Файл: В.А. Старовойтов Технологическое оборудование.pdf

18

3.Для чего используется барометрический конденсатор смеше-

ния?

4.Что определяет производительность выпарной установки?

Тема 15. СУШИЛКИ

Физические свойства влажного воздуха и изображения процессов его нагрева и охлаждения в диаграмме I-а. Движущая сила процесса (1, с. 400-407; 2, с. 649-652). Устройство и принцип действия конвективных сушилок (туннельные, барабанные и с псевдоожиженным слоем, распылительные) (2, с. 638-649; 3, с. 292; 8, с. 125-142), кондуктивные (контактные) сушилки (гребковые, вальцовые) (1, с. 415-417; 2, с. 689673; 8,с. 142-145). Специальные виды сушилок (терморадиационные, высокочастотные и сублимационные) (1, с. 426; 2, с. 673-677). Выбор типа сушилок (8, с. 145-150).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Хотя по определению сушилки предназначены для удаления влаги из твердых материалов, они могут применяться и для отбора влаги у суспензий. Например, в распылительной сушилке СМК-448 распыленная керамическая суспензия в противотоке движению потока горячего теплоносителя отдает ему влагу. Эта операция позволила исключить из техпроцесса операции помола и грануляции массы и добиться получения пресс – порошка стабильного зернового состава для изготовления керамических плиток. Уже готовые плитки подсушиваются и обжигаются на сушильно – печном агрегате, состоящем из сушилки и обжиговой печи (3, с. 300). Кроме того барабанные аппараты могут работать и в режиме обжиговых печей при производстве цемента.

Большая номенклатура сушилок затрудняет их классификацию, поэтому следует их классифицировать по способу подвода тепла к высушиваемому материалу: конвективные, кондуктивные и специальные.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Чем принципиально отличается конвективная сушилка от контактной?

19

2.Какими аппаратами и устройствами комплектуется барабанная сушильная установка?

3.Какими достоинствами обладает сушилка с псевдоожиженным слоем?

4.Изобразите процесс сушки материала в I-d диаграмме для теоретической сушилки.

5.Что дает рециркуляция отработанного воздуха?

6.Какой смысл в создании вакуума в сушилках?

7.Имеют ли что – либо общее процессы в барабанной и обжиговой печи?

Тема 16. АБСОРБЦИОННЫЕ И РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Физические основы процесса абсорбции: равновесие в системах жидкость – газ, кинетические закономерности и принципиальные схе-

мы (1, с. 258-264; 2, с. 425-426, 474-477).

Принцип ректификации: фазовое равновесие в системе жидкость

– пар и основные схемы проведения процесса (1, с. 265-267, 270-273, 282-284; 2, с. 426-430, 513-515).

Аппаратурное оформление процессов абсорбции и ректификации: колонны насадочные, тарельчатые, распылительные и барботажные (1, с. 516; 6, с. 127-132; 7, с. 191, 226), простейшие схемы установок.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Ключом к пониманию сути процессов абсорбции ректификации служат законы равновесия систем жидкость – газ (пар). Применяемые для проведения этих процессов колонные аппараты имеют много общего. Прежде всего это способы организации поверхности фазового контакта. В тандеме с абсорбером устанавливается десорбер, где осуществляется регенерация абсорбента.

20

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что является движущей силой процессов абсорбции и ректификации?

2.Изобразите схему противоточного абсорбера.

3.Напишите закон Рауля для идеальной смеси.

4.В чем сущность процесса ректификации (для бинарной смеси)? 5.Назовите основные части ректификационной колонны .

6.Что такое флегма и для чего она нужна? 7.Объясните принцип действия ситчатой тарелки. 8.Напишите основное уравнение массопередачи.

Тема 17. ЭКСТРАКТОРЫ

Назначение процесса и его движущая сила (1, с. 319-320; 2, с. 560-562). Устройство и принцип действия гравитационных жидкостных колонных экстракторов (1, с. 339-344; 2, с. 565-566; 10, с. 116), роторно – дисковых и с вибрирующими тарелками (1, с. 345-348; 2, с. 566-568; 10, с. 116-118), экстракционные устройства (1, с. 249-350; 10,

с. 118-119).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Экстракция применима лишь в тех случаях, когда другие методы разделения смесей либо непригодны, либо связаны со значительными энергозатратами. Процессы экстракции отличаются в конкретных случаях используемыми экстрагентами и технологическими параметрами, но подчиняются общим закономерностям и осуществляются в типовых аппаратах, называемых экстракторами. Как и для всех массообменных процессов, эффективность экстракторов при прочих равных условиях зависит от совершенства контактирования исходной жидкой смеси и экстрагента. Наиболее просто это достигается в насадочных, распылительных и сетчатых колоннах, однако значительно эффективнее в этом плане колонные экстракторы с подводом внешней энергии (роторнодисковые, центробежные и др.). Нельзя забывать, что для большинства из них легкая фаза подается снизу, а тяжелая сверху независимо какая из них является исходной смесью, а какая экстрактом. Кроме того реге-

21

нерация экстрагента может производиться и не в экстракторе, а в ректификационной колонне.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.В чем состоит суть жидкостной экстракции?

2.Какие преимущества дает подвод внешней энергии к колонным экстракторам?

3.Как влияет на процесс взаимная растворимость экстрактора и растворителя?

Тема 18. АДСОРБЦИЯ И АДСОРБЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Сущность процесса физической и химической адсорбции. Промышленные адсорбенты и их основные характеристики (1, с. 366-370; 2, с. 612-619, 621). Принцип действия и устройство адсорберов периодического действия (1, с. 372-374; 2, с. 623-625). Аппараты с движущимся зернистым адсорбентом (1, с. 379-380; 2, с. 625) и псевдоожиженным пылевидным адсорбентом (1, с. 381-383; 2, с. 629).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Процесс адсорбции является типично массообменным процессом и применяется для практически полного извлечения компонентов, находящихся в весьма малых концентрациях в исходных смесях, что невозможно при ректификации и абсорбции. Как правило, процессу адсорбции сопутствует одновременно или с разрывом во времени в зависимости от типа аппарата процесс десорбции. Последняя проводится для удаления поглощенных веществ из адсорбента с целью его регенерации и дальнейшего многократного использования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие условия определяют скорость процесса адсорбции и десорбции?

2.Каковы основные характеристики адсорбентов?

22

3.Из каких операций состоит рабочий цикл адсорбера периодического действия?

4.Каким образом осуществляется одновременное проведение процессов адсорбции и десорбции в одном аппарате?

Тема 19. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ

Компрессионные холодильные машины идеальная и реальная (действительная). Рабочие циклы в диаграмме Т-S. Хладагенты (1,

с. 187-194; 2, с. 727-736; 10, с. 373-390). Способы передачи холода (1,

с. 198-199; 2, с. 740-741). Дополнительное оборудование: маслоотделители, ресиверы, элементы автоматики и др. Использование компрессионных машин для глубокого охлаждения (1, с. 201-204; 2, с. 732-733).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении различных типов холодильных машин следует помнить, что получение температур более низких, чем температура окружающей среды, связано с переносом тепла с низшего уровня на высокий, что возможно лишь с затратой работы. Этот перенос осуществляется по обратному (идеальному) циклу Карно, с которым затем сравниваются все остальные реальные холодильные циклы. Для изучения принципа действия холодильной машины можно ограничиться рассмотрением работы парокомпрессорной холодильной машины, получившей небольшое распространение для умеренного охлаждения (до 120 К).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Назовите основные способы понижения температуры газов (получения холода).

2.Что такое холодопроизводительность и холодильный коэффициент?

23

3.Чем отличается реальная (действительная) холодильная машина от идеальной?

4.Назовите способы передачи холода.

5.Какие хладагенты применяются в технике?

6.Изобразите рабочие циклы реальной холодильной машины, работающей с переохлаждением хладагента.

7.Как определить расход энергии на сжатие паров хладагента? 8.Назовите основные и вспомогательные оборудования холо-

дильной установки.

Тема 20. ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Классификация и назначение прессов (16, с. 322). Устройство и принцип действия винтовых (червячных, шнековых) прессов (3, с. 241259). Экструдеры (16, с. 91-102, 162-186). Принцип действия и устройство одно- и многоэтажных гидравлических прессов. Гидропривод и системы электро- и парообогрева (3, с. 321-322; 16, с. 322-334).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Прессованием получают изделия путем пластической деформации материала. Если сдвиговые усилия организуются с помощью винтовой поверхности, то пресс называется винтовым или шнековым. Форма изделия зависит от конфигурации выходного отверстия (мундштука), через которое продавливается материал: у шнековых ленточных прессов СМК-435 – это лента для кирпича из глиняной массы влажностью 18-25 %, у пресса СМК-296 – дренажная труба диаметром 50 мм и т.д.

По такому же принципу работают т.н. экструдеры, используемые для приготовления изделий различного профиля (труба, пленка, облицовочные панели и т.д.) из термореактивных пластмасс. Поскольку последние обладают текучестью только при высоких температурах, рабочая зона экструдера обогревается. Мощность электроприводов достигает 135 кВт.

Наибольшие усилия реализуются на гидравлических прессах, которые в отличие от шнековых (непрерывных) работают в стоповых ре-

24

жимах. В этом случае обычно проходит выдержка изделия в форме под действием давления и повышенных температур с последующим охлаждением. Производительность гидропрессов, а по быстродействию они проигрывают шнековым, повышается при увеличении этажности, т.е. количества плит и форм.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Для чего используется вакуум в шнековых процессах?

2.Каким образом функционирует гидроаккумуляторная станция гидропрессов?

3.Какой смысл создания нескольких зон обогрева в экструдере? 4.Как работает система парообогрева плит гидропрессов?

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Задание состоит из 5 задач, для решения которых данные выбираются из таблиц в соответствии с вариантом. Номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки.

25

Задача №1

Выбрать центробежный насос по напору и мощности для перекачки V, м3/ч воды в реактор, работающий под избыточным давлением

Рр, МПа. Геометрическая высота подъема воды Нг, м. Температура воды 200 С.

Линия нагнетания длиной Lн м имеет 2 отвода под углом 900 и 6 отводов под углом 1100, а также 2 нормальных и 2 прямоточных клапана (вентиля).

Линия всасывания длиной Lвс имеет 2 прямоточных клапана и 3 отвода под углом 900. Насос установлен на высоте Нм над уровнем открытого водоема. Численные данные для задачи в табл. 1.

Таблица 1

Задача №2

Определить мощность, потребляемую углекислым поршневым компрессором производительностью V, м3/ч (при условии всасывания). Компрессор сжимает диоксид углерода от давления р1 до р2 (давление абсолютное). Начальная температура t0 C , КПД компрессора η =0,65. Задачу решить как аналитическим путем, так и с помощью диаграмм Т-S для углерода. Численные данные приведены в табл. 2.

Таблица 2