Современное химическое предприятие - это сложный комплекс машин и оборудования, в который входят аппараты и машины, предназначенные для химических процессов; емкостное оборудование для хранения жидкостей и газов; трубопроводы; машины для перемещения жидкостей и газов; машины для транспортировки твердых сыпучих продуктов и т.д. В данных задачах мы произведем требуемые расчеты фильтра периодического действия, фильтрующей центрифуги периодического действия и колонны с решетчатыми (провальными) тарелками. Рассчитать среднюю производительность фильтра периодического действия. Рассчитать среднюю производительность фильтрующей центрифуги периодического действия на основании исходных данных, полученных на лабораторной центрифуге. Производительность центрифуги по фильтрату в режиме постоянной скорости фильтрования, приняв коэффициент заполнения барабана осадком ? = 0,8: Производительность по суспензии в период загрузки: Время фильтрования: Время промывки осадка: Время сушки осадка на промышленной центрифуге, учитывая увеличение его толщины по сравнению с лабораторными опытами: фс.п.
Введение
Современное химическое предприятие - это сложный комплекс машин и оборудования, в который входят аппараты и машины, предназначенные для химических процессов; емкостное оборудование для хранения жидкостей и газов; трубопроводы; машины для перемещения жидкостей и газов; машины для транспортировки твердых сыпучих продуктов и т.д.
Рациональная конструкция машины и аппарата должна удовлетворять производственным, конструктивным и технико-экономическим требованиям, а также технике безопасности. Удовлетворить всем этим требованиям в максимальной степени не всегда возможно, поэтому задача заключается в том, чтобы создать наиболее приемлемую конструкцию, которая отвечала бы техническим условиям.
В данных задачах мы произведем требуемые расчеты фильтра периодического действия, фильтрующей центрифуги периодического действия и колонны с решетчатыми (провальными) тарелками.
Задача №1
Рассчитать среднюю производительность фильтра периодического действия.
Рисунок 1. Барабанный фильтр периодического действия: 1 - барабан; 2 - перегородки; 3 - распределительная головка (золотниковый механизм); 4 - корыто; 5 - нож для срезания осадка; 6 - распределитель воды для промывания осадка; 7, 8 - трубы для откачки соответственно отфильтрованной жидкости и промывной воды; 9 - труба для подачи сжатого воздуха.
Исходные данные: Марка - ЛВАЖ40К;
Допускаемый перепад давления при фильтровании ?pg - 3*105 Па;
Высота слоя осадка hoc - 6 мм;
Массовая концентрация твердой фазы xm - 1,8 %;
Плотность жидкой фазы сж - 1000 кг/м3;
Плотность твердой фазы ст - 3050 кг/м3;
Динамическая вязкость фильтрата м - 0,81*103 Па*с;
Константа А - 24,80*109;
Показатель степени сжимаемости осадка n - 0,27;
Сопротивление фильтрующей перегородки; массовая влажность осадка после фильтрации rф.п. - 44*109 1/м;
Скорость фильтрования W - 65 %;
Время сушки осадка фс - 60 с;
Затраты времени на проведение вспомогательных операций фв - 1920 с;
Тип процесса - ОН (Осветление с намывным слоем);
Площадь Fф - 40 м2;
Давление фильтрования ?ро - 3*10-5 Па;
Толщина листа рамы - 32 мм;
Шаг между фильтрующими элементами t - 100 мм;
Число фильтрующих элементов - 13;
Вход суспензии dy - 100 мм.
Решение: В результате расчета, получаем следующие значения вспомогательных величин: сос= 9291 кг/м3; хв = 18,9 кг/м3; xo = 0,0583. сос= ст/сж = 3,05 = 9291 кг/м3;
xo= ?oc = xm*сж = 0,0583.
Удельное сопротивление осадка при конечном давлении фильтрования: ?р=3*105Па; равно: rв = 1,13*109(2*105)0,41 = 2,26*1011 м/кг.
Объем фильтрата, полученного за время фильтрования: ?ф.уд.= hoc/xo = 6*10-3/0,0583 = 0,1 м3/м2.
Скорость фильтрования в конце процесса с учетом соотношения:
Ориентированное время фильтрования:
Средняя производительность фильтра по фильтрату во время процесса фильтрования:
Средняя производительность фильтра по суспензии: Vc.cp.= Vф.ср.(1 xo) = 5*10-3(1 0,0583) = 5,29*10-3 м3/с.
Задача №2
Рассчитать среднюю производительность фильтрующей центрифуги периодического действия на основании исходных данных, полученных на лабораторной центрифуге.
Рисунок 2. Трехколонная фильтрующая центрифуга периодического действия с верхней выгрузкой осадка: устройство а, вид и разрез б: 1 - Перфорированный барабан. 2 - Днище барабана. 3 - Вал. 4 - Дно станины. 5 - Неподвижный кожух. 6 - Крышка кожуха. 7 - Станина. 8 - Пружинные тяги, на которых подвешена центрифуга. 9 - Три опорные колонны. 10 - Ручной тормоз. 11 - Электродвигатель. 12 - Шкивы привода. 13 - Штуцер для фугата. 14 - Фильтрующая ткань. 15 - Проволочная дренажная сетка.
Исходные данные: Тип центрифуги - ФМД - 120;
Массовая концентрация твердой фазы xm - 12%;
Плотность твердой фазы ст - 1340 кг/м3;
Плотность жидкой фазы сж - 995 кг/м3;
Вязкость жидкой фазы м - 0,87*103 Па*с;
Удельное объемное сопротивление осадка ro - 7,3*10-11 1/м2;
Сопротивление фильтрующей перегородки rф.п. - 11,6*10-9 1/м2;
Отношение объема осадка к объему загруженной суспензии x1 - 0,28;
Поверхностное натяжение жидкости у - 36*103 Дж/м2;
Вязкость пара мп - 1,8*105 Па*с;
Вязкость жидкости мж - 4*103 Па*с;
Число ступеней изменения концентрации nct - 6.
Решение: По данным таблицы: Толщина листа тарелки д - 2 мм;
Ширина щели b - 4 мм;
Шаг расположения щелей t - 16 мм;
Относительное свободное сечение fo - 0,14;
Расстояние между тарелками Нт - 600 мм.
Рассчитываем максимально допустимую скорость пара в колоне:
Здесь доля площади отверстий, занятая стекающей жидкостью, составит:
Коэффициент сопротивления тарелки:
ж = 1,75(1-fo)2*(b/д)0,2 = 1,75(1-0,14)2*(4/2)0,2 = 1,48;
Диаметр колонны:
Принимаем диаметр колонны: D = 1100 мм.
Для расчета высоты пены на тарелке найдем поправочный коэффициент, учитывающий распределение давлений в зонах пара и стекающей жидкости:
В этом случае общее сопротивление орошаемой тарелки:
Объемная доля жидкости в пене, образовавшейся на провальной тарелке:
Высота динамической пены, образующейся на тарелке:
При высоте сепарационного пространства hc=Ht - hпн = 0,6-0,32=0,28 м;
Величина относительного уноса:
Заключение фильтр центрифуга колонна тарелка
В данных задачах мы рассчитали среднюю производительность фильтра периодического действия, а так же его скорость фильтрования, объем фильтрата, полученного за время фильтрования и время фильтрования.
У фильтрующей центрифуги мы рассчитали ее среднюю производительность, угловую скорость вращения барабана, производительность центрифуги по фильтрату в режиме постоянной скорости фильтрования, производительность по суспензии в период загрузки, время фильтрования, время промывки осадка, время сушки осадка и время полного цикла обработки суспензии на центрифуге.
У колонны с решетчатыми (провальными) тарелками произвели гидравлический расчет, нашли максимально допустимую скорость пара в колонне, коэффициент сопротивления тарелки, диаметр колонны, высоту пены, расстояние между тарелками и величину относительного уноса.
Список литературы
1. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1978. - 277с.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. М.: Химия, 1971. - 440с.
3. Малиновская Т.А. Разделение суспензий в промышленности органического синтеза. - М.: Химия, 1971. - 320с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1976. - 552с.
5. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. - М.: Машиностроение, 1967. - 523с.
6. Соколов В.Н. Машины и аппараты химических производств. - Л.: Машиностроение, 1982.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
