Сораптың негізгі параметрлері

Сораптың негізгі параметрлері

1. көлемдік беріліс (сорап берілісі)	, ;
2. сорап тегеуріні		, ;
3. сорап қуаты		, ;
4. сораптың пайдалы әсер коэффициенті		.

Сораптың пайдалы әсер коэффициенті – пайдалы қуаттың толық қутқа қатынасы. Ол үш пайдалы әсер коэффициентің туындысына тең (п.ә.к.): көлемдік, гидравликалық және механикалық. Көлемдік п.ә.к. сұйық көлемінің шығынын ескереді (берілістің аздығын). Гидравликалық п.ә.к. және механикалық п.ә.к. – сорап тегеуріні мен машина элементтері арасындағы үйкелісті азайтуға арналған.

Қалақшалы машиналардың негізгі теңдеуін Л. Эйлер енгізді, ол идеальды жұмысшы доңғалақ моделі шексіз жұқа қалақшалар және ағыс теориясының шексіз санынан шығады

.

Бұл теңдеуді барлық ортадан тепкіш машиналар үшін қолдануға болады. Жоғарыда көрсетілген теңдеу, ортадан тепкіш сорап туғызған теориялық тегеурін сорап сорған сұйықтың қайдан шыққанына байланысты емес. Сонымен қатар, жұмысшы доңғалақтың диаметрін және айналыс санын жоғарылату, кез-келген жоғары тегеурінді туғызуы мүмкін. Қалақшалы сораптардың тегеуріні мен берілісі өзарабайланысты екеніне де көңіл аудару керек. Бір параметрін өзгерту екінші параметрінің өзгеруіне әкеліп соғады.

Жұмысшы доңғалақтың қалақшалар түрі де сорап тегеурініне әсер етеді. Доңғалақтардағы калақшаларды, артқа қарай қайырылған, радиальды қалақшалы және қалақшалары алға қарай қайырылған деп бөледі. Ең жоғары теориялық тегеурін қалақшалары алға қарай майысқан жұмысшы доңғалақта пайда болады, ал ең кіші тегеурін қалақшалары артқа қайырылған қалақшаларда болады

Ортадан тепкіш сораптардың теориялық сипаттамасы, теориялық тегеурін нің беріліске тәуелділігін тағайындайды. Бұл сипаттама идеал сұйық және шексіз қалақшалар саны бар жұмысшы доңғалақ сипаттамаларын сәйкес келеді.

Конструкциясы және дайындалатын сорап түрлеріне, өлшемдерінің әртүрлілігіне сәйкес сораптар жұмысының нақты шарттары әртүрлі болып келеді. Сондықтан олардың жаңа түрлерін жасағанда, оларды модель түрінде тәжрибелік зерттеуден өткізеді және алынған мәліметтерді нақты сорап жасауға пайдаланады. Және де белгілі бір гидравликалық сапаға ие болатын модель, осы сериядағы барлық машиналармен гидравликалық ұқсас болуы керек.

Қалақшалы сораптардың ұқсастық заңдары, геометриялық өлшемдері мен жұмысшы доңғалақтың айналыс сандары ұқсас сораптардың берілісін, тегеурінін және қуатын тағайындайды.

Ұқсас сораптар үшін көрсетілген формулалар басқа да мақсатта қолданылуы мүмкін – сол және басқа да сораптардың жұмысшы доңғалақтың айналыс санын өзгерткен кездегі берілісті, тегеурінді және тұтынатын қуатты өзгерткендегі есептерді шығарғанда пайдаланады, егер осы үш шама қандай да бір айналыс саны үшін белгілі болса. Бұл айналыс саны бірдей болған кездегі модельді сорапты сынауды одан әрі жеңілдетеді, ал айналыс санының мәні басқа болса, онда пайдалы әсер коэффициентің шамасын анықтау жеткілікті.

; ; .



Қалақшалы доңғалақ пішінінің жылдам жүрісіне әсері

Бұл формуланы пропорциональдық немесе ортадан тепкіш сораптың пропорциональдық заңы деп атайды.

Іс жүзінде олар сораптардың пайдалану шарттарын анықтау үшін қажет.

Барлық ұқсас сериялы, ұқсас тәртіппен жұмыс істейтін сораптардың негізгі ұқсастық критериі болып жылдамжүрістілік коэффициенті табылады

Бұл коэффициент сораптар түрінің сипаттамасы болады және сораптардың қолдану аймағын анықтайды. Келтірілген формуладан көріп отырғанымыздай, жоғары жылдамжүрістілік коэффициенті бар сораптар көп жағдайда аз

тегеурінде үлкен беріліс беретін сораптар үшін қолданылады, ал жылдамжүрістілік коэффициенті кіші болатын сораптар аз берілісте үлкен тегеурін туғызады. Сондықтан жоғары тегеурінді сораптардың айналыс саны көп емес (баяуайналатын сораптар), ал аз тегеурінді сораптар – көпайналысты (жылдамжүрісті сораптар) болады.

Жылдамжүрістілік коэффициентіне байланысты қалақшалы сораптарды келесі түрде жіктеуге болады.

Теориялық сипаттамасы ортадан тепкіш сораптың жұмыс кезіндегі құбылысқа ешқандай әсер етпейді. Сондықтан, сораптың негізгі параметрлері арасындағы өзар байланысты құру үшін, сораптарды таңдаған кезде негізгі болып саналатын нақты сипаттамасын тұрғызады. Тегеурін мен секундтық беріліс арасындағы байланыс негізгі сипаттама болады, осыған байланысты басты жұмысшы сипаттама деп аталады.

Сораптың жұмыс режимдерін анықтау (сорап таңдау) үшін сорап сипаттамасы мен сорап жұмыс істейтін жүйе сипаттамасын бір масштабпен, бір графикте орналастырады. Көрсетілген екі сипаттаманың қиылысу нүктесі жұмысшы нүкте деп аталады және сораптың нақты жұмысшы шарттарына жауап береді. Бұған, сорап сипаттамасын өзгерту (пропорцинальдық заң бойынша айналыс санын есептеу параметрін өзгерту жолымен) немесе сорапты қондырғылар сипаттамасын өзгерту нәтижесінде (дросселдеу) жетуге болады.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары.

1. Сораптардың толық жіктелуін көрсетіңіз, олардың ерекшеліктері мен қолданылу аймағы қандай? Қалақшалы және көлемді сораптардың жұмыс істеу принципінің мәні неде? 2. Сораптың негізгі параметрлерін атаңыз? Олардың қысқаша сипаттамасы? 3. Сорап тегеурінін қалай анықтауға болады? 4. Сораптың пайдалы және толық қуатын қалай анықтауға болады? 5. Сораптың толық пайдалы әсер коэффиценті дегеніміз не? Сораптың көлемдік, гидравликалық, механикалық ПӘК-нің қатынасы қандай шамаға тең? 6. Геометриялық және вакуумды биіктікте сорудың арасындағы байланыс қандай? Мүмкін болатын вакуумметрлік биіктік қандай? 7. Бірсатылы ортадан тепкіш сораптардың жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз және сұлбасын сызыңыз. 8. Ортадан тепкіш сораптар қандай белгілері бойынша жіктеледі? 9. Жұмысшы доңғалаққа кірерде және шыға берістегі жылдамдық параллелограммын тұрғыз. және бұрыштары неге тәуелді? 10. Жұмысшы доңғалақ пен спиральды камераның жұмыс істеу орны қандай? 11. Қалақшалы доңғалақтың негізгі теңдеуін жазыңыз. Ортадан тепкіш сорапта туатын теориялық тегеурін неге байланысты? Нақты тегеурінді қалай анықтайды? 12. Сораптардың теориялық сипаттамасын тұрғызыңыз. Сораптың теориялық тегеурініне жұмысшы доңғалақ қалақшаларының түрі қалай әсер етеді? 13. Қалақшалы машиналар үшін ұқсастық және пропорциональдықтың негізгі заңдарын көрсетіңіз. Олар қандай мақсатта пайдаланылады? 14. Жылдамжүрістілік коэффициенті дегеніміз не? 15. Жылдамжүрістілік коэффициенті бойынша ортадан тепкіш сораптарды жіктеңіз? 16. Қалақшалы сораптардың негізгі жұмысшы сипаттамаларын атаңыз? Сораптың басты жұмысшы сипаттамасы дегеніміз қандай сипаттама? 17. Сораптың жұмысшы нүктесі дегеніміз не? Жұмысшы нүктені анықтау үшін сәйкес график тұрғызыңыз? 18. Сұйық қозғалысының турбулентті режимі үшін жүйесі қандай түрге ие болады? 19. Жүйе сипаттамасын негізгі теңдеуін жазыңыз? Осы теңдеуге енетін барлық шамалардың мәнін түсіндіріңіз.

Ұсынылатын әдебиеттер:

Шлипченко З.С. Насосы, компрессоры и вентиляторы. – Киев: Техника, 1976. – 368 б. 179 – 216 бет;

Вильнер Я.М., Ковалев Я.Г., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. – Минск: Жоғары мектеп, 1976. – 416 б.– 201 – 218 бет.

Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др./ – М.: Машинажасау, 1982. – 423 б. – 154 – 186 бет;

Дәріс жоспары.

1. Әртекті жүйелер.

2. Химия өнеркәсібінде әртекті жүйелердің пайда болуы. Гидромеханикалық процестер тобының қурылысы, олардын жалпы міндеттері.

3. Сұйық және газды әртекті жүйелерді ажырату. Сұйықты жүйелердi ажырату.

Әртекті жүйе екі және оданда көп фазалардан құралған болады. Бұл фазалардың біреуі дисперсионды немесе сыртқы фаза болып, оның ішінде басқа фазалардың бөлшектері таралған болады. Бұл таралған бөлшектерді дисперсті немесе ішкі фаза деп атайды. Фазалардың физикалық күйіне байланысты әртекті жүйелердің келесі түрлері болады.

9.1- кесте

Дисперсионды сыртқы) фаза	Дисперстi фаза	Дисперстi фаза бөлшектерiнiң өлшемдерi, мкм	Әртектi жүйенiң аты	Ескерту
Газ		Қатты бөлшектер	5-100 0,3-5	шаң түтiн	Механикалық газды жүйе
Газ		Сұйық бөлшектер	0,3-3	тұман	Конденсацияланған газды жүйелер, аэрозольдер
Сұйық		Қатты бөлшектер	100	Суспензия iрi
			0,5-100	Майда
			0,1-0,5	Лайлы (өте майда)
			0,1	Коллоидты ерiтiндi	Броундық қозғалыстың бар болу шартында
Сұйық		Сұйық	0,5	Эмульсия
Сұйық		Газ		Көбiк

Бұл кестеден тұну процесi негiзiнен шаң мен суспензиялады ажыратқанда қолданылатындығы көрiнiп тұр. Тұну процесi негiзiнен ауырлық, ортадан тепкiш, электростатикалық және акустикалық күштердiң әсерiнен өткiзiледi.

Сүзу процесiн суспензия және шаңдардың сұйық және газдары өткiзiп, ал қатты бөлшектерiн ұстап қалатын кеуектi бөгеттер жәрдемiмен өткiзедi. Мұнда процесс қысымдар айырмасының күшi әсерiнен өтедi.

Суспензия және эмульсияларда ортадан тепкiш күш әсерiмен ажырату процесiн центрифугалау деп атайды. Бұл процесте тұнба және сұйық фаза /фугат/ пайда болады.

Шаң, түтiн және тұмандағы қатты бөлшектердi сұйық жәрдемiмен ажырату процесiн сұйықпен ажырату деп атайды. Бұл процесте ауырлық және инерция күштерi әсер етедi.

Әртектi жүйелердi ажыратуға арналған процестер мен аппараттар

9.2- кесте

Сұйықты және газды әртектi жүйелердi ажырату процесiнiң бiрдей екендiгiне қарамастан, кейбiр тәсiлдермен қолданылатын аппараттардың өзiндiк ерекшелiктерi болады. Содықтан, сұйықты және газды әртектi жүйелердi ажыратуды төменде жекелеп қарастырамыз.

Ажыратудың материалдық балансы.

Ажыртылатын жүйе (сыртқы фаза) және оның ішінде таралған в (дисперсті фаза) заттарынан құралған делік. Төменде берілгендерді қабылдаймыз.

G_қ, G_м, G_т – берілген қоспа, мөлдірленген сұйық және тұнба мөлшері, кг.

Х_қ, Х_м, Х_т – в затының қоспадағы мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы массалық үлестері.

Егер заттардың шығыны болмаса, онда ажыратудың материалдық тепе-теңдігін былай жазуға болады:

Заттардың барлық мөлшері бойынша:

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Әртекті жүйелер дегеніміз не? 2.Әртекті жүйелер пайда болатын процестер? 3. Әртекті жүйелерді ажырату процесі. 4. Осы әдістердің мәні. 5. Бөлу әдістері қалай жіктеледі? 6. Көпкомпонентті жүйелерді қандай теңдеулермен табуға болады? 7. Әртекті жүйелердің физика-химиялық негіздері қалай анықталады? 8. Әртекті жүйелердің негізгі физико-химиялық параметрлері (тығыздық, тұтқырлық, молекулярлық масса және т.б.) қалай анықталады?

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. 137-140 бет

Дәріс жоспары.

1. Мерзімді, жартылай үздіксіз, үздіксіз әрекетті тұндырғыштар.

2. Аурлық күші өрістегі тұну. Тұну теориясының негізі. Стокс формуласы. Суспензиядағы бөлшектердін пішіні мен концентрациясының әсері. Тұну режимдері. Тұнудың критерийлі тендеуі.

3. Тұндырғыштардың өнімділігің анықтау.

Тұндыру әртекті жүйелерді ажыратудың басқа тәсілдеріне қарағанда ең оңай және арзан болып есептеледі. Әдетте, тұндыру процесін ажыратудың ең бірінші тәсілі есебінде пайдаланылады. Бұл процестің жәрдемімен суспензияларды алдын-ала қоюландырады, сүзу және центрифугалау арқылы ажыратуды тездетеді.

Тұндыруды тұндырғыш немесе қоюландырғыш деп аталатын аппараттарда өткізеді. Бұл аппараттар мерзімді, үздіксіз әрекетті болыр бөлінеді. Үздіксіз әрекетті аппараттар бір, екі және көп қабатты болады.

Мерзімді әрекетті тұндырғыштар биіктігі төмендеу бассейндерде болады. Оларда араластырғыш болмайды. Мұндай аппараттар суспензиямен толықтырылып, белгілі бір уақыт шамасында тұндырылады. Осы уақытта қатты бөлшектер аппараттың түбіне тұнады. Аппараттың үстіңгі жағындағы тұнбаның жоғарғы жағынан мөлдір сұйықты сифонды түтік енмесе кран шүмек арқылы ағызады, ал түбіндегі қою сұйық массаны – шламды ең астыңғы кран арқылы түсіреді. Аппараттардың түп жағы көбінесе конус, ал жоғарғы жағы цилиндр пішінді болып келеді.

Жартылай үздіксіз әрекетті жұмыс істейтін көлбеу бөгеттері бар тұндырғыш көрсетілген. Суспензия құбыр арқылы аппарат корпусының ішіне беріледі. Аппарат ішіне көлбеу бөгеттер орнатылған. Олар сұйық ағынын жоғары және төмен бағыттап, сұйықтың аппаратта болу уақытын және тұну бетін ұлғайтады. Тұнба конусы бункерде жиналып, белгілі бір мерзімде алынады да, ал мөлдірленген сұйық аппараттан құбыр арқылы үздіксіз шығарылады.

Өнеркәсіпте көбінесе үздіксіз әрекетті тұндырғыштар қолданылады. Бұл аппараттың түп жағы жай конусты, ал жоғарғы жағы онша биік емес цилиндр болады. Жоғарғы жағында сақиналы науа бар. Тұндырғыш ішіне көлбеу қалақшалары бар араластырғыш орнатылған. Тұнған затты шығарылатын тесікке үздіксіз жылжытып тұру үшін көлбеу қалақшалардың тарақ тәрізді қырғыштары бар. Араластырғыш минутына 0,015?0,5 яғни тұну процесіне әсер етпейтіндей өте аз жылдамдықта айналады. Ажыратылатын қоспа құбыр арқылы аппараттың ортасына үздіксіз беріліп тұрады. Мөлдірленген сұйық сақиналы науаға асып құйылып, құбыр арқылы үздіксіз ағып тұрады. Тұнба (шлам) – аққыш қою суспензия (қатты бөлшек концентрациясы 35-55%- тен көп емес) диафрагмалы сорап арқылы аппараттан сорылып алынып тұрады. Араластырғыштың білігі редуктор арқылы электр қозғалтқышпен айналдырылады.

Алынған тұнбамен бірге сұйықтың көп бөлігі шығындалады. Сұйық шығыны аз болу үшін және қоюланған суспензиядан сұйықты бөліп алу үшін тұнбаны екінші тұндырғышқа жібереді. Мұнда тұнба сумен жуылады және екінші аппараттан шыққан тұнбаның сұйығы сумен араласқан болады. Осылай тізбектеліп бір-бірімен қосылған тұндрғыштар арқылы тұнбадан 97-98% сұйықты бөліп алуға болады. Жуатын су мөлшерін азайту үшін тұндырды қарама-қарсы ағынды: тұнба бірінші тұндырғыштан соңғысына, ал жуатын су тұнбаға кері бағытта, яғни соңғы аппараттан біріншіге қарай беріледі

Бұл тұндырғыштардың мынадай артықшылықтары бар:

а) үздіксіз әрекетті;

ә) өнімділігі жоғары, 3000 т/тәу;

б) тұнбаның тығыздығы біркелкі;

в) тұнбаның сусыздануы тиімді.

Кемшіліктері:

1) Өте үлкен: диаметрлері 1,8 м-ден 30м, ал кейбір өндірісте суды тазалау үщін 100 м-ге дейін болады. Диаметрлері үлкен болғандықтан көп орынды керек етеді. Сондықтан орынды тежеу үшін көпқабатты тұндырғыштар қолданылады;

2) айналатын білігі және қырғышты араластырғышының болуы.

Мұндай тұндырғыштар бірінің үстіне бірі орналасқан бірнеше аппараттан құралған болады. Ажыратылатын суспензия бөліп беретін құрылғыдан стакан арқылы әрбір қабатқа беріледі. Мөлдірленген сұйық ағызылатын құбырлар арқылы коллекторға жиналады. Қоюланған тұнба жабық типтегі тұндырғышта әр қабаттан бөлек, ал теңестірілген типтегі тұндырғышта тек төменгі қабаттан алынып, ыдыста жиналады.

Үздіксіз әреккетті конусты сөрелі тұндырғыштардың да тұну беті көп болады. Ажыратылатын суспензия конусты сөрелер арасындағы каналдарға құбыр арқылы беріліп таратылады. Қатты бөлшектер конусты сөрелер бетіне тұнып, көлбеу сөрелер арқылы корпустың қабырғасына қарай жылжиды, сосын тұнба алынатын құбыр арқылы тиісті жерге беріледі. Мөлдірленген сұйық жоғарғы екі сөренің арасындағы канал және құбыр арқылы шығарылады. Бұл аппараттың артықшылығы:

а) қозғалатын бөлшегі жоқ;

б) қызыметінің қарапайымдылығы.

Эмульсияларды ажырататын үздіксіз әрекетті тұндырғыш - горизонталь резервуардың ішіне эмульсияның кіретін құбырына қарама-қарсы майда тесіктері бар бөгет орындалған. Бұл бөгет кіретін эмульсия ағының бәсендету үшін қойылған. Түндыру процесін жеделдету үшін тұндырғыш ішіндегі эмульсия қозғалысы ламинарлы болу керек. Жеңіл фаза құбыр, ауыр фаза құбыр арқылы алынып тұрады. Резервуардан сұйық түгел ағып кетпеу үшін құбырға сифонды ажырататын құрылғы орнатылады.

Тұндырғышты жүйедегі ең кіші бөлшектің тұнуына есептеп жобалайды. Сондықтан, қоспаның аппаратта болу уақытын, қысылып тұнудағы ең кіші бөлшектің аппарат түбіне тұну уақытына тең немесе одан көп деп алу керек.

Суспензияның қоюланған тұнба қабатына және биіктігі /м/ мөлдірленген сұйық қабатына ажыратылу уақытын есептейік. Егер тұну беті /м²/ болса уақыт бірлігінде алынатын мөлдірленген сұйық көлемін былайша анықтауға болады.

(11.2)

(11.3) – теңдеу тұндырғыштың өнімділігі оның биіктігіне байланысты болмай, тұну бетіне және тұну жылдамдығына байланысты екендігін көрсетеді. Сондықтар, тұндырғыштардың биіктігі аз /1,8-4,5 м дейін/, ал тұну беті үлкен болады.

Қажетті тұну бетін (11.3) теңдеуден анықтаймыз.

(м²) (11.4)

Мөлдірленген сұйықтың массалық мөлшері /кг/ G_м, ал тығыздығы болса онда

(9.3)- теңдеудегі G_м мәнін (11.5) формулаға қойсақ:

(11.6) теңдеуін қорытып шығарған кезде тұндырғыштың барлық ауданындағы сұйық қозғылысының біркелкі еместігі есепке алынған жоқ. Сондықтан, аппараттағы сұйықтың құйынды қозғалысы және қозғалыссыз қалатын зоналар болмайды деп қабылданған. Бұл жағдайдың барлығы тұну жылдамдығын азайтады. Осы себепті инженерлік есептеулерде (11.6) теңдеуі арқылы анықталған тұну бетін 30-35% - ке көп етіп алу керек, яғни 1,3?1,35 коэффициенттеріне көбейту керек. Көп қабатты тұндырғыштарды есептегенде жалпы бетті қабаттарға теңдей етіп бөледі.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Тұндыру процесі дегеніміз не? 2. Ньютона заңының мәні және оның негізінде тұндыру жылдамдығын анықтау? 3. Бөлшектерді гравитациялық өрісте тұндыру үшін Лященко әдісі және оның мәні. 4. Тұндыру теориясының жалпы критериалды теңдеуін қалай анықтайды? суспензии, форма частиц, степень однородности частиц и вязкость среды. 4. Жартылайүздікті әрекетті тұндырғыштар. 5. Олардың қолданылу аймағы? 6. Үздіксіз әрекетті тұндырғыштардың конструкциясы қандай? 7. Олардың кемшіліктері мен артықшылықтары қандай? 8. Электрлі тұндыру негізделген принцип қандай? 9. Циклондар және аэроциклондардың жұмыс істеу принципі. 10. Тұндыру жылдамдығын қалай анықтауға болады?

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. 140-145 бет

Дәріс 13. Центрифугалау.

Дәріс жоспары.

1. Ортадан тепкіш өрісіндегі сұйық әртекті жүйелерді ажырату.

2. Фруд критерийі.

3. Центрифугалау процесінің жылдамдығын және өнімділігін анықтау. Негізгі технологиялық есептеулер.

Центрифугалау процесі арнаулы машиналар - центрифугаларда өткізіледі. Центрифугалардың негізгі бөлігі - тік немесе горизонталь білікте үлкен жылдамдықпен айналатын барабан болады. Центрифугалар тұндырғыш және сүзгіш болып бөлінеді.

Тұндырғыш центрифуга		Сүзгіш центрифуга

Сүзгіш центрифугалардың барабанының қабырғасы көп тесікті болады Мұндай барабанның ішкі беті сүзгі матамен қапталады. Ортадан тепкіш күштің әсерінен қатты бөлшектер матаның бетінде ұсталынып қалады, ал сұйық тұнба қабаты және мата арқылы барабанның тесіктерінен сыртқа шығарылады.

Тұндырғыш центрифугалардағы эмульсияларды ажырату – сепарация, ал центрифуга – сепаратор деп аталады.

Тұндырғыш центрифугада суспензияны ажырату – ортадан тепкіш мөлдірлену (суспензияда қатты бөлшектер өте аз болғанда, мысалы, лак және жағар майлар) және ортадан тепкіш тұну (суспензияда қатты бөлшектер көп болғанда, мысалы, көмірдің судағы суспензиясы) болып бөлінеді.

Сүзгіш центрифугаларда суспензияны ортадан тепкіш сүзу деп атайды.

Барабан және оның iшiндегi суспензия (эмульсия) айналғанда болатын ортадан тепкiш күштiң мәнi:

мұнда – барабан және материалдың салмағы, Н; - барабанның айналыс жылдамдығы, м/с; - барабанның 1 минуттағы айналу саны; - барабанның iшкi радиусы, м; - еркiн түсу үдеуi, м/с²; - деп қабылданған

Центрифугалардың жұмыс істеу тиімділігі ажырату факторына байланысты болады, яғни ажырату факторы қаншалықты көп болса, центрифуганың ажырату қаблеті соншалықты жоғары болады.

(12.2)

Центрифуганың ажырату қаблетін сипаттайтын екінші көрсеткіші, оның өнімділігінің индексі болып табылады. Ол ажырату факторы К_а мен барабанның тұну бетінің көбейтіндісіне тең:

Жұмыс істеу принциптеріне байланысты центрифугалар төмендегі түрлерге бөлінеді:

1) мерзімді әрекетті

2) жартылай үздіксіз әрекетті

3) үздіксіз әрекетті.

Ажырату факторына байланысты:

1) егер Ка < 3500 болса қалыпты центрифуга;

2) егер Ка > 3500 аса жоғары центрифуга.

Барабанның орналасуына байланысты:

1) горизонталды

2) көлбеулі

3) тік

Тұнбаны түсіру тәсілдеріне байланысты: қол күшімен, пышақпен, шнекпен, ілгерінді кейінді қозғалатын піспекпен, ауырлық немесе гравитациялық күш әсерімен, ортадан тепкіш күш әсерімен деп жіктеледі.

Мерзiмдi және үздiксiз әрекеттi центрифугаларды айналдыруға жұмсалған электроқозғалтқыштың қуаты бiр тәсiлмен есептеледi. Бұл жағдайда мерзiмдi әрекеттi аппараттар суспензиясыз жүктелмей айналдырылады деп есептейдi.

Егер фугат барабанның айналмалы жылдамдығымен шығарылса, онда оған жұмсалған қуат төмендегiше анықталады:

Центрифуга подшипниктерiндегi үйкелiске жұмсалған қуат:

Барабанның ауамен үйкелiсiне жұмсалған қуатты төмендегi эмприкалық формуламен есептейдi.

- барабанның сыртқы диаметрi, м;

- барабанның айналу жылдамдығы

Жалпы қуат:

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Сүзгіш центрифугалардағы ортадан тепкіш қысымның анықтамасы қандай? 2. Мерзімді әрекетті центрифуганың өнімділігі қалай анықталады? 3. Өндірісте жұмыс істейтін үздіксіз әрекетті ценртифуганың түрі, жұмыс істеу принципі және өнімділігі қалай анықталады? 4. Үздіксіз әрекетті тұндырғыш центрифуганың өнімділігі қалай анықталады? 5. Олардың жұмыс істеу принципі қандай? 6. Тәрелкелі сепараторлар қандай мақсатта пайдаланылады және қалай жұмыс істейді? 7. Сепараторлардың өнімділігі қалай анықталады, олардың артықшылықтары мен кемшіліктері.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. 165-192 бет

Дәріс жоспары.

1. Сүзу процесінін түрлері. Тұнба пайда болу жолымен сүзу. Знаменский тендеуі. Сүзу режимдері. Кеуектерді бітеу арқылы жолымен сүзу.

2. Сүзгіштер аппараттардың классификациясы. Фильтр-пресс. Вакуум-фильтр. Таспалы вакуум-фильтр. Барабанды фильтр. Ортадан тепкіш сүзу. Процестін жылдамдығы және өнімділігі. Аспалы сүзгіш центрифуга.

Сүзу процесі - қатты бөлшектерді ұстап қалатын, ал сұйықты өткізіп жіберетін кеуекті бөгеттер жәрдемімен суспензияларды ажырату.

Сусензияларды с ү з г і- деп аталатын апараттарда ажыратылады. Сүзгілер сүзу бөгеттері арқылы екі бөлікке бөлініп, оның бір бөлігіне суспензия құйылады. Осы екі бөліктің екі жағындағы қысымдар айырмасының әсерінен сұйық сүзу бөгеттерінің кеуктерінен өтіп, олардың бетінде қатты бөлшектер ұсталынып қалады. Сонымен суспензия таза с ү з і н д і және ылғалды т ұ н б а ғ а ажыратылады. Кейбір кезде қатты бөлшектер сүзу бөгетінің кеуектерінде ұсталынып, тұнба пайда болмайды. Осындай қасиеттерге байланысты сүзу процесі екі түрге бөлінеді:

1) Тұнба пайда болу жолымен түсу;

2) Сүзу бөгетінің кеуектерін толтыру (бітеу) арқылы сүзу.

3) Аралық.

Химия өнеркәсібінде тұнба пайда болу тәсілі қант заводтарында қанағаттарылған шырынды, сыра заводтарында ірікпені, ашықты зауыттарында ашытқы массаларын сүзуде қолданылады.

Сүзу процесінің қозғаушы күші - қысымдар айырмасы болып табылады. Іс жузінде сүзу процесі үш түрлі режимде өткізіледі:

1) тұрақты қысымдар айырмасында

2) тұрақты жылдамдықта

3) процес жылдамдығының және қысымдар айырмасының өзгеруінде .

Өндірісте сүзу процесін төмендегі қысымдар айырмасында өткізеді:

1) Суспензияның гидростатикалық қысымы әсерінен МПа

2) Вакуум әсерінен МПа

3) Қысылған газ (ауа) әсерінен МПа

4) Суспензия поршенді немесе ортадан тепкіш насос жәрдемімен берілсе МПа

Сүзу процесінің өнімділігі және алынатын сүзіндінің тазалығы, көбінесе, сүзу бөгеттерінің қасиеттеріне және олардың дұрыс таңдауына байланысты, Олар мынадай қасиеттерге ие болу керек:

1) кеуектерінің өлшемі тұнбаның бөлшектерін ұстап қалатындай;

2) гидравликалық кедергісі аз;

3) сүзілетін ортаның әсеріне химиялық берікті;

4) механикалық және жылулық беріктіктері жеткілікті болу керек.

Сүзу бөгеттері металды торлардан, мақталы матадан, жүнді матадан, синтетикалық және керамикалық материалдардан, шынылы мақтадан және т.б. жасалады. Сонымен бірге сүзгі бөгеті ретінде құм, түйіршік тас, тұнба және т.б. қабаттары қолданылады. Сүзу бөгеттері құрылысына байланысты иілгіш және иілмейтін болып бөлінеді.

Сүзу процесінің қарқындылығы және сүзгілердің өнімділігі сүзу жылдамдығының шамасымен сипатталады – уақыт бірлігінде сүзгі бетінен алынған сүзінді көлемін көрсетеді.

мұнда: V_c – сүзіндінің көлемі, м³; F_c – сүзі бөгетінің беті, м²; ? - сүзу уақыты, с.

Тұнба және сүзі бөгетінің кеуектерінде сүзінді ағынның қозғалысы Рейнольдстің саның өте төмен мәндерімен сипатталады (Re ? 35), яғни сүзінді ағыны ламинарлық қозғалыс режимінде өтеді. Сонымен бірге, сүзу жылдамдығы қысымдар айырмасына тура пропорционал, ал сұйықтың тұтқырлық кедергісіне кері пропорционал болады, яғни

(13.2)

- қысымдар айырмасы, Па; - суспензияның сұйық фазасының тұтқырлығы, Па^.с;

- тұнба қабатының кедергісі, м^-1; - сүзу бөгеттерінің кедергісі, м^-1.

(13.1) және (13.2) формуларын теңестіріп, сүзу процесінің негізгі дифференциалды теңдеуін төмендегіше жазуға болады:

Сүзгілер жұмыс істеу әрекетіне байланысты мерзімді және үздіксіз әрекетті болады. Тұнба пайда болатын процестерге мерзімді және үздіксіз әрекетті, ал сүзгі бөгеттерінің кеуектерін толтыру процесінде тек мерзімді әрекетті сүзгілер пайдаланылады.

Қысымдар айырмасын қамтамасыз ету тәсіліне байланысты сүзгілер вакуумда / МПа/және қысым астында / МПа/ жұмыс істейтін болып бөлінеді. Қысым астынды жұмыс істейтін сүзгілердің құрылымының механикалық беріктігі жоғары болуы қажет болғандықтан вакуумды сүзгілерді пайдалану тиімділеу. Дегенмен, тұнбаның гидравликалық кедергісі үлкен болса және көп сығылмайтын тұнба болса, онда қысымдар астында жұмыс істейтін сүзгілерді пайдалану тиімді болады.

Технологиялық мақсатқа байланысты сүзгілер: супензияларды ажырататын және өндірістік газдарды тазалайтын болып бөлінеді.

Сүзу бөгеттеріне байланысты сүзгілер: маталы бөгетті, сығылмайтын дәнді бөгетті (құмды, көмірлі) және қатты бөгетті (металды тор, кеуекті керамика, т.б.) болып бөлінеді.

Сүзу процесінің өтуіне және сүзгілердің тиімді жұмыс істеуіне суспензиядағы қатты бөлшектердің ауырлық күші әсерінен тұнуының көп маңызы бар. Сондықтан, сүзгілер сүзінді қозғалысының және оның ауырлық күшінің өзара бағыттары бойынша: қарама-қарсы бағытты (бұрыш-180?), бір бағытты (бұрыш 0?) және перпендикуляр бағытты (бұрыш 90?) болып бөлінеді.

1. Сүзу процесінің мәні қандай? 2. Сүзуге арналған аппараттардың жұмысшы органдары. 3. Сүзу кезінде туатын кедергіні жеңуге кеткен қысым неден пайда болад? 4. Сүзу процесінің қарқындылығын сипаттайтын шама және сүзу аппараттарының өнімділігін анықтау формулалары қандай? 5. Сүзу процесі жүретін режимдер қандай? 6. Процестің жылдамдығын қандай формуламен анықтауға болады. 7. Сүзу кезінде құрылымдық кеергіні қалай анықтауға болады? 8. Құрылымдық кедергі неге тең және оның өлшем бірілктері қандай? 9. Сүзу кезіндегі толық және меншікті кедергілер дегеніміз не? 10. Толық және меншікті кедергілердің өлшем бірліктері қандай? 11. Көпқабатты сүзгі арқылы сүзудің мәні мен маңызы. 12.Тұрақты жылдамдық кезінде сүзуді жүргізу. 13. Осы әдістің артықшылықтары мен кемшіліктері.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. 145-165 бет

Дәріс 15. Араластыру.

Дәріс жоспары.

1. Араластыруға арналған орталар. Араластырудың мақсаттары және тәсілдері.

2. Араластырғыштардың түрің тандау. Қалақшалы, пропелерлі, турбиналы араластырғыштар.

3. Араластыруға шығындалатын энергия мөлшері. Араластырудың критерийлі тендеуі. Араластырғыштардың графоаналитикалық есептеу әдісі. Араластыру процесінің қарқындылығын жоғарлату.

Араластыру химия технологиясында бір ортадағы екінші ортаның осы көлемде біркелкі түзілуі үшін, әрі жылу және масса алмасу процестерін қарқынды түрде күшейту үшін көп қолданылатын гидромеханикалық процесс. Араластыру процесі химия өндірісінде әртүрлі эмульсия және суспензия дайындауда кеңінен қолданылады.

Жылу және массаалмасу процестерінде араластыру процесі шекаралық қабатты азайту арқылы белгілі бір реакцияға қатысатын қосылыстардың бетін ұлғайту үшін қолданылады, ол процестің қарқынды түрде жеделдеуіне әсерін тигізеді. Химия өндірісінде көбінесе сұйық ортараларды араластыру жиі қолданылады.

Сұйық орталарды араластырудың негізгі үш тәсілі болады:

1) механикалық - әртүрлі құрылысты араластырғыштар жәрдемімен;

2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;

3) циркуляциялық - насостар немесе соплалар жәрдемімен.

1-сурет. Араластырғыштардың типтері:

а-үш қалақшалы; б–екі қалақшалы; в–пропеллерлі;

г–ашық турбиналы; д- қайырылған қалақшалары бар ашық турбиналы; е–жабық турбиналы.

Ауамен және циркуляциялық араластыру тәсілдері жоғары тиімділікті болып келеді, бірақ мынадай кемшіліктері бар:

1) салыстырмалы түрде көп энергия шығыны;

2) ауамен араластырғанда химиятың /ашу/ тотығу мүмкіншілігі немесе оның жылжымалық фазасының булану мүмкіншілігі.

Араластырудың химия өндірісіндегі кең тараған тәсілі – механикалық араластыру. Механикалық араластыру әртүрлі құрлысты қалақтары бар араластырғышпен /рамалы, қалақты, пропеллері, турбиналы, жалпақ қалақты т.б./ жүргізіледі.

Араластыру процесіндегі механикалық араластырғыштардың тұтынатын қуаты критерийлі жалпыма теңдеуінен анықтауға болады :

(10.1)

мұндағы:

Eu_м немесе К_N - модификацияланған Эйлер саны немесе қуат критерийі

(10.2)
Re_м - модификацияланған Рейнольдс саны
(10.3)
А және m – тұрақты сандар, тәжірибелік жолымен анықталады.

Есептеулердi жеңiлдету үшiн қуаттың тәжрибелiк мәндерi K_N және Re_м арасындағы графикалық байланыспен берiледi. графикалық байланысы көптеген стандартты араластырғыштар үшiн келтiрiлген.

Механикалық араластырғыштермен сұйықтарыды аралсатырғанда екi түрлi: ламинарлық және турбуленттiк режимдер болады. Ламинарлық режимде /Re_м< 30/ сұйық арластырғыш қалақтармен бiрге жай араласады.

/Re_м> 10²/ болғанда турбуленттiк режим пайда болады. /Re_м> 10⁵/- кемелденген турбуленттi (автомоделдi) режим. Бұл кезде K_N -нiң мәнi Re_м – мәнiне байланысты болмайды.

Пневматикалық (барботажды) араластыру. Араластырылатын сұйықтың химиялық активтiгi үлкен және газ (мысалы, ауадағы оттегi) сұйықпен химиялық әрекеттесуi қажет болғанда сығылған инерттi газбен немесе ауамен пневматикалық араластыру қолданылады. Араластырудың бұл тәсiлi төмен қарқынды процес және энергия шығыны механикалық араластыруға қарағанда көп.

Циркуляциялық араластыру. Сұйық ортаны қарқынды араластыру үшін оны аппарат - циркуляциялық насос - аппарат контуры бойынша көп қайталап насоспен сорып айдау керек Араластыруға ортадан тепкіш насос немесе ағынды насостар пайдаланылады.

Құбырлардағы араластыру. Құбырлардағы араластыру ең қарапайым тәсіл және сұйықтарды тасымалдағанда қолданылады. Бұл тәсіл аз тұтқырлы және бір-бірінде тез еритін сұйықтарды араластыруда қолданылады. Араластыру құбыр ішіне диафрагма, жартылай бөгеттер, винтті насадка және т.б. орнатылу арқылы жүзеге асады . Араластыруда сұйық ағынының энергиясы пайдаланылады.

Араластыру процестің жүру сапасы - араластырудың тиімділікпен қолданылуында және оның жүруі үшін қойылған мақсаттың орындалуында, сонымен қатар араластыру сапасы араластырғыш құрылғылар мен аппараттың құрылысына және араласатын сұйыққа берiлетiн энергия шамасына байланысты болады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Араластыру дегеніміз не? 2. Араластыру процесінің жіктелуі және мәні. 3. Сұйық орталарды араластыру әдістері. 4. Механикалық араластырғыштар. 5. Олардың жұмыстарының негіздері және құрылғылары. 6. Араластырғыш жұмысына тұтынатын қуаты қандай негізгі шамаға байланысты? 7. Араластыру кезіндегі энергия шығыны үшін критериальды теңдеудің жалпы түрі қалай жазылады? 8. Араластырғыш үшін Эйлер және Рейнольдс сандары қалай анықталады? 9. Араластырғышты қозғалысқа келтіретін электроқозғалтқыш қуаты қалай анықталады? 10. Әртүрлі араластырғыштар үшін электроқозғалтқыштың қуатын қалай таңдайды? 11. Ағынды және пневматикалық араластыруға арналған араластырғыштар. 12. Араластыру тиімділігін бағалау.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.1. 193-201 бет

1. 3 ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАР ТАҚЫРЫПТАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚЫСҚЫША МАЗМҰНЫ

Оқулықпен жұмыс істеу кезінде қарастырыл отырған тақырып бойынша есептерді шешу қажет. Есептерді өз бетімен шешу керек, себебі осы кезде алған теориялық білімдері жақсы меңгеріледі және бекітіледі.

Барлық талап етілген есептерді өз бетімен шығару, одан кейін оқулықтарда және оқу әдістемелік нұсқауларында шығарылып көрсетілген есептерге талдау жасау өте пайдалы

Типтік есептерді біз аудиториялық практикалық сабақтарда шешеміз. Үй тапсырмаларын орындау кезінде туындаған сұрақтарға студенттердің оқытушы қол астындағы өздік жұмысы (ОСӨЖ) кезінде жауап бере аламын.

Қарастырылатын материалдарды толық меңгеру үшін әр тақырып бойынша қысқаша конспект жасау керек, оған негізгі анықтамаларды, барлық формулаларды және олардың ішіндегі шамалардың физикалық мәнін талдау жасай отырып жазу керек.

Әр тақырыптар бойынша есептердің шешімдерін және барлық жазбаларды практикалық сабақтарға арналған жеке дәптерге жазу керек.

Өздеріңіздің өз бетімен дайындалған материалдарыңыз одан әрі емтихан алдындағы пәнді қайталау кезінде үлкен көмекші құрал болып табылады, сонымен қатар іс жүзінде анықтама ретінде пайдаланылуы мүмкін.

ЕСЕП №1

- барабанның диаметрі D, (мм)

- барабанның ұзындығы L, (мм)

- ұсақтау алдындағы бөлшектердің өлшемі d_б, (мм)

- ұсақталған бөлшектердің өлшемі d_с, (мм)

- болат шарлардың үйінді тығыздығы ?, (кг/м³)

Сурет. 2 Шарлы диірмен

№ 1 есепке беріленгендердің кестесі

Ұсақтау процестері , ұсақтағыштардың құрылыстары және есептеулер бойынша материалдарға дайындалу керек (1, - беттер)

Ұсақтау дәрежесі:

Шарлы диірменнің айналу жиілігі:

Шарлы диірмен барабанның көлемі:

Жүктелген шарлардың массасы, барабанның шарлармен толтыру коэффициенті ? = 0,4 болғанда:

Шарлы диірменнің өнімділігі:

мұнда k = 1,57 – эмпирикалық коэффициент

Шарлы диірменнің тұтынатың қуаты:

ЕСЕП № 2

- айналыс саны n, (с^-1)

- аппарат диаметрі D, (м)

- сұйықтың тығыздығы ?_ж, (кг/м³)

- сұйықтың тұтқырлығы ?_ж, (Па?с)

- қатты фазаның суспензиядағы мөлшері, ?

- қатты бөлшектің тығыздығы ?_тв, (кг/м³)

- араластырғыш түрі

1.Суспензияның тығыздығын ?_с, (кг/м³);

2. Суспензияның тұтқырлығын ?_с, (Па?с);

3. Араластыру режимін Re;

4. Араластырғыш диаметрін d_м, (м);

5. Араластырғыш тұытынатын қуатын N,(Вт).

Есепті шешер алдында араластыру процесі бойынша теориялық материалдармен, араластырғыш конструкцияларымен және олардың есептеу жолдарымен оқып танысу керек.

Суспензияның тығыздығын келесі формуламен анықтаймыз

Суспензияның тұтқырлығын келесі формуламен анықтаймыз

Араластыру режимдерін келесі формуламен анықтаймыз:

Араластырғыш диаметрін анықтаймыз

Рейнольдс критериі және VII-6 (1, бет. 106)сурет арқылы Эйлер Eu_м критериін табамыз.

Табылған Эйлер критериі бойынша араластырғыш қуатын анықтаймыз



ЕСЕП № 3

Тозандатқыш кептіргіштен шыққан құрғақ материалдың бөлшектерің бөлуге арналған циклонды есептеңіз.

- ауаның мөлшері G, (кг/сағ)

- циклонның кедергі коэффициенті ?

- ауаның температурасы t, (?С)

- бөлшектің ең кіші диаметрі d, (мкм)

- қатынас

1. Циклонның цилиндрлік бөлігіндегі газдың шартты жылдамдығын анықтау керек. w_ц, (м/с)

2. Циклонның диаметрің D, (м)

3. Циклонның гидравликалық кедергісін ?р, (Н/м² )

4. Циклонның параметрлерін H, h_1, h₂, h₃, D₁, b, (м)

№ 3 есепке беріленгендердің кестесі

Шаманың аталуы	Өлшем бірлігі	cынақ кітапшасінің соңғы сан алдындағы саңы
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Циклонның кедергі коэффициенті, ?		-	100	150	80	70	160	170	60	105	110	180
қатынас			750	730	700	740	710	720	750	720	710	740
Ауаның температурасы t,		?С	120	110	100	130	120	130	100	120	110	130

Әртекті жүйелерді ажырату процестері, аппараттар құрылыстары және есептеулер бойынша материалдарға дайындалу керек. (1, с. 115-121, 140-149)

Циклонның диаметрі:

Циклонның цилинлрлі бөлігіндегі газдың шартты жылдамдығы:

Осыдан

Ауаның тығыздығын анықтаймыз:

,

где Т = 273 К

w_ц және ?_г анықталған шамаларың циклон диаметрін D анықтау үшін қолданамыз.

Циклонның гидравликалық кедергісін келесі теңдеулерден анықтаймыз (H/м²)

Циклонның өлшемдерің төмендегі тәуелділіктер бойынша анықтаймыз:

Таза ауа шығатын құбырдың диаметрі D₁ = 0,6 ? D

Шаңды газ кіретін құбырдың диаметрі b = 0,3 ? D

Таза ауа шығатын патрубканың биіктігі h₁ = 0,78 ? D

Таза ауа шығатын құбырдың биіктігі h₂ = 1,96 ? D

3. 
   
   жүктеу/скачать 1.75 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: