Розрахунково-графічна робота - з процесів та апаратів хімічної промисловості - файл n1.docx

приобрести
Розрахунково-графічна робота - з процесів та апаратів хімічної промисловості
скачать (651.1 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx652kb.10.09.2012 14:49скачать

n1.docx

Зміст

  1. Розрахунок щокової дробарки ……………………………………………………. 3

  2. Розрахунок пилосаджувальної камери …………………………………………… 6

  3. Розрахунок пінного апарату …………………………………………………… 10

  4. Розрахунок процесу рідинної екстракції ……………………………………… 15

  5. Список використаної літератури ……………………………………………. 18



1. Розрахунок шокової дробарки

Щокова дробарка - це дробарка (машина для дроблення), дроблення в якій здійснюється стисненням матеріалу між щоками (ДСТУ 2411-94).

Мета розрахунку - визначення потрібної кількості дробарок, потужності їх приводів, а також величини сил, які діють в елементах механізму дробарки.

новый рисунок
Позначення вихідних величин

Dтв - середній розмір вихідних кусків, м;

Dтк - те саме, подрібнених кусків, м;

G - масова витрата твердого матеріалу, кг/с;

ев - ексцентриситет ексцентрикового вала, м;

ET - модуль пружності подрібнюваного


Рис. 1.1. Схема дроблення твердого матеріалу в щоковій дробарці
матеріалу при розтягу, Па;

S - хід щоки, м;

а - кут захоплення,...°;

µтк - коефіцієнт розпушення подрібненого матеріалу;

?т - істинна густина матеріалу, кг/м3;

- границя міцності подрібнюваного матеріалу при стиску, Па;

? - коефіцієнт корисної дії привода.

Завдання для розрахунку

За даними табл.1.1 визначити необхідну кількість щокових дробарок із простим рухом щоки для дроблення G твердого матеріалу, потужність приводів дробарок, а також величини сил, які діють в елементах механізму дробарки. Параметри дробарки: хід щоки S; кут захоплення ?; коефіцієнт корисної дії привода ?; ексцентриситет ексцентрикового вала ев. Властивості та характеристики подрібнюваного матеріалу: середній розмір вихідних кусків dтв, подрібнених – dтк, коефіцієнт розпушення подрібненого матеріалу µтв; істинна густина ?т; границя міцності при стиску ; модуль пружності при розтязі ЕТ



Ет*10-4

Варі-ант

dтк

S

eв
µТК
?,..⁰
?

МПа
мм


5

Граніт

180

500

3300

350

7,0

5

200

32

15

0,40

19

0,81
Таблиця 1.1. Варіанти завдань для розрахунку щокової дробарки


Порядок розрахунку

1. Ширина шпальта, м

е=dтк - S/2=0,2-0,032/2=0,184 м.

  1. Розміри пащі, м, обираються залежно від середнього розміру вихідних кусків з інтервалів для ширини B=(1,15...1.20)dтв і довжини L=[m +(1,15...1,20)]dтв де т - ціле число (звичайно т = 1).

В=1,2 dтв=0,5*1,2=0,6 м.

  1. Висота нерухомої щоки, м

Н=(В-е)/tg?==2,6605 м.

4. Ступінь подрібнення

i= dтв/dтк ==2,5

5. Частота обертання ексцентрикового вала (кількість подвійних качань

щоки), с-1

п?1,107=1,107=3,6311 с-1

6. Продуктивність однієї дробарки:

об'ємна, м3

Gдv=nLdTK/tg = =0,0742 м3/с;

масова, кг/с

Gдм = µTK?тGдv= 0,4*3300*0,0742=95,568 кг/с.

7. Розрахункова кількість дробарок

= = 0,5232

Дійсною кількістю дробарок nд є найближче ціле, яке більше, ніж n'д.

nд=1

8. Потужність привода дробарки, Вт

Nд= 5lg i = 5 = 4,3568*107 Вт.

9. Потужність приводів усіх дробарок, Вт

N=пдNд= 1*4,3568*107 Вт

10. Максимальне зусилля дроблення, Н

Рmax = 3,42=3,42 =98,2092*107 Н

11. Максимальне зусилля в розпірній плитці, Н

Тmax=0,64Pmax = 0,64*98,2092*107= 62,8539*107 Н

12. Максимальне зусилля в шатуні, Н

Qmах= = = 64,7922*107 Н

13. Маховий момент маховика, кг·м2

Mм= = = 6,7866*106 кг·м2

де = 0,01-0,03- ступінь нерівномірності ходу.

  1. Середній діаметр обода маховика Dм обирається рівним 0,92...3,20 м.

Dм = 3,2 м.

  1. Повна маса маховика, кг

тм=kм = 1,2 = 7,953*105 кг.

де kм = 1,2 - коефіцієнт, що враховує масу маточини і спиць маховика.


2. Розрахунок пилоосаджувальної камери

Багатополична пилоосаджувальна камера (рис.2.) використовується для начорного очищення гарячих пічних газів від твердих продуктів повного й неповного згоряння палива. Розміри уловлюваних частинок 5-20000 мкм, ступінь очищення 40-70 %.

При розрахунку камери задаються мінімальним розміром осаджуваних чаcтинок dmin, припускаючи, що більші частинки гарантовано осаджуються.

Мета розрахунку - визначення основних розмірів і гідравлічного опору камери.


безымянный
Позначення вихідних величин

V- об'ємна витрата газу за нормальних умов,

м3/год;

t - температура газу, °С;

? г- густина газу, кг/м3;

?- кінематична в'язкість газу, м2/с;

dmin - найменший розмір уловлюваних частинок, кг/м3;

? т - густина матеріалу частинок, кг/м3;

?? - коефіцієнт форми частинок.

Завдання для розрахунку

За даними табл.2.1 визначити основні розміри та гідравлічний опір багаополичної пилоосаджувальної камери, призначеної для очищення V0 газу від завислих твердих частинок. Мінімальний розмір уловлюваних частинок dmin коефіцієнт їх форми ?т, густина матеріалу частинок ?т. Температура газу t, густина ?г, кінематична в'язкість ?г.

Таблиця 2.1.

Варіант

V0

t, 0C

?г, кг/м3

?г*106

м2

Варіант

?т, кг/м3

dmin, мм

?т

5

4000

550

0,431

84,96

5

2200

0,015

0,46


Порядок розрахунку


  1. Значення критерію Архімеда частинок кулястої форми, які осаджуються


Ar = = = 2,3408*10-2

де g= 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння.

2. Значення критерію Рейнольдса для частинок кулястої форми, які осаджуються в полі сили тяжіння



Re0 = 0,056Аr, якщо Аr ? 36; в моєму випадку

Re0=0,152Ar0,714, якщо 36
Re0=1,740Ar0,5, якщо Ar>84000

Re0 = 0,056*2,3408*10-2 = 1,3108*10-3

3.Швидкість осадження частинок кулястої форми, м/с

w0=Re0?г/dmin = = 74,2437*10-4 м/с.

4.Швидкість вільного осадження частинок, які мають коефіцієнт форми ?т, м/с

woc=?тw0 = 0,46*74,2437*10-4 = 34,1521*10-4 м/с.

5. Об'ємна витрата газу за робочих умов, м3

V= = = 3,3496 м3

6. Поверхня осадження (загальна поверхня полиць), м2

F0=V/ woc = = 9,8074*102 м2


  1. Розмірами полиць задаються. Ширина полиці В обирається з інтервалу 1,5...3,0 м; довжина L - з інтервалу 2...З м; товщина hп - з інтервалу 10...16 мм.

В = 2,25 м, L = 2,5 м, hп= 0,013 м.

  1. Розрахункова кількість полиць у камері:

n'= = = 174,3538

п = 175

Дійсною кількістю полиць п є найближче ціле, яке більше, ніж п'.

  1. Максимально допустима швидкість газу, при якій завислі частинки не
    виносяться з камери, м/с

wmax=3,6 = 3,6 = 0,996 м/с

10. Робоча швидкість газу між полицями w приймається рівною
(0,2….0,3 м/c) wmax, м/с

w = 0,3* wmax = 0,2988 м/с

11. Час перебування газу в між поличному просторі, с

? =L/w = = 8,3668 с.

12. Відстань між полицями, м

h= ? woc = 8,3668*34,1521*10-4 = 2,8574*10-2 м.

13. Висота поличної частини камери, м

H=n(h+hп) = 175(2,8574*10-2*0,013) = 7,2755 м.

14. Еквівалентний діаметр каналу прямокутного перерізу між поличного простору, м

de=2h, якщо h/B?0,1 в моєму випадку

de=2hB/(h+B), якщо h/B>0,1.

de=2*2,8574*10-2 = 5,7148*10-2

15. Критерій Рейнольдса для потоку газу в між поличному просторі

Re=wde/?г= = 200,99

  1. Коефіцієнт форми для прямокутного каналу

?K=1,5, якщо h/B<0,1;

?K= 0,83(h/B)2-1,39(h/B)+1,46, якщо h/B0,1.

?K= 1,5

  1. Коефіцієнт тертя газу по поверхні полиці

?=, якщо Re<2300;

?=, якщо Re>2300.

?= = 0,4776

  1. Сумарний коефіцієнт місцевих опорів

,



Де =0,5- коефіцієнт, який враховує вхід газу в апарат;

=1,0 коефіцієнт, який вираховує раптове розширення газового потоку;

=1,0 коефіцієнт, який враховує поворот газу на 900;

=1,5 коефіцієнт, який враховує поворот газу на 1800;

=1,0 коефіцієнт, який враховує раптове звуження газового потоку;

=1,0 коефіцієнт, який враховує вихід газу з апарата.


  1. Гідравлічний опір пилоосаджувальної камери, Па

?р= = = 0,5739

3. Розрахунок пінного апарата

Виділення твердих частинок дисперсної фази з неоднорідних газових систем у мокрих пилоуловлювачах, одними з найефективніших серед яких є пінні пилоуловлювачі, відбувається завдяки змочуванню частинок рідиною, найчастіше водою.

Інтенсивність та ефективність процесу зростають із збільшенням площі поверхні контакту неоднорідної газової системи й рідини, наприклад, шляхом диспергування газу на численні бульбашки, які утворюють з рідиною піну, або диспергуванням рідини в газі на краплі. Пінні апарати бувають одно- та багатополичні (однополичні звичайно застосовуються при масовій концентрації твердої фази у вихідній газовій системі не більше 0,02 кг/м3), з повним протіканням рідини крізь отвори газорозподільної решітки, а також з протіканням рідини крізь отвори решітки та одночасним відведенням рідини через зливальний пристрій над решіткою. У поперечному перерізі апарати можуть бути круглими та прямокутними.

У круглому апараті забезпечується більш рівномірний потік газу, у прямокутному - рівномірний потік рідини на решітці, що сприяє більш стабільному утворенню шару піни й підвищує ефективність уловлювання твердих частинок з газу. Тому більшого розповсюдження набули пінні апарати прямокутного поперечного перерізу (рис.3).

Подача рідини на решітку може здійснюватися з одного боку решітки, а відведення зливу - з протилежного, або подача - посередині решітки по обидва протилежні боки, а відведення зливу - вздовж інших двох боків решітки. Розмір уловлюваних частинок твердої фази 0,01-10 мкм, ступінь очищення 85-99 % і вище.

Мета розрахунку - визначення основних розмірів і гідравлічного опору пінного апарата прямокутного перерізу.
Позначення вихідних величин

cп- вихідна концентрація твердої фази в газі, кг/м3;



t - температура газу, °С;

V0 - об'ємна витрата газу за нормальних умов, м3/год;

?г - густина газу, кг/м3;

?р - густина робочої рідини, кг/м3;

?р - поверхневий натяг на границі поділу фаз «рідина –

газ», Н/м.

? - необхідний ступінь очищення газу від твердих

частинок.
Завдання для розрахунку

За даними табл. 2.9 визначити основні розміри й гідравлічний опір пінного апарата прямокутного перерізу для очищення V0 газової неоднорідної системи від твердих частинок, схильних до злипання. Вихідна масова концентрація твердої фази в системі сп. Температура газу t, густина ?г необхідний ступінь очищення ?. Густина робочої рідини (води) рр, поверхневий натяг на границі поділу фаз «рідина - газ» ?р.

Таблиця 2.9


Варіант

V0, м3/год

t, ͦС

?г

?р

?р, мН/м

Сп, г/м3

?

кг/м3

5

42500

85

0,986

986

61,76

9,0

0,984




Порядок розрахунку

Примітка. Якщо температура газу t?100 °С, розрахунок витрати рідини виконують, виходячи з гідродинаміки й матеріального балансу процесу, а якщо t > 100°С - виходячи з теплового балансу процесу.

  1. Робоча приведена (фіктивна) швидкість газу в апараті w обирається рівною 1...3 м/с.

Примітка. При w<1м/с спостерігається незадовільне ціноутворення, а при w>3м/с порушення шару піни й можливе проходження газу без взаємодії з рідиною.

w = 2 м/с

2. Об'ємна витрата газу в апараті за робочих умов, м3

V= = = 15,4819 м3

3. Площа поперечного перерізу, м2

F=V/w = = 7,7409 м2

4. Розміри поперечного перерізу апарата: ширина В =, довжина L=1,5B.

В = = 2,2717 м; L= 1,5ˑ2,2717 м

  1. Відносна масова частка твердої фази у витоку Хв, (кг твердої фази)/(кг води), приймається рівною 0,05 для схильних до злипання твердих частинок і 0,2 для частинок, не схильних до злипання.

Хв= 0,05

  1. Коефіцієнт розподілу твердої фази між витоком і зливом Кр звичайно знаходиться в інтервалі 0,6.. .0,8.

Кр = 0,7

  1. Масова продуктивність апарата по уловлюваній твердій фазі, кг/с

Gт=? ٠cп ٠V = 0,984ˑ9,0ˑ10-3ˑ15,4819 = 0,1371 кг/с

  1. Масова витрата води у витоку, кг/с

Lв= KpGтв = = 1,9194 кг/с

  1. Масова витрата воли у зливі Lз, кг/с, уздовж одного боку решітки – (0,8…1,2) Lв уздовж боків – (1,6…2,4) Lв

Lз = 2ˑ1,9194 = 3,8388 кг/с

  1. Загальна масова витрата води в апараті, кг/с

L=Lв+Lз = 1,9194 + 3,8388 = 5,7582 кг/с

  1. Питома витрата води, (кг води)/(м3 газу)

l=L/V = = 0,3719 кг/ м3

  1. Діаметр отворів решітки d0 = 2.. .6 мм.

d0 = 0,004 м.

  1. Швидкість газу в отворах решітки w0 обирається з інтервалу 6...8 м/с, якщо d03,5мм, та з інтервалу 10...13м/с, якщо d0<3,5 мм.

w0 = 7 м/с.

  1. Площа отворів решітки, м2

F0= = ˑ 7,7409 = 2,3281 м2

до ϕ=0,95 - коефіцієнт використання площі решітки під отвори (ϕ<1 внаслідок і пишності опор решітки тощо).

  1. Крок отворів решітки за умови їх розміщення у вершинах рівносторонніх трикутників, м

t0=d0 = = 0,006958 м.

  1. Товщина решітки ? звичайно становить 4... 10 мм.

? = 0,007 м.

  1. Коефіцієнт швидкості пилоуловлювання, м/с:

Kw= = ˑ 2 = 3,8740 м/с.

  1. Висота шару піни при уловлюванні водою гідрофільних твердих частинок, м

Н = Кw- 1,95w-0,09 = 3,874 - 3,9 + 0,09 = 0,064м.

  1. Висота вихідного шару води на решітці, м

h0=1,43 = 1,43 ˑ = 0,01414 м.

20. Напруженість зливу, кг/(м ˑ с)

а) при зливі вздовж одного боку решітки і = L3/В;

б) при зливі вздовж двох боків i = Lз /(2В)

i = = 0,8449 кг/(м ˑ с).

21. Розрахункова висота переливного порога, м

= 2,5ˑ0,01414 – 0,0176 0,84490,67 = 0,0197 м.

Примітка. Якщо обчислена величина від'ємна, необхідно зменшити швидкість газу w і повторно виконати розрахунки.

22. Виконавча висота переливного порогу hп приймається рівною (1,1…1,2) і звичайно округлюється до величини, кратної 10мм.

23. Гідравлічний опір сухої решітки, Па

с = ? = 1,55٠ = 10,1632 Па,

де ?=1,0-2,0 – коефіцієнт опору сухої решітки.

24. Гідравлічний опір шару піни на решітці, Па

п = ?рgH = 968٠9,81٠0,064 = 607,7491 Па

25. Гідравлічний опір, зумовлений силами поверхневого натягу, Па

? = 4?р / d0 = = 61,67 Па

26. Загальний гідравлічний опір решітки, Па

рш = ?рс + ?рп + ?р? = 10,1632 + 607,7491 + 61,67 = 679,5823 Па

27. Сумарний коефіцієнт місцевих опорів

? ? = ?вх + ?рр + ?90 ͦ + ?рз + ?вих = 0,5 + 1,0 + 1,0 + 1,0 + 1,0 = 4,5,

де ?вх = 0,5 - коефіцієнт, який враховує вхід газу в апарат; ?рр =1,0 - коефіцієнт, який враховує раптове розширення газового потоку; ?90 ͦ =1,0 - коефіцієнт, який враховує поворот газу на 90°; ?рз =1,0 - коефіцієнт, який враховує раптове звуження газового потоку; ?вих =1,0 - коефіцієнт, який враховує вихід газу з апарата.

28. Гідравлічний опір апарата, Па

?р = ?ррш + ? ? = 679,5823 + 4,5 = 688,4563 Па
4. Рідинне екстрагування
Рідинне екстрагування (екстрагування в системі «рідина-рідина») - це процес переходу однієї або кількох розчинених речовин з однієї рідкої фази до іншої, яка практично не розчиняється або обмежено розчиняється в першій фазі, але легко розчиняє вказані речовини.

Рідинне екстрагування нарівні з перегонкою є одним з основних способів розділення однорідних рідких сумішей. Доцільність застосування рідинного екстрагування визначається:

а) неможливістю розділення рідкої cумішi перегонкою внаслідок утворення азеотропів, а також нелеткості або недостатньої термічної стійкості компонентів cyмішi;

б) заощадженням теплоти, якщо витрати на перегонку вихідної cyміші внаслідок близькості температур кипіння її компонентів, малих концентрацій або інших причин 6ільше, ніж витрати на екстрагування й подальше виділення додаткового розчинника (екстрагенту) з продуктів виділення (екстракту й рафінату).

4. 1. Розрахунок процесу рідинної екстракції.

Мета розрахунку – визначення необхідної кількості екстрагенту й число теоретичних ступенів зміни концентрації в протитечійному екстракторі безперервної дії.
Позначення вихідних величин
VF – об’ємна витрата вихідної суміші (стічних вод), м3/год;

- масова концентрація розподілюваної речовини (фенолу) відповідно у вихідній суміші (стічних водах) й рафінаті (очищеній воді), кг/м3;

- масова концентрація розподілюючої речовини (фенолу)відповідно у екстрагенті (вихідному бензолі) й екстракті (кінцевому бензолі), кг/м3.
Завдання для розрахунку

За даними таблиці 4. У протитечійному екстракторі безперервної дії стічні фенольні води оброблюються бензолом з метою очищення води і вилучення фенолу. Продуктивність екстрактора за стічними водами VF. Масова концентрація фенолу: у стічних водах , в очищеній воді (рафінаті) - , у вихідному бензолі (екстрагенті) - , у кінцевому бензолі (екстракті) - . Температура в екстракторі 25 ͦС, тиск 0,1013 МПа. За даними таблиці визначити витрату екстрагенту й число теоретичних ступенів зміни концентрації (число теоретичних ступенів екстрагування).
Таблиця 4.

Варіант

VF, м3/год









кг/м3

кг/м3

5

20

8,5

0,07

0,70

22



Порядок розрахунку

  1. У координатах сх – су – будується рівноважна лінія за даними з рівноваги:


Масова концентрація фенолу у воді сх, кг/м3

0,426

1,59

5,74

Рівноважна масова концентрація фенолу у бензолі су, кг/м3

0,974

4,37

46,70






  1. Об’ємна витрата бензолу визначається з матеріального балансу екстрактора по розділюваній речовині (фенолу), м3

VF () = VS( ) =

20(8,5 – 0,70) = 1,9775٠10-3(22 – 0,07)
VS = = = 1,9775٠10-3 м3

  1. Масова витрата бензолу, кг/с

GS = ?р VS = 874٠1,9775٠10-3 кг/с

де ?р = 874 кг/м3 – густина бензолу при 25 ͦ С

  1. Число теоретичних ступенів зміни концентрації nт визначається графічно (рис 3,а). З цією метою між робочою і рівноважною лініями вписуються ступені зміни концентрації (при цьому величина nт може бути дробовим числом).


Визначення числа теоретичності ступенів екстрагування: nт = 2


Су





Су



Список використаної літератури

  1. Матвеєва О. Л, Мікульонок І. О, Коваль О. Д. “Процеси та апарати хімічних виробництв” Навчально – методичний посібник. К.: НАУ, 2007. – 92с.

  2. Мікульонок І. О. Механічні, гідромеханічні й масообмінні процеси та обладнання хімічної технології: Навч. посіб. -2-ге вид., переробл. і допов. – К.: ІВЦ “Політехніка”, 2002. -304 с.

  3. Основні процеси, машини та апарати хімічних виробництв: Підручник/ І. В. Коваленко, В. В. Малиновський. –К.: Інтерес:: Воля, 2006. -264с.: іл. – Бібліогр.: - С. 253-255.

  4. Дітнерський Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. В 2-х частях. –М.: Химия, 1995.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации