Осаждение. Осаждение в гравитационном поле (отстаивание). Интенсификация процесса осаждения. Осаждение в центробежном поле
Осаждение
Это процесс разделения суспензии, эмульсии или аэрозоли в гравитационном, центробежном и электрических полях.
Осаждение в гравитационном поле (отстаивание)
Когда частица будет в равновесии:
Для ламинарного режима Скорость осаждения можно определить методом последовательных приближений. С начала задаются числом Re, определяют сопротивление, скорость осаждения wос. , и через скорость осаждения рассчитывают модифицированный критерий Reм.
где mср – коэффициент вязкости сплошной среды, Па∙ с; Если частица не шарообразной формы, то вводится фактор Формы:
который представляет собой отношение поверхности частицы Одиночная частица – «свободное осаждение», стесненное осаждение – это когда на частицу оказывают влияние другие частицы: Wстесн. ос. = 0, 5× wсвоб. ос. Интенсификация процесса осаждения Скорость осаждения зависит 1. от диаметра частиц: ↑ dч, следовательно wос. ↑, (для увеличения диаметра частиц используют такие методы как коагуляция, флокуляция); 2. от физических свойств дисперсной среды: ↑ ρ ср, следовательно ↑ wос. , ↑ μ ср также приведет к ↑ wос. (повышение плотности и вязкости сплошной среды наблюдается при повышении температуры).
3. для повышения скорости осаждения необходимо заменить силовое поле на центробежное
Осаждение в центробежном поле
Циклоны предназначены для разделения газовых и жидких неоднородных систем. Циклон состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2. Запыленный газ вводиться в корпус 1, через штуцер тангенциально со скоростью 20-30 м/с. Благодаря такому вводу он приобретает вращательное движение вокруг трубы, для вывода очищенного газа, расположенного по оси аппарата.
![]()
Достоинства циклонов: – простота конструкции и эксплуатации; – возможность применения для активных высокотемпературных газов; – высокая эффективность разделения. Недостатки циклонов: – очень большое гидравлическое сопротивление; – истирание внутренней поверхности циклона
Центрифуги предназначены для разделения жидких неоднородных систем – суспензий и эмульсий. Центрифуги представляют собой сплошной барабан 2, насажанный на вращающийся вал 1. Под действием центробежной силы твердые частицы из суспензии отбрасываются к стенке барабана и отлагаются в виде осадка. Осветленная жидкость переливается в неподвижный корпус 3 и удаляется через патрубок в его нижней части. Достоинства центрифуг: – проведение обезвоживания без затрат тепла; – высокая эффективность по сравнению с отстойниками.
Недостатки центрифуг: – наличие подвижных и трущихся частей, что приводит к износу; – сложность конструкции. Особенности осаждения в центробежном поле: 1) Скорость осаждения изменяется и представляет собой изменение радиуса вращения в единицу времени. Gц > > Gт > > Gа
w – окружная скорость, м/с; n – частота вращения частицы, с-1. Увеличение радиуса приведет к увеличению центробежной силы ( 2) В циклонах возможно вихреобразование – повторный унос осевшей пыли. Подобное явление приводит к снижению степени очистки. Чем выше скорость, тем выше центробежная сила, следовательно выше степень очистки. Однако при увеличении скорости возрастает гидравлического сопротивление Δ p/ρ.
Оптимизация процесса – скорость в циклоне должна быть 10-15 м/с, Δ p/ρ = 500-740 Па Степень очистки зависит от плотности, вязкости, диаметра частиц, радиуса.
Чтобы этого избежать в центрифугах ставятся перегородки.
Перемешивание Перемешивание – это процесс многократного относительного перемешивания макроскопических объемов среды. Цели перемешивания: 1) равномерное распределение твердых частиц в жидкости; 2) получение неоднородной смеси; 3) ускорение химических и тепломассообменных процессов. Процесс перемешивания характеризуется интенсивностью и эффективностью, а также расходом энергии на его проведение. 1) Интенсивность перемешивания – это количество энергии, вводимое в единицу времени в единицу объема перемешивания среды 2) Эффективность перемешивания – это параметр, характеризующий качество проведения процесса. В зависимости от назначения перемешивания эту характеристику выражают различным образом. Виды перемешивания: 1. Механическое перемешивание с помощью мешалки; 2. Пневматическое перемешивание (барботажное); 3. Циркуляционное перемешивание с помощью насоса; 4. Статическое перемешивание – перемешивание в потоке. Механическое перемешивание получило наибольшее распространение в химической промышленности. Перемешивание осуществляется по средством мешалок, которые представляют собой вращающийся вал с закрепленным на нем лопастями различной формы.
Достоинства мешалок: 1) Высокая эффективность; 2) Достаточно низкая потребляемая энергия. Недостатки мешалок: 1) Сложность использования в сильно агрессивных средах; 2) Сложность изготовления уплотнительных устройств. Пневматическое перемешивание осуществляется пропусканием газа через жидкость, с этой целью устанавливают газораспределительную решетку или используют барботер, который представляет собой расположенные по дну аппарата трубы с отверстиями, с помощью которых осуществляется барботаж газа через слой обрабатываемой жидкости. Подобное перемешивание является малоинтенсивным процессом. Расход энергии при этом выше, чем при механическом.
Пневматическое перемешивание применяется в следующих случаях: когда допустим контакт газа и жидкости; при наличии маловязких жидкостей; при работе с агрессивными средами. Пневматическое перемешивание не применяется для обработки летучих жидкостей (в связи со значительными потерями перемешиваемого продукта. Циркуляционное перемешивание – это многократное перемещение жидкости через схему: аппарат – циркуляционный насос – аппарат, т. е происходит перемешивание жидкости по замкнутому контуру:
Недостатками такого вида перемешивания является: низкая эффективность. Статическое перемешивание: используются различные вставки трубопровода, которые называются турбулизаторы:
Недостаток: большие потери энергии. Самостоятельно:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|