Материал: Новоселов АГ Процессы и аппараты пищ производств Ч1

Последовательность расчета скорости осаждения

Согласно закону линейности, если существует две однозначные функции между двумя независимыми переменными, то должна существовать также однозначная третья функция между этими двумя независимыми переменными. Таким образом,

ξRe f (Ar);

ξRe f (Ly);

Ly f (Ar).

По графической зависимости можно решить как прямую задачу: 1. Известны d, ч, , с.

2.Расчет критерия Ar.

3.По графику определяется Lу.

4.Решается Lу относительно w0:

Можно решить также обратную задачу: по известной скорости осаждения определить диаметр частицы (расчет ведется в обратной последовательности).

Для частиц, форма которых отличается от сферической, в расчетные уравнения вместо d подставляется эквивалентный диаметр

где Vч – объем реальной частицы, м3.

Полученное значение w0 необходимо умножить на коэффициент формы, тогда получим действительную скорость осаждения w0д :

w0д = w0,

где 1 – фактор формы (для частиц округленной формы 0,77; для угловатых 0,66; для пластинчатых 0,43).

16

Наконец, при стесненном осаждении частиц (объемная концентрация частиц 5 %) необходимо учитывать фактор стеснения, так как скорость осаждения будет меньше скорости свободного осаждения:

где ( ) – функция, учитывающая стесненность осаждения (напри-

мер, [1],

2.2.2. Разделение пылегазовых систем

Разделение пылегазовых систем в поле действия сил тяжести осуществляют в пылеосадительных камерах, которые являются аппаратами периодического действия (рис. 2.4). Запыленный газовый поток поступает в камеру 1, внутри которой установлены горизонтальные перегородки 2 (длина L, ширина B, расстояние между перегородками h). Под действием силы тяжести на перегородки осаждаются твердые частицы, а газовый поток, обогнув перегородку 3, выводится из корпуса. Осевшие частицы периодически удаляются из аппарата через люки 4. Эффект разделения η = 30 50 % (в зависимости от дисперсного состава пыли и условий работы).

Установим связь между производительностью аппарата по запыленному газу V и его размерами.

Для выделения частицы (см. рис. 2.4) из потока необходимо, чтобы время ее пребывания пр в аппарате было равно или больше времени осаждения ос:

где w – скорость газа; w0д – скорость осаждения частиц минимального диаметра, которые необходимо выделить из потока.

17

Рис. 2.4. Пылеосадительная камера:

1 – корпус; 2 – горизонтальные перегородки; 3 – отражательная перегородка; 4 – люки для очистки; 5 – клапаны

Предельным случаем выделения частицы из потока является

где n – число полок; L – днище, то условие выделения частицы из потока можно записать так:

окончательно получим

V = fос w0д ,

где fос B L (n 1) – поверхность осаждения, м2.

18

Таким образом, производительность аппарата определяется поверхностью осаждения. Формулой (2.14) можно пользоваться и для расчета отстойников, отстойных центрифуг.

2.2.3. Разделение жидких систем

Разделение суспензий и эмульсий осуществляют в отстойниках периодического или непрерывного действия (рис. 2.5).

Суспензия по трубе 1 подается в центральную часть аппарата, осветленная жидкость выводится через кольцевой желоб 2, осадок собирается в нижней части аппарата. Гребок 3 (частота вращения 0,02–0,5 об/мин) непрерывно перемещает осадок по дну к разгрузочному штуцеру 4. Недостатком отстойников является высокое содержание влаги в осадке (более 60 %). Подробно конструкции отстойников приведены в работе [2].

Рис. 2.5. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой для разделения суспензий:

1 – труба; 2 – желоб; 3 – гребок; 4 – штуцер

19

Расчет отстойника сводится к определению поверхности осаждения foc.

Составим уравнения материального баланса:

– по всему материалу

Gc = Gос + Gож;

– по сухому веществу

Gc xc Goc xoc Gож xож ,

где Gc, Gос, Gож – производительность отстойника по исходной суспензии, осадку, осветленной жидкости, кг/с; хc, хос, хож – концентрация дисперсной фазы в исходной суспензии, осадке и осветленной жидкости.

Если предположить, что хож = 0, то, решая совместно уравнения материального баланса, получим

Считая, что

VGож ,

ρож

где ρож – плотность осветленной жидкости, из формулы (2.11) с учетом (2.12) получим

здесь 1,3 – коэффициент, учитывающий неравномерность подачи суспензии и возмущающее воздействие скребков.

20