«ЗАДАЧИ ПАВЛОВ РОМАНКОВ РАЗДЕЛ 3 Гидромеханические процессы» - Кейсы/Задачи

Содержание

3.1. Найти соотношение диаметров частиц свинцового блеска (р = 7800 кг/м3) и кварца (р = 2600 кг/м3), осаждающихся с одинаковой скоростью: а) в воздухе; б) в воде, считая, что осаждение происходит при Rе < 0,2.

3.2. С какой скоростью будут осаждаться шарообразные частицы кварца (р = 2600 кг/м3) диаметром 10 мкм; а) в воде при 15 °С; б) в воздухе при 15 и 500 °С?

3.3. Какой должна быть скорость воздуха в вертикальной трубе пневматической сушилки, чтобы обеспечить перемещение кристаллов плотностью 2000 кг/м3 с наибольшим диаметром 3 мм? Температура воздуха 60°С. Скорость воздуха должна быть на 25% больше скорости витания частиц.

3.4. Рассчитать скорость восходящего потока воздуха в воздушном сепараторе, необходимую для отделения мелких (d < 1 мм) частиц апатита от более крупных. Температура воздуха 20 °С. Плотность апатита 3230 кг/м3.

3.5. Каким должно быть расстояние между полками пылевой камеры (см. рис. 3.9), чтобы в ней оседали частицы колчеданной пыли диаметром более 15 мкм? Остальные условия такие же, как в примере 3.6.

Введение

3.9. Как изменится производительность отстойника, если температуру водной суспензии повысить с 15 до 50 °С? В обоих случаях Rе < 0,2.

3.10. Подобрать циклон типа НИИОГАЗ (см. рис. 3.3 и табл. 3.1) по следующим данным: расход запыленного воздуха 5100 м3/ч (О °С и 760 мм рт. ст.), температура воздуха 50 °С. Плотность пыли 1200 кг/м3. Частицы пыли имеют наименьший диаметр 15 мкм. Определить также гидравлическое сопротивление циклона.

3.11. Вывести формулу (3.25), исходя из условия, что объем суспензии равен сумме объемов жидкой и твердой фаз.

3.12. Рассчитать плотность водной суспензии, содержащей 10% (масс.) твердой фазы. Относительная плотность твердой фазы равна 3.

3.13. Определить скорость осаждения в воде при 25 °С продолговатых частиц угля (р = 1400 кг/м3) и пластинчатых частиц сланца (р = 2200 кг/м3), имеющих эквивалентный диаметр 2 мм.

3.14. Определить диаметр частиц свинцового блеска угловатой формы, осаждающихся со скоростью 0,25 м/с в воде при температуре 15 °С. Плотность свинцового блеска 7500 кг/м3.

Выдержка из текста работы

3.15. Какое количество влажного осадка будет собрано на фильтре в результате фильтрования 10 м3 суспензии относительного удельного веса 1,12, содержащей 20% (масс.) твердой фазы? Влажность осадка 25%.

3.16. В результате фильтрования водной суспензии с содержанием 20% (масс.) твердой фазы собрано 15 м3 фильтрата. Влажность осадка 30%. Сколько получено осадка, считая на сухое вещество?

3.17. Фильтрпресс имеет 26 рам размером 62x62 см. Толщина рам 25 мм. Время фильтрования до заполнения рам 2 ч. Промывка ведется водой в количестве 10% от объема фильтрата. Давление во время фильтрования и промывки одинаково и постоянно. Сколько времени требуется на промывку? Осадок однородный несжимаемый, объем его составляет 5% от объема фильтрата. Расчет вести по уравнению (3.13), полагая С = 0.

3.18. Время фильтрования 20 м3 раствора на рамном фильтр-прессе 2,5 ч. Найти ориентировочное время промывки осадка 2 м3 воды, полагая приближенно, что скорость промывки в 4 раза меньше скорости фильтрования в конечный момент. Сопротивлением ткани пренебречь. Динамические коэффициенты вязкости фильтрата и промывной воды одинаковы.

3.19. Как изменится время промывки осадка в условиях предыдущей задачи, если ц фильтрата 1,5•10-8 Па-с, а промывной воды 1•10-3 Па-с.

3.20. Найти теоретическое время промывки осадка на фильтре при следующих условиях: интенсивность промывки 6 дм8/(м2-мин); толщина лепешки 30 мм; начальная концентрация отмываемой соли в фильтрате промывной воды 120 г/дм8, конечная - 2 г/дм3. Константа скорости промывки К, по опытным данным, равняется 350 см3/дм3.

3.21. Определить константу скорости промывки К. при следующих условиях: интенсивность промывки 10 дм3/(м2-мин); толщина лепешки 25 мм; начальная концентрация соли в фильтрате промывной воды 40 г/дм3, конечная - 0,5 г/дм3; время промывки 1 ч 40 мин.

3.22. Как изменится производительность фильтра, если: 1) вдвое увеличить фильтрующую поверхность; 2) вдвое увеличить давление (при однородном несжимаемом осадке); 3) вдвое увеличить концентрацию твердого вещества в фильтруемой суспензии;

4) вдвое уменьшить (повышая температуру) 'вязкость фильтрата;

5) вдвое увеличить время полного оборота фильтра (т. е. увеличить толщину слоя осадка)?

3.23. Показать ориентировочно, как влияет изменение частоты вращения барабанного вакуум-фильтра (см. рис. 3.10) на его про-изводительность (например, при увеличении частоты вращения на 50 %). Воспользоваться уравнением (3.13), полагая С = 0.

3.24. Определить технологический тип и наметить конструкцию центрифуги для отделения n-нитроанилина от раствора после перекристаллизации, учитывая следующие данные: 1) концентрация твердого вещества в суспензии 35%; 2) растворитель - вода; 3) осадок кристаллический; 4) требуемая остаточная влажность 5%; 5) кристаллизация идет периодически.

3.25. Требуется выделить хлопковое масло из промывных вод (соапстока) после щелочной очистки. Определить технологический тип и наметить конструкцию центрифуги, учитывая следующие данные: 1) характер смеси - эмульсия; 2) относительная плотность масла 0,9; 3) относительная плотность водного раствора соли (добавленной для разрушения эмульсии) 1,05.

3.26. Определить удельное давление на стенки барабана центрифуги, если толщина слоя жидкости, 10 см, внутренний диаметр барабана 1 м, частота вращения 500 об/мин. Плотность жидкости 1100 кг/м3.

3.27. Найти частоту вращения центрифуги, если известно, что высота барабана Н = 0,5 м. Давление у стенок барабана должно, быть 5 кгс/см2 (~0,5 МПа). Загружено 400 кг суспензии.

3.28. Показать приближенно, что при допускаемом напряжении на разрыв для стали Кг = 88,3-10е Па, т. е. 900 кгс/см2, окружная скорость барабана центрифуги не должна превышать 60 м/с. Исходя из этого условия, определить наибольший допустимый диаметр барабана: а) для фильтрующей центрифуги, делающей 1100 об/мин; б) для трубчатой сверхцентрифуги, делающей 14 000 об/мин.

3.29. Вывести формулу, по которой можно вычислить скорость центрифугирования твердых шарообразных частиц, исходя из закона Стокса. Частота вращения измеряется в об/с.

Заключение

3.30. Во сколько-раз быстрее произойдет осаждение одних и тех же частиц в центрифуге, чем в отстойнике, если барабан центрифуги имеет D = 1 м и n = 600 об/мин? Режим осаждения в обоих случаях ламинарный.

3.31. Определить приближенно, пренебрегая трением вала в подшипниках и трением стенки барабана о воздух время разгона центрифуги, в которую загружено 300 кг влажной соли. Внутренний диаметр барабана 1 м, его масса 200 кг. Рабочая частота вращения 800 об/мин. Мощность электродвигателя 6 кВт, общий к. п. д. агрегата 0,8. Высота барабана 780 мм, коэффициент заполнения барабана 0,5.

3.32. В условиях предыдущей задачи найти требуемую мощность электродвигателя (с учетом трения), если период разгона центрифуги принять равным 2,5 мин. Диаметр вала 70 мм; подшипники - шариковые; толщина стенки барабана 10 мм.

3.33. Определить необходимое число центрифуг периодического действия с размерами барабана D = 1200 мм, H = 500 мм для фильтрования 50 т суспензии в сутки. Суспензия содержит 40% (масс.) твердой фазы. Относительная плотность жидкой фазы 1,1 твердой - 1,8. Продолжительность одной операции 25 мин. Число рабочих часов в сутках принять равным 20. Коэффициент заполнения барабана 0,5.

3.34. Как изменится производительность фильтрующей центрифуги, если увеличить частоту ее вращения вдвое? Осадок однородный несжимаемый. Сопротивлением фильтрующей ткани пренебречь.

3.35. Отстойная горизонтальная автоматическая центрифуга АОГ-1800 должна работать на водной суспензии мела. Определить производительность центрифуги по питанию, если температура суспензии 40 °С. Размер наименьших частиц мела 2 мкм. Техническая характеристика центрифуги: диаметр барабана 1800 мм, длина барабана 700 мм, диаметр борта 1300 мм, частота вращения n = 735 об/мин; к. п. д. принять равным 0,45.

3.36. Во сколько раз производительность промышленной фильтрующей центрифуги типа АГ больше производительности лабораторной модели, геометрически ей подобной? Размеры промышленной центрифуги больше размеров лабораторной в три раза. Работа ведется на одной и той же суспензии, с одинаковой частотой вращения и при одинаковом времени заполнения барабана осадком.

3.37. Определить производительность шнековой осадительной центрифуги НОГШ-600, работающей на водной суспензии гипса при температуре 50 °С. Наименьшие частицы гипса в суспензии имеют диаметр 2 мкм. Техническая характеристика центрифуги: диаметр сливного цилиндра 480 мм; длина зоны осаждения 350 мм; частота вращения барабана n = 1400 об/мин.

3.38. Осаждение частиц какого диаметра обеспечит центрифуга НОГШ-230, если на разделение подавать 3 м3/ч водной суспензии каолина при 35 °С? Техническая характеристика центрифуги: диаметр сливного цилиндра 180 мм; длина его 164 мм; частота вращения барабана 1600 об/мин.

3.39. Определить скорость воздуха, необходимую для начала образования взвешенного слоя частиц гранулированного алюмо-силикагеля при следующих условиях: температура воздуха 100 СС; плотность алюмосиликагеля (кажущаяся) р=968 кг/м3; диаметр частиц 1,2 мм. Каково будет гидравлическое сопротивление, если высота неподвижного слоя 400 мм?

3.40. В условиях предыдущей задачи определить порозность и высоту взвешенного слоя, если скорость воздуха превышает критическую в 1,7 раза.

3.41. Определить наибольший диаметр гранулированных частиц угля, начинающих переходить во взвешенное состояние в воздухе при скорости его в аппарате 0,2 м/с. Температура 180 °С. Определить также объемную концентрацию частиц, если скорость воздуха повысится до 0,4 м/с. Плотность угля (кажущаяся) 660 кг/м3.

3.42. Бак диаметром 900 мм и высотой 1100 мм, снабженный мешалкой, заполнен на 3/4 цилиндровым маслом (р = 930 кг/м3, (μ = 18 Па-с). Какой мощности надо установить электродвигатель для трехлопастной пропеллерной мешалки с частотой вращения 180 об/мин?

3.43. Для получения разбавленного раствора минеральная соль интенсивно размешивается с водой при 64 °С посредством лопастной мешалки. Какова частота вращения мешалки, если диаметр ее 0,5 м, а мощность, потребляемая электродвигателем, 0,8 кВт? Физические характеристики для разбавленного раствора принять такие же, как и для воды.

3.44. Лопастная мешалка размером dг = D/3 заменена на меньшую с d2 = D/4. Размешивание в обоих случаях производится в условиях ламинарного режима. Как изменится частота вращения мешалки при той же мощности электродвигателя?

3.45. Каков должен быть диаметр пропеллерной мешалки для интенсивного перемешивания технического глицерина (р = 1200 кг/м3, μ = 1,6 Па-с) в баке диаметром 1750 мм при n = 500 об/мин и расходе мощности 17 кВт?

Список литературы

Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /Учебное пособие/, К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, 9-ое изд. перераб. и дополнен. Л. Химия,1987-575с.

Примечания

Все задачи решены (цена за одну задачу)