлшерін өзгерту арқылы іске асырылады.

Құрылыс өнеркәсібінде гидравликалық, механикалық және пневмати-калық тәсілдер қолданылады.

Гидравликалық тозаңдатуда арынды және ортадан тепкіш форсункалар (5.17-сурет) қолданылады. Арынды форсункаларда (5.17а-сурет) сұйық ағыны сопладан үшып шығып, шашырайды, ал ортадан тепкіш форсункаларда (5.17б-сурет) сопладан шығу алдында айналмалы қозғалыста болады.

5.17а-сурет. Арынды форсунка		5.17б-сурет. Ортадан тепкіш форсунка

Құрылыс өнеркәсібінде тозаңдаткыш кептіргіштерде жиі қолданылатын каналды ортадан тепкіш дискінің (5.18-сурет) айналу жиілігі 100?300 с^-1 аралығында болады. Дискінің ортасына берілген сұйық 100?150 м/с айналмалы жылдамдықта дискіден лақтырылады. Осының салдарынан сұйық өте майда тамшыларға майдаланады.

5.18-сурет. Каналды ортадан тепкіш дискі		5.19-сурет.Пневматикалық форсунка: 1-сығылған ауа берілетің құбыр; 2-өнім берілетін құбьгр; 3-өнім камерасы; 4-бағыттаушы дискі.

Пневматикалық форсункаларда (5.19-сурет) тозаңдатылатын өнім

Сұйықтарды тозаңдатканда олардың беті көбейеді. Ауамен тозаңдатылатын өнімдердің жанасу бетін мына формуламен анықтауға болады:

(5.7)

мұнда F – өнімнің жанасу беті, м ; G – тозаңдатылған өнімнің мөлшері, кг; ρ –өнімнің тығыздығы, кг/м³; d_ор– тамшылардың орташа диаметрі, м.

Бөлшектер (тамшылар) саны (N) мына формуламен акықталады:
(5.8)
(5.7) және (5.8) формулалары бойынша есептеулер 1 кг өнімді тозаңдатқанда орташа диаметрі 50 мкм болған 15?10⁹ дейін тамшы пайда болады. Бұл тамшылардың ауамен жанасу беті 100?300 м² болады (салыстыру үшін 1 дм³ беті 0,06 м² екендігін еске алыңыз).

Тамшылардың орташа диаметрін эмпирикалық формулалармен

Форсункалардан шыққан тамшылардың орташа өлшемін анықтауда проф. Н.С. Панасенков мына формуланы ұсынады:

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет
Дәріс 24. Жалғансұйылу.

Дәріс жоспары.

1. Процестің анықтамасы мен мағнасы. Дәнді материал қабаты арқылы өтетін газ және сұйық қозғалысы.

2. Жалған сұйылудың сын жылдамдықтары. Жалған сұйылу саны. Процесс режимдері.

3. Жалғансұйылуды қолдану аймақтары.
Сұйықтың кейбір қасиеттеріне ие болатын сусымалы дәнді материалдар қабатын жалғансұйылу қабаты – деп атайды. Сырт көрінісінен жалғансұйылу қабаты сұйықтың қайнауына үқсайды, сондықтан оны «қайнау» қабаты – деп те атайды.

Дәнді бөлшектер қабатының жалғансұйылуы, осы қабаттан төменнен жоғарыға қарай сұйық немесе газ жібергенде пайда болады.

Жалғансұйылу құбылысын, вертикаль құбыр ішіндегі горизонталь тор бетіне салынған қатты бөлшектер қабатынан газды төменнен жоғары қарай қысыммен жіберу арқылы байқауға болады (2.33-сурет). Бұл кезде қабаттың биіктігінде қысымдар айырмасы пайда болады. Газдың төмен жылдамдықтарында қабат қозғалыссыз күйде қалады (2.33а-сурет). Газдың жылдамдығы көбейген сайын қабаттың кедергісі көбейе түседі. Бірақ газ жылдамдығы бір аумалы мәнге жеткен кезде, қабаттағы қатты бөлшектер қозғала бастайды да, қабаттың кеуектілігі және биіктігі үлкейеді (2.33б-сурет). Бөлшектердің арасындағы қашықтық үлкейген соң, бөлшектер ретсіз (тәртіпсіз) бірімен-бірі араласып қозғалады. Бөлшек қабатының бұл ретсіз қозғалысы сұйықтың қайнау күйіне ұқсайды. Жалған сұйылған қабатқа сұйықтың мынадай қасиеттері тән болады: ағымдылық; ыдысты қисайтқанда қабаттың жоғарғы беті горизонталь күйінде қалады; қабатқа тасталған ауыр зат түбіне тұнады, ал жеңіл зат бетінде қалқиды. Яғни қатты бөлшектер қабаты сұйыққа айналғандай болады. Сондықтан бұл қабатты жалғансұйылу қабаты – деп атайды.

Қатты дененің қатысуымен байланысты болған көптеген технологиялық процестер (мысалы, кептіру, адсорбция, кристалдандыру, катализ және т.б.) жалғансұйылу қабатында өткізілсе, онда олардың (жылдамдығы) қарқындылығы өседі.

Қозғалыссыз қабаттың жалғансұйылу қабатына өткен кезге сәйкес келетін ағынның жылдамдығын жалған сұйылу жылдамдығы – деп атайды.

Жылдамдықты одан әрі көбейте берсек қабаттың кеуектілігі мен биіктігі өсе береді. Жылдамдықтың екінші бір аумалы (w_ұ) мәнінде қатты бөлшектер ағынмен бірге ілесіп ұшып кетеді. Бөлшектердің ағынмен жаппай ілесіп кету құбылысын пневмотранспорт дейді және ол өндірістерде сусымалы материалдарды тасымалдауда қолданылады. Бұл жағдайға сәйкес ағын жылдамдығын ұшырып әкету (w_ұ) жылдамдығы – деп атайды.

Жалғансұйылу қабаты w_ж.с. және w_ұ жылдамдықтармен шеқараланады. w_ж.с. және w_ұ арасындағы кезкелген жылдамдық жұмыс жылдамдығы – деп аталады. Жұмыс жылдамдығының w жалғансұйылу жылдамдығына қатынасы жалғансұйылу саны – деп аталады.

К_w - бөлшектердің араласу қарқындылығын көрсетеді.

Жалғансұйылу санының ең үлкен мәні – га тең болады. К_w–ның ең қолайлы мәндерін технологиялық процестердің түріне қарап қабылдап алады. Мысалы: егер жалғансұйылу санының ең үлкен мәні К_max = 40÷50 болса К_w = 3÷7, ал К_max = 20÷30 болса, К_w = 1,5÷3 деп қабылдайды.

Жалғансұйылу біртекті және әртекті болады. Біртекті жалғансұйылуда w_ж.с. және w_ұ жылдамдықтары арасында қатты дәнді бөлшектер барлық қабат биіктігі бойынша бірдей таралған болады. Мұндай жалғансұйылу іс жүзінде тамшылы сұйықтар арқылы болады.

Бірақ өнеркәсіптерде жалғансұйылу көбінесе газ ағынымен өткізетін процестерде қолданылады. Мұндай кездегі жалғансұйылу әртекті болады.

Кейбір жағдайда газ ағынының бір бөлегі көпіршіктер түрінде қабаттан өтеді. Бұл көпіршіктердің размері газдың жылдамдығы өскен сайын ұлгайып, олар қатты бөлшектерді қабат үстіне шығарып тастап тұрады.

Көпіршіктердің размері қейде аппараттың диаметріне тең болып ұлғаюы мүмкін. Бұл кезде жалғансұйылу қабаты газды «тығынмен» әртүрлі бөлікке бөлініп, қабат поршень сияқты көтеріледі. Мұндай режимді поршеньді – деп атайды. Бұл режим қатты дәнді бөлшектердің диаметрі үлкен, ал аппараттың диаметрі аз болған жағдайда пайда болады. Поршеньді режимде қатты бөлшектердің араласуы қиындалады, яғни газ бен бөлшектер арасындағы жанасу азаяды.

Өте майда және бір-біріне жабысқақ бөлшектердің жалғансұйылуында қабатта каналдар пайда болады. Газ каналдар арқылы өтеді де, қатты бөлшектің негізгі массасы араласпай қалады.

Конус және конусты-цилиндр сияқты аппараттарда фонтанды қабат пайда болады. Мұндай кезде газ немесе сұйық ағыны аппараттың осін қатты бөлшектермен бірге фонтан сияқты жоғары көтеріледі де, сосын қатты бөлшектер аппарттың қабырғасы жанымен төмен қарай жылжиды.

Соңғы кезде химия өнеркәсібінде жалғансұйылуды қолданудың төмендегі жаңа бағыттары кеңінен қарастырылуда:

1) жоғары қысым және температурадағы жалғансұйылу;

2) ортадан тепкіш күштер өрісіндегі жалғансұйылу;

3) дірілді жалғансұйылу;

4) құйынды жалғансұйылу т.б.

Жалғансұйылудың негізгі гидродинамикалық сипаттамаларын (w_ж.с., w_ұ, ?_ж.с., Н _ж.с.) анықтау:

І. Жалғансұйылу жылдамдығын (w_ж.с.) төмендегі тәсілдермен анықтауға болады:

а) Лабораториялық тәсіл: Арнаулы қондырғыда қабаттың гидравликалық кедергісін ?р_к әртүрлі жалған жылдамдыққа w байланысты өлшейді және олардың нәтижесімен ?р_к ? f(w) графигін /2.34-сурет/ құрады. Графиктен А нүктесіне сәйкес w_ж.с.–ны табады.

б) Есептеу тәсілі: Жалғансұйылу жылдамдығын w_ж.с. есептеуге әдебиеттерде өте көп теңдеулер келтірілген. Шар тәрізді біртекті бөлшектер үшін w_ж.с. есептеу үшін Тодес теңдеуін пайдалануға болады:

Бұл формуламен w_ж.с. есептегенде алдымен Ar санын (2.76) формуласы бойынша есептейді, сосын /33/ формуламен Re_ж.с. табады ды, анықтайды.

в) графикті тәсіл: ?20% қателікпен, яғни жуық шамамен есептеу үшін Ly = f (Ar, ?) графикалық байланысты пайдаланады.

Бөлшектің берілген диаметрі (d) және қабаттың кеуектілігі (?) арқылы жалғансұйылу жылдамдығын w_ж.с.–ны есептеуге болады, ол үшін Ar – санын /2.76/ формула бойынша есептеп 2.36 – графиктен Ly -ны табады, сосын /2.77/ - формула бойынша w_ж.с.–ны анықтайды.

Егер жалғансұйылу жылдамдығы берілсе, онда жалғансұйылатын дәнді бөлшектің ең аз диаметрін есептеуге болады. Ол үшін берілген w_ж.с. мәнімен /2.77/ - формула бойынша Ly есептеледі, сосын графиктен Ar тауып, /2.76/ - формула бойынша d -ді есептейді.

II. Ұшырып әкету жылдамдығын w_ұ – лабораториялық және есептеу тәсілі арқылы анықталады.

а) Лабораториялық тәсіл: ?р_к ? f(w) графигі құрылып, одан С – нүктесіне сәйкес w_ұ –ды табады.

б) Есептеу тәсілі: w_ұ–ды жалғыз шар тәрізді бөлшектердің еркін тұну жылдамдығын есептейтін формуламен анықтауға болады:

III. Жалғансұйылу принципінде істейтін аппараттарды есептеуде қабаттың кеуектілігі және оның кеңею дәрежесін анықтау өте қажет. Бұл шамалар дәнді бөлшектер мен ағынның физикалық қасиеттеріне байланысты. Жалғансұйылу қабатынын кеуектілігін шамамен мына формуламен анықтауға болады:

H_ж.с. мына төмендегі формуламен есептеледі:

Мұнда

?_о және ?_ж.с. – қозғалыссыз және жалғансұйылу қабаттарының кеуектілігі;

?_о және ?_ж.с. – қатты дәнді бөлшектердің және ағынның тығыздықтары.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет

Дәріс жоспары.

1. Қөбіктүзілу және ұрғылау процестері, олардың мағнасы. Көбіктердің сипаттамасы.

2. Көбіктүзілу процесіндегі жүйенің физикалық параметрлерінің өзгеруі.

3. Көбіктүзілу және ұрғылау процестерің жүзеге асыратын аппараттар. Құрылыс өндірісінде қолданылуы.
Сұйық қабатынан әртүрлі тесіктер арқылы таралып газ өткенде /газдың барботажында/ көбік пайда болады. Бұл көбік газ мөлшері және газ бен сұйықтың меншікті жанасу бетімен сипатталуы мүмкін.

Газ мөлшері ? көбіктің жалпы көлемдегі газдың көлемдік үлесін көрсетеді, яғни

Мұндағы V_г – көбіктегі газ көлемі,

V_с – көбіктегі сұйық көлемі, ал

V_г +V_с? V_к – көбіктің жалпы көлемі.

Көбіктің көлем бірлігіндегі газ бен сұйықтың жанасу бетін меншікті бет а (м²/м³) - деп атайды. ? және а мәндері белгілі болса көпіршіктің орташа беттік көлемдік диаметрін d_ор анықтауға болады. Мысалы, V м³ көлемде n көпіршік бар делік, онда газ мөлшері: , ал меншікті бет . Бұл теңдеулерден көлемді V-ны анықтап, теңестірсек

;

қысқартқаннан соң

Егер газ жекеленген тесіктерден шығып, сұйық қабаты арқылы өтсе, онда ол сұйық бетіне жекеленген еркін көбіршік түрінде қалқып шығады /еркін қозғалыс/. Сұйық бетіне қалқып шығатын газ көпіршігіне үш күш әсер етеді:

көтеруші /архимедттік/ күш ;

сұйықтың кедергі күші;

беттік керілу күші .

Мұнда сұйықтың кедергі күші беттік керілу күшіне байланысты болады. Беттік керілу күшінің әсерінен көпіршік шар тәрізді пішінін сақтап қалуға тырысады. Көпіршік қанша майда болса, сонша беттік керілу күші көп болады, ал көпіршіктің диаметрі көбейген сайын ол көбірек деформацияланады және пішіні шардан бөлек болады.

Еркін қозғалыста тесік жанында пайда болған көпіршіктің диаметрі алдымен тесік диаметріне (d_т) дейін үлкейеді, сосын ол үзіледі. Бұл жағдай архимедті күштің беттік керілу күшіне тең болғанда, яғни

Мұнда ? – беттік керілу, бұл жерден көпіршіктің үзілу сәтіндегі диаметрін анықтауға болады:

Газ мөлшерінің белгілі бір аумалы мәнінде (V_ау), тесік жанында пайда болған көпіршіктер түзеле алмай бір-бірінен жанасып тізбектеліп қозғалады (қалқиды). Бұл кездегі V_ау мәнін төмендегіше анықтауға болады:

Мұнда w_к.к. – көпіршіктің көтерілу (қалқып шығу) жылдамдығы; оның мәнін еркін тұну жылдамдығы сияқты /2.101/-формуламен қатты бөлшек тығыздығын (?_қ) газдың тығыздығымен (?_г), ал ортаның тығыздығын (?_о) сұйық тығыздығымен (?_с) алмастырып, есептеуге болады.

Көпіршік қозғалысының режимдерінен Рейнольдс санымен анықтайды. Егер Re_k < 9 болса ламинарлық, ал Re_k > 9 болса турбуленттік режим болады.

Өндіріс аппараттарындағы газдың көптеген тесіктерден шығып, сұйық қабатынын барботажында /өтуінде/ көпіршіктер бір-біріне әсер етуі салдарынан олар бірімен-бірі қосылуы /коалесценция құбылысы/ немесе майда көпіршіктерге бөлінуі және т.б. болуы мүмкін. Бұл жағдайда көпіршіктердің қозғалысы еркін болмай қысылысқан болады. Сондықтан өндіріс аппараттарындағы барботаж процесі күрделі болады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет

Дәріс жоспары.

1. Жуу процесінің қызметі мен принципиалды негіздері. Жуғыш сұйықтардың өнделетін бетке механикалық және физика-химиялық әсерінің қарқыны.

2. Жануарлар мен өсімдік шикізаттарың жуу процесі.

3. Ыдыс, инвентарь және жабдықтарды жуу.

4. Процестің ұзақтығына, жуғыш заттардың температурасына, құрамына, саны мен концентрациясына тиімділігі.

5. Жуғыш аппараттардың жұмыс принципі.
Әртүрлі шикізаттардың материалдардың, ыдыстардың, құрал-саймандардың және жабдықтардың бетіндегі бөтен қабаттарды жуу арқылы тазалау процесі құрылыс өнеркәсібінің барлық салаларында негізгі процестердің бірі болып табылалы. Шикізаттың және өнімдердің көптеген түрлерінің бетіндегі бұл бөтен қабат табиғи түрде немесе оларды сақтау және тасымалдау кезінде пайда болады.

Ыдыстардағы бөтен қабат - құрылыс қалдығы, жабдықтардағы жабысып қалған құрылыс бөлшектері және күйген құрылыс қалдығы. Мұндай ластанған қабатты жуатын сұйықпен майдалау және дисперсиялау арқылы тазалайды.

Барлық жуу процестерінің төмендегідей түрлері болады:

1. Шикізаттарды жуу процесі;

2. Металдан, шыныдан және керамикадан жасалған ыдыстарды жуу процесі;

3. Құрал - саймандарды жуу процесі;

4. Жабдықтарды жуу процесі.

Барлық жагдайда да жуудың мақсаты тұтынушыларды таза ыдыстармен, өнімдермен қамтамасыз ету және ауру жұқтыратын микроорганизмдерден сақтау.

Жуу процесінің тиімділігі мынадай параметрлерге байланысты
болады: механикалық және физикалық - химиялық әсерінің қарқындылығы; процестің өту уақыты; жуатын заттың құрамы және активтігі; жуатын сұйықтың температурасы; жуатын сұйықтың мөлшері; жуатың сұйықтың концентрациясы.

Механикалық әсер әртүрлі қырғыштарды, шөткелерді, жуатың

Механикалық әсерді күшейткенде жуу қарқындылығы көбейеді, бірақ мұның шегі болады, себебі, оны шектен тыс көбейткенде жуылатын заттың құрамымен қасиеті бұзылуы мүмкін.

Жуу уақытын көбейткенде жуу тиімділігі артады, дегенмен, еңбек өнімділігін арттыру мақсатында оның шамасын азайтуға ұмтылады. Ол үшін механикалық, физикалық-механикалық әсерлердің қарқындылығың көбейту немесе тиімді жуатын заттарды таңдап алу қажет.

Жуатын заттардың құрамы мен активтігі тазаланылатын беттің ісінуін, жібуін және дисперсиялануын қамтамасыз етуі қажет. Жуатын заттардың құрамында жуылатын заттарға агрессивті әсер ететін улы заттар болмауы керек те, микроорганизмдерді құртатын дезинфекциялайтын, стерилдейтін заттар болу керек.

Жуатын сұйықтардың температурасының көп болуы жуу тиімділігін арттырады. Дегенмен мұнда да шек болуы керек. Егер қолмен жуылатын болса, температура қол күймейтіндей; шыны ыдыс жуылса, температуралар айырмасы олар сынбайтындай болуы керек. Жуу температурасын өнімнің сапасын және құрамын өзгертпейтіндей етіп таңдап алынады.

Жуатын сұйықтың мөлшерін экономикалық тиімді етіп алады.

Жуатын сұйықтың концентрациясын жуылатын затқа зиянды әсер етпейтін және онымен жұмыс істеу қауіпсіз болатын болуы керек.

Концентрациясы жоғары жуатын сұйықпен жуғанда, олар жуылған заттар бетінен әбден сумен шайылуы керек.

Егер жуатын сұйықтың арыны жуылатын заттың бетіне перпендикуляр бағытталса, онда жуу тиімділігі артады. Арынның жазық қабырға бетіне әсер күші мына формуламен анықталады:

(5.11)

Мұнда ? - сұйықтың тығыздығы, кг/м³; V - сұйық мөлшері, м³/с; w - сұйықтың жылдамдығы, м/с.

5.20-сурет. Сұйық арынның қабырғаға әсері: а- жазық қабырғаға; б -дөңес қабырғаға; в - ойыс қабырғаға.

Арынның дөңес қабырға бетіне әсер күші (5.20-сурет)

Жуатын машиналардың түрлері, конструкциялары және жұмыс істеу принциптері арнаулы "Құрылыс өнеркәсібінің жабдықтары" деген пәнде қарастырылады.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет

Дәріс жоспары.

1. Құрылыс өндірісінің кәсіпорындарында ауаны тазалау. Тазалау тәсілдері.

2. Газдарды гравитациялық тазалау. Шаң тұндырғыш камералар, олардың сипаттамалары және есептеу жолы.

Осындай құрылғылармен қондырғылардан шыққан ауадан қымбат өнімдерді ажыратып алу өнімнін шығынын азайтып, жалпы өндірістің тиімділігін арттырады. Сонымен қатар энергетикалық және технологиялық қондырғылардан шыққан газдарды тазалау айнала ортаны және ауаны зиянды заттардан қорғайды.

Газдарды тазалауда төмендегі тәсілдер қолданылады:

1. Ауырлык күші әсерінен тұндыру (гравитациялық тұндыру);

2. Ортадан тепкіш және инерция күштері әсерінен тұндыру;

3. Газдарды сүзу бөгеттері арқылы өткізіп сүзу;

4. Газдарды сұйықтар жәрдемімен тазалау;

5. Электростатикалық күштер әсерінен тұндыру ( электрлі тазалау).

Мәселен, алдымен ірі бөлшектерді тұндыру камераларында, сосын майда бөлшектерді электрлі сүзгіде тұндырады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет

Дәріс жоспары.

1. Құрылыс өндірісінің кәсіпорындарында ауаны тазалау. Тазалау тәсілдері.

2. Газдарды гравитациялық тазалау. Шаң тұндырғыш камералар, олардың сипаттамалары және есептеу жолы.

Әрбір аппарат газдың тазалану дәрежесімен ?,(%) сипатталады және ол төмендегіше анықталады:

мұнда

G₁ және G₂ - тазаланбаған жәнө тазаланған газдағы қаттты бөлшектер мөлшері, кг/с;

V₁ және V₂ - тазаланбаған және тазаланған газдың көлемдік мөлшері, м³/с;

x₁ және х₂ - қалыпты жағдайға келтірілген тазаланбаған және тазланған газдардағы бөлшектердің концентрациясы, кг/м³.

Газдарды шаңнан ауырлық күші әсерінен тазалау үшін шаң тұндырғыш камералары (4.30-сурет) колданылады. Ішіне горизонталь бөгеттер (сөрелер) орналастырылған камераға (1) шаңды газ беріледі. Газ сөрелер арасыңда қозғалғанда шаңдар оның бетіне тұнады. Сөрелердің ара қашқтығының аз болуы 0,1? 0,4 м, қатты бөлшектердің тұңу жолын азайтады.

4.30-сурет. Шаңтұрғыш камера. 1-камера; 2 – горизонталь бөгеттер – сөрелер; 3 – шағыстырушы бөгет; 4-есіктер.

Газды сөрелер арасында біркелкі тарату үшін газды шығу жолына тік шағыстыру бөгет (3) орнатылады. Газ бұл бөгетті айналып өткенде инерция күшінің әсерінен (бағыты кенет өзгергеннен) қосымша қатты бөлшектер тұнады. Сөрелер бетіндегі тұнған шаң бөлшектері камераның бір жағында орналасқан есіктер (4) арқылы мерзімді уакыт сайын қол күшімен тазартылып тұрады. Газды үздіксіз тазалау үшін екі параллель істейтін камералар қойылады: біреуінде газ тазаланады, ал екіншісінде сөрелерді шаңнан тазартады.

Шаңтұндырғыш камералардың жұмыс бетін суспензиялардың тұндырғышы сияқты есептейді, тек қана газдарды тазалағанда х_т = 1 қабылдауға болады.

Ауырлық күш әсерінен тек өте ірі бөлшектерді ғана тұндыруға болады. Сондықтан шаңтұндырғыш камераларда газдарды алдын-ала және ірі размерлі бөлшектерден (d > 100 мкм) тазалау үшін қолданады. Мұндай камералардың газдардың шаңнан тазалану дәрежесі 30?40 %- тен аспайды.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. бет

Дәріс жоспары.

1. Газдарды ортадан тепкіш күш әсерімен тазалау. Циклондардың құрылыс схемалары мен есептеудің негіздері.

2. Батареялы циклондар.

Өндірісте НИИОГаз циклондары кеңінен қолданылады. Олардың корпусының диаметрі 100-ден 1000 мм-ге дейін болып жасалады. Циклондарда тазаланатын газдағы шаңның концентрациясы 0,2?0,4 кг/м³ аралығында болу керек. Циклондарда газдардың тазалану дәрежесі ажырату факторына

4.32-сурет. Батареялы циклон

а) - батареялы циклон; б) - циклон элементінің құрылысы; в) – батареялы циклонның сырткы көрінісі: 1 - корпус, 2 - шаңды газ кіретін құбыр; 3 - газ таратушы камера; 4 - жоғарғы және төменгі құбырлар тобы; 5-тазалаңған газ шығатын кұбыр; 6 - циклон элементінің корпус, 7-элементтерден тазаланған газ шығатын құбырлар; 8 – винт; 9 - шаң түсетің бункер.
Бірнеше циклон элементтері үстіңгі және астыңгы кұбырлы торға (4) бекітіліп корпусқа (1) орнатылады.

Аппаратқа құбыр (2) арқылы кірген шаңды газ бір уақыттың өзінде газ таратушы камера (3) арқылы барлық элементтерге бірдей таратылады жәнө оларда тазаланып, элементтердегі газ шығарушы құбырлар (7) арқылы жалпы камераға, сосын кұбыр (5) арқылы циклоннаң шығады. Барлық элементтерден түскен шаң бөлшектері аппараттың төменгі бөлігіндегі бункерге (9) жиналып сыртқа шығарылады. Шаңды газ элементтерге (4.32б-сурет) корпус (6) мен орталық кұбыр (6) арасындағы сақиналы кеңістіктің үстінен кіреді. Сақиналы кеністікке газға айналмалы қозғалыс беретін винт (8) орналаскан.

Кеңінен қолданылатын батареялы циклоңдардаң элементтерінің диаметрі 100, 150 және 200 мм болып жасалады. Батареялы және жай циклондардың (НИИОГаз) тазалау дәрежелеріңің шаң бөлшектерінің диаметріне байланыстары төмендегі кестеде көрсетіліген.

Кесте 5.3

Шаңды газ мөлшері көп және бірнеше жай циклондарды қолдану тиімсіз болған кездерде батареялы циклондар пайдалынады. Циклондардың артықшылығы: 1) кұрылысы қарапайым; 2) қозғалатын бөліктері жоқ; 3) пайдалану оңай және арзан.

Циклондардың кемшілігі: 1) гидравликалык кедергісі жоғары (400?700 Па); 2) диаметрі 10 мкм-ден кіші бөлшектөр үшін газдың тазалану дәрежесі төмен; 3) шаң бөлшектері соққысы әсерінен аппарат корпусының жүқаланып тозуы.

Циклондарды шаң бөлшектерінің размері 10 мкм көп болған кезде қолдану тиімді.

1. Циклондар және аэроциклондардың жұмыс істеу принципі.

Дәріс жоспары.

1. Газдарды сүзу арқылы тазалау. Жеңді сүзгілер.

2. Газдарды сұйықтармен тазалау.Скрубберлер.

3. Газдарды электрлі тазалау. Бөлшектерді коагуляциялау.
Газдарды сүзу арқылы тазалау. Шаңды газдар кеуекті бөгеттер арқылы өткенде шаңдар ұсталып, газ өтіп кетеді. Өндірісте көп қолданылатын мұндай сүзгілерге жеңді сүзгілер жатады (4.32-сурет). Шаңды газды желдеткіш (1) газ кұбырымен (2) камера (3) аркылы жеңдерге (4) беріледі. Жеңдер тарату торының (5) қысқа құбырларына кигізіліп бекітіледі. Шаң матаның кеуектерінде ұсталады, ал тазаланған газ клапан (6) және кұбыр (7) арқылы аппараттан шығарылады. Камераның қақағына орнатылған таратушы мөханизм жәрдеммен сүзгінің кейбір секцияларына белгілі бір уақыт ішінде, матада ұсталған шаңды тазалау үшін шаңды газды жібермейді.

4.32-суретте І, ІІІ және ІV-секцияларда газ тазаланатын, ал ІІ -секцияда жеңнің шаңнан тазаланатын көзі көрсетілген. ІІ - секциядағы жеңді шаңнан тазалау үшін клапан (6) жабылып, ал клапан (8) ашылады да, ол аркылы желдеткіш (9) жәрдемімен коллектор бойынша ауа немесе тазаланған газды жеңді үрлеу үшін жібереді. Бұл ауа (немесе газ) шаңды газдың бағытына карама-қарсы жіберіліп, құбыр (2) арқылы шығады. Сондықтан (9) желдеткіштін тегеуіріні желдеткіштін (1) тегеуірінен көп болуы керек. Жеңді үрлеумен , қатар окы механикалык әдіспен (механизм 10 жәрдемімен) сілкиді. Шаң камераға (3) түсіп шнек (12) жәрдемімен қақпа (13) арқылы шығарылады.

4.33-сурет. Жеңді сүзгі. І – ІV - секциялар; 1,9 – желдеткіштер; 2 – шаңды газ кіретін қубыр; 3 - камера; 4 - жендер; 5 - таратушы тор; 6 - клапаңдар; 7 –тазаланған газ шығарылатын құбыр; 10 - сілкитін механиэм; 11 - рама; 12 – шнек; 13 - қақпақ.

ІІ-секциядағы жеңдер шаңнан тазаланғаннан соң оған шаңды газ жіберіп, келесі секцияға ауа (немесе газ) жіберіп, жеңдерді шаңнан тазартады. Бұл операциялардың кезегі және уақыты автоматты құрылғылар жәрдемімен реттеліп тұрады.

Жиі қолданылатын сүзу маталарының гидравликалық кедергісі 150?250 мм су бағанасынан аспайды. Жеңді сүзгілерде газдардың тазалаңу дәрежесі өте майда шаңдар үшін 98?99% аралығында болады.

Таза ауа алу үшін, яғни микроорганизмдерден тазалауда бактерицидті заттары бар әртүрлі полимерлі сузгі материалдар қолнылады.

Мұндай сүзгілердің кемшілігі: 1) маталар тез тозады; 2) маталардың тесіктері бітеліп қалады.

Газдың температураларына байланысты қолданылатын маталар: t < 80°С – мата, бөз; t < 110°С - жүн; t < 130?140°С - фторопласт; t < 400°С - шынылы талшық жіптер.

Мұндай тәсілдің тиімділігін арттыру және ұсталған зиянды немесе бағалы затты сұйыктан ажырату үшін пайда болған шламды (сұйықпен ұсталған шаңның қоспасы) тұндырғышта тұндырып, мөлдірленген сұйықты қайтадан газды тазалауға береді.

Бұл тәсілдің кемшілігі: 1) көп мөлшерде шламның пайда болуы; 2) бұл шламның аппаратты коррозияға ұшыратуы; 3) шламды келешекте тазалау қажеттігі.

Бұл процесс мынадай аппараттарда жүргізіледі: бос және насадкалы, ортадан тепкіш, Вентури скрубберлер, көбікті (барботажды) аппараттар, насадкалардың жалғансұйылу қабатындағы аппараттар.

Тазалау процесінің қарқындылығын және жылдамдығын көбейту үшін насадкалы скрубберлер (4.35-сурет) жиі колданылады. Насадкалар газ бен сұйықтың жанасу бетін көбейтеді. Көбінесе кокс, кварц, хордалы және сақиналы насадкалар қолданылады.

Бос скруббердің тазалау дәрежесі 60?75% болса, насадкалы
скрубберде 70?85%.

Ортадан тепкіш скрубберлер. Шаңды газдар аппараттың цилиндрлі корпусына жанамалап кіріп, ортадан тепкіш күш әсерінен айналмалы қозғалыста болады (4.36-сурет). Сопла арқылы берілген сұйык аппараттың ішкі қабырғасымен жүқа қабықша болып төмен қарай ағады. Газ ішіңдегі шаңдар винт сияқты айналмалы қозғалыста ортадан тепкіш күштің әсерінен қабырғаға соғылып, қабықша болып аққан сұйықпен жуылып түседі. Тазаланған және суытылған газ аппараттың биіктігі бойынша жоғары көтеріліп патрубка арқылы шығады.

Ортадан тепкіш скрубберлердө бос және насадкалы скрубберге қарағанда тазалау дәрежесі жоғары болады. Өлшемі 5?30 мкм бөлшектер үшін ? ? 95% -ке дейін, ал 2?5 мкм бөлшектері үшін ? ? 85?90 % -ке дейін болады. Бұндай скрубберлердің гидравликалық кедергісі төмен болады.

4.34-сурет. Бос скруббер 1-корпус; 2-шашыратқыш (форсункалар); 3-тазаланған газ шығатын құбыр; 4-шаңды газ кіретін құбыр; 5-шлам шығатын құбыр		4.35-сурет. Насадкалы скруббер: 1-насадка; 2-торлы бөгет; 3-шашыратқыш; 4-сұйықты таратушы	4.36-сурет. Ортадан тепкіш скруббер: 1-корпус; 2-жанамалап газ кіретін құбыр; 3-сопло; 4-конусты түп; 5-тазаланған газ шығатын құбыр.

4.37-сурет. Көбікті (барботажды) шаңұстағыш: 1-камера; 2-табақша; 3-сұйық берілетін құбыр; 4-шаңды газ берілетін құбыр; 5-бөгет; 6-шлам шығаратың құбыр.

Көбікті шаңұстағыш (4.36-сурет ) ішіне тесікті табақша (тарелка) (2) орнатылған доңгелек немесе тіктөртбұрышты камерадан (1) құралған болады. Су немесе сұйық кұбыр (3) арқылы табақшаның үстіне, ал шаңды газ құбыр (4) арқылы беріледі. Газ табақша тесіктерінен сосын оның бетіндегі сұйық қабатынан өтіп, сұйыкты қозғалыстағы көбікке айналдырады. Шаң көбік қабатында сұйықпен сіңіріліп, көбікпен бірге бөгет (5) үстінен шығарылады. Көбікпен сұйықтың 80%-і шығарылады, ал қалғаны (20%) тесіктен төмен қарай ағып, табақша астындагы ірі шаңдарды ұстап, штуцер (6) арқылы ағып кетеді.

Мұндай аппараттарда бірнеше табақша орнатылуы мүмкін және солардың санына қарай екі, үш т.с.с. сөрелі көбікті шаңүстағыштар болады.

Тазалау дәрежесі 95?99% -тен аспайды.

Газ толық ионданғанда электродтар арасында разрядтың пайда болуына жағдай жасалынады. Егер электродтар арасындағы потенциалдар айырмасын одан әрі көбейтсе, онда ұшқынның өтуі, сосың электродтардың қысқаша тұйықталуы пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдай болмау үшін электродтар арасындағы электр өрісі әртекті болуы керек. Әртекті электр өрісі пайда болу үшін электродттарды құбырлар осіне (4.38а-сурет) немесе параллель пластиналар (4.38б-сурет) арасында тартылған сым темірлер сиякты етіп жасайды. Өрістің кернеулілігі сымтемірлер жанында өте жоғары болып, құбырға немесе пластинаға жақыңдаған сайын азаяды.

Толық иондануға жеткілікті болған потенциалдар айырмасында электродтар арасыңда көк түсті жарқыраған және шытырлаған «тәжді» разряд пайда болады. Айналасында «тәжді» разряд пайда болған электрод тәжді электрод, ал қарама-қарсы зарядталған құбыр немесе пластинадан жасалған - тұндырғыш электрод деп аталады. Тәжді электрод ток көзінің теріс полюсына, ал тұндырғыш оң полюсына жалғанады.

Электр өрісінің әсерінен оң иондар тәжді электродқа, ал теріс иондар және ерікті электрондар тұңдырғыш электродқа қарай қозғалады. Теріс иондар және электрондар қарсы келген шаң және тамшыларға өздерінің зарядын беріп, оларды тұндырғыш электродқа өздерімен бірге алып кетеді. Осының нәтижесінде шағ немесе тұман бөлшектері осы электродта тұнады. Бұл кезде оң иондардың жолына қарағанда теріс иоңдар мен электрондардың жолы ұзактау (тәжді электроннан тұңдырғыш электродка дейін), сондықтан олардың газдағы шаң немесе тұман бөлшектерімен соқтығысу мүмкіңдігі көп. Теріс зарядталған иондар, шаң немесе тұман бөлшектері тұндырғыш электродқа келіп, оған өздерінің зарядын береді, сосын электродтан шығарылады. Шаң немесе тұман бөлшектерінің өте аз бөлігі ғана оң иондармен соқтығысып, тәжді электродта тұрады.

4.38-сурет. Электрсүзгілерде электродтардың орналасуы: а) құбырлы; б) пластиналы; 1-тәжді электрод; 2-тұндырғыш электрод.

4.39-сурет. Электрсүзгілер: а) –құбырлы; б)-пластиналы; 1,7-шаңды газ кіретін және тазаланған газ шығарылатың құбырлар; 2-құбырлы тұндырғыш электрод; 3-тәжді электрод; 4-рама; 5-электр оқшаулағыштар; 6- сілкитің құрылғы.

Электросүзгілер кұрғақ (құрғак шаңдарды, яғни температурасы шық нүктесінен жоғары газдарды тазалау үшін) және ылғалды (тамшы, тұман және ылғал шаңды газдарды тазалау үшін) болып бөлінеді.

Құбырлы электрсүзгілерінің құбырының диаметрі 150?300 мм болады. Тәжді электродтар үстіңгі және астыңғы жағынан рамаларға бекітіледі. Шаңды газ электрсүзгінің төменгі жағынан тордың астынан кіріп, құбырлар ішіне немесе пластиналар арасына біркелкі болып таралады. Газ электр өрісі арқылы төменнен жоғары қарай өтіп, тазаланып шығады. Құрғақ электрсүзгілерден шаң соққылы механизмдер (балғалы, магнитті-импульсті және т.б.) жәрдемімен мерзімді түсіріліп тұрады. Ылғалды электрсүзгілерде ұсталған бөлшектер тұндырғыш электродты мерзімді немесе үздіксіз сумен жуу арқылы шығарылады. Пластиналы электрсүзгілер: аз металл қажет етеді, орнатуы қарапайым және ықшамды болады. Құбырлы электрсүзгілердің өнімділігі жоғары (газ жылдамдығы жоғары) болады. Электрсүзгілердің артықшылығы: 1) тазалау дәрежесі 99% және кей кезде 99,9%; 2) гидравликалык кедергісі аз (10?15 мм су бағанасы); 3) энергия шығыны өте аз, (1000 м³ газды тазалау үшін 0,2?0,3 кВт).

Электрсүзгілердің кемшілігі: 1) қымбат тұрады; 2) пайдалынуы (эксплуатация) күрделі; 3) аз меншікті электр кедергісі бар шаңдарға колдаңуға болмайды.

1. Электрлі тұндыру негізделген принцип қандай?

1. 
   
   жүктеу/скачать 1.95 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: