Рубрика: Процессы и аппараты

Posted on by

Запорные устройства и арматура трубопровода

Запорные устройства и арматура трубопровода. Для регулирования количества протекающих жидкостей и газов применяют запорные устройства с ручным или автоматическим приводом.

Для трубопроводов диаметром до 80 мм и невысоким давлением используют пробковые краны, которые изготавливаются из чугуна, бронзы, пластмассы и обеспечивают быстрое прекращение потока жидкости.

Широко применяют вентили, которые имеют седло для клапана, который поднимается и отпускается при помощи шпинделя с резьбой. Конструкция вентиля обеспечивает плавное изменение сечения трубопровода плотность прилегания клапана к седлу и герметичность.

Вентили широко применяются в качестве запорных и регулирующих устройств на трубах (воды, пара, сжатого воздуха). Вентили выпускают с ручным электрическим и пневматическим приводами, что позволяет применять их в схемах дистанционного автоматического управления.

При разности температур трубопровода и внешней среды возникают изменения труб, которые могут вызвать деформацию трубопровода с последующим разрушением. Во избежание этого при значительной длине трубопровода на нем устанавливают компенсаторы, позволяющие отдельным его участкам не перемещаться. Применяют линзовые компенсаторы П-образные.

К арматуре трубопроводов относятся также указатели уровня, устанавливаемые на емкостях, обратные клапаны и другие устройства.

Posted on by

Насосы их классификация и применение

Насосы их классификация и применение. Перемещение жидкости по трубопроводам и аппаратам производится с помощью насосов. Это гидравлические машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения жидкости.

Насосы классифицируются по способу передачи энергии жидкости:

  • центробежные и лопастные
  • поршневые, плунжерные и шестерные
  • струйные

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиралевидный канал, в котором вращается рабочее колесо, укрепленное на валу, на рабочем колесе укреплены лопасти, подача жидкости в насос осуществляется через всасывающий штуцер. Соединенный с центральной частью рабочего колеса нагнетательный штуцер служит для отвода жидкости из насоса.

Через всасывающий штуцер жидкость поступает в центральную часть вращающегося колеса, под действием центробежной силы проходит по каналам рабочего колеса и отбрасывается к его периферии. В корпусе насоса кинетическая энергия жидкости превращается в энергию давления, и жидкость выбрасывается в нагнетательный штуцер. Процесс происходит непрерывно.

Для начала работы центробежного насоса необходимо, чтобы внутренняя полость корпуса с рабочим колесом была заполнена жидкостью.

По создаваемому перепаду давления насосы делятся на:

  • низкого давления до 25 м столба перекачиваемой жидкости;
  • среднего давления до 60 м;
  • высокого давления более 60 м.

По расположению вала насосы бывают горизонтальные и вертикальные, в зависимости от частоты вращения рабочего колеса – тихоходные и быстроходные.

По числу рабочих колес одноступенчатые и многоступенчатые. Центробежные насосы широко распространены в промышленности т.к. просты по конструкции и приемлемы материально.

Posted on by

Перемешивание в жидких средах

Перемешивание в жидких средах. Перемешивание материалов широко применяется в промышленности для интенсификации химических тепловых и массообменных процессов, а также для приготовления эмульсий и суспензий. Существует необходимость в смешивании сыпучих материалов, состоящих из частиц различного размера и смешении различных паст.

Перемешивание в гомогенных и гетерогенных системах приводит к увеличению скорости химических тепловых процессов в связи с увеличением турбулентности. При приготовлении растворов или суспензий, нагревание или охлаждение при перемешивании применяются с целью выравнивания температур и концентрации в объеме аппаратов, что также интенсифицируют происходящие процессы.

Способы перемешивания могут быть самыми различными – механические (с помощью мешалок), перемешивание сжатым воздухом (с помощью циркуляционных насосов).

При механическом перемешивании механическая энергия передается жидкости с помощью мешалки с закрепленной на вертикальном валу и служащей рабочим элементом аппарата – смесителя. По устройству лопастей разделяют лопастные, пропеллерные и турбинные мешалки.

Лопастные мешалки представляют собой устройство из двух или большего числа лопастей прямоугольной формы, закрепленных на вращающемся валу. Они перемешивают только те слои жидкости, которые находятся в непосредственной близости от лопастей. К лопастным относятся также якорные, рамные и листовые мешалки.

Барбатер

Рабочей частью пропеллерной мешалки служит пропеллер, который закреплен на оси мешалки. Наибольшее распространение получили мешалки с трех лопастными пропеллерами.

Турбинные мешалки имеют форму колес водяных турбин, с лопатками закрепленных на вертикальном валу. Эти мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата и применяются для образования суспензии, растворение твердых материалов при проведении химической реакции.

Перемешиванием сжатым газом проводят в аппаратах, снабженных специальным устройством – барботером или центральной циркуляционной трубой.

Барботер представляет собой расположенные на дне трубы с отверстиями. Газ или воздух, выходя из отверстий в трубах, перемешивают жидкость в аппарате. В аппарате с циркуляционной трубой, газ подается в трубу, расположенную в средней части аппарата. Пузырьки газа поднимаясь увлекают за собой по трубе жидкость, находящуюся в сосуде. Поднявшись по вентиляционной трубе жидкость, опускается в низ в кольцевое пространство между трубой и стенками аппарата, обеспечивая циркуляционное перемешивание.

Posted on by

Компрессоры

Компрессоры. Машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов, называются – компрессорными. Отношение конечного давления Р2 создаваемого компрессором к начальному давлению Р1 (Р2/Р1), при котором происходит всасывание газа называется степенью сжатия.

В зависимости от величины степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:

  • компрессоры, у которых 3,0<Р2/Р1
  • 3,0<Р2/Р1<1,1 – газодувки
  • Р2/Р1<1,1 – вентиляторы
  • вакуум – насосы, предназначенные для откачивания газов при давлении ниже атмосферного.

По принципу действия компрессорные машины делятся на поршневые, ротационные, центробежные и осевые.

В поршневых машинах сжатие газа происходит при изменении объема цилиндра за счет возвратно-поступательного движения поршня. Сжатие газа в ротационных машинах обусловлено уменьшением объема, в котором заключен газ при вращении эксцентрично расположенного ротора.

В центробежных машинах энергия передается газу за счет превращения центробежной силы, создаваемой в рабочем полюсе в энергию давления неподвижных элементов машины. В осевых машинах газ сжимается под воздействием лопаток рабочего колеса.

Поршневой компрессор простого действия состоит из цилиндра, поршня, совершающего возвратно-поступательные движения и кривошипно-шатунного механизма. В крышке цилиндра расположены всасывающие нагнетательные клапаны.

При движении поршня возникает разряжение и открывается всасывающий клапан, а при следующем движении в обратном направлении давление в цилиндре возрастает, всасывающий клапан закрывается и поршень сжимает находящийся в цилиндре газ. Затем открывается нагнетательный клапан, и сжатый газ выталкивается в нагнетательную линию.

Степень сжатия не должна быть более 6-7 в одной ступени т.к. частицы смазочного масла образуют взрывоопасные смеси. В тех случаях когда необходимо получить газ более высокого давления применяется многоступенчатое сжатие. При после каждой ступени газ охлаждается в промежуточных холодильниках.

Posted on by

Емкости для хранения жидкости и газа

Резервуары для хранения жидкостей делятся на емкости, работающие при атмосферном давлении и емкости, работающие при повышенном давлении. Горизонтальные емкости – монтежю объемом до 20 м3, мерники – объемом сотни литров; применяются внутри цехов, а для общезаводских нужд применяются хранилища – вертикальные цилиндрические емкости, достигающие объема десятков тысяч кубометров. При хранении жидкостей с минусовой температурой применяют тепловую изоляцию и двойные стенки.

Резервуары для хранения газов подразделяются на хранилища постоянного объема с переменным давлением – ресиверы и хранилища переменного объема практически с постоянным давлением – газгольдеры. При объеме хранилищ в десятки кубометров и переменным давлением используют цилиндрические емкости со сферическими днищами, хорошо противостоящие внутреннему давлению и не требуют большого расхода металла.

Хранилища в сотни и тысячи кубометров представляет собой сферические резервуары, имеющие минимальную поверхность и максимальный объем и хорошо противостоящие внутреннему давлению.

Хранилище переменного объема – газгольдер представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар, внутри которого плавает подъемный колокол. В зависимости от количества поданного газа колокол всплывает над уровнем жидкости на большую или меньшую высоту, образуя необходимый объем. Подача и отвод газа в газгольдер осуществляется трубопроводом.

Posted on by

Неоднородные системы и методы их разделения

Неоднородные системы и методы их разделения. Неоднородными или гетерогенными называются системы, состоящие из двух или нескольких фаз. В промышленности неоднородные системы разделяют на отдельные фазы с целью очистки газовой или жидкой фазы от загрязняющих частиц или для выделения ценных продуктов взвешенных в газовой или жидкой фазе.

Гетерогенная система представляет собой спаянную сферу, в которой распределены мелкие частицы дисперсной (мелкодробленой) фазы. В зависимости от физического состояния фаз различают следующие системы:

  •  суспензия – система, состоящая из сплошной жидкой фазы, в которой взвешены твердые частицы;
  •  эмульсия – система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости не растворяющихся в первой;
  • пека – система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа;
  • дымы – система, состоящая из газа и распределенных в нем частиц твердого материала;
  • туман – система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости образовавшихся в результате конденсации пара.

Методы разделения гетерогенных систем классифицируются в зависимости от размеров взвешенных частиц дисперсной фазы, разности плотности дисперсной и сплошной фаз, а также вязкости сплошной фазы. Применяются следующие основные методы разделения:

  • осаждение – представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в газе и жидкости твердые или жидкие частицы дисперсной фазы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести (отстаивание), центробежной или электростатической силы.
  • фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки способной пропускать жидкость или газ и задерживать взвешенные в среде твердые частицы. Фильтрование осуществляется под действием сил давления и применяется для более тонкого, чем при осаждении разделения суспензии и пыли.
  • центрифугирование – процесс разделения суспензий и эмульсий под действием центробежной силы.
  • мокрое разделение – процесс улавливания взвешенных в газе частиц с помощью, какой либо жидкости
  • электроочистка – очистка газов под действием электрических сил.
Posted on by

Крупное дробление

Крупное дробление. Дробление твердых материалов в технологических процессах. Для дробления твердых материалов применяют технологическое оборудование — дробилки. По принципу действия дробилки разделятся на щековые, конусные, валковые и молотковые.

В щековой дробилке, основными рабочими органами служат неподвижная щека, составляющая часть станины и подвижная щека, подвешенная в верхней части на оси, которая совершает колебательные движения. Нижний зазор между щеками, а, следовательно, и размеры выходящего из дробилки материала регулируются колодками.

Щековая дробилка

В конусных дробилках материал измельчается раздавливанием и истиранием при сближении поверхностей неподвижного усеченного конуса и эксцентрично вращающегося внутреннего конуса.

Конусная дробилка

Валковые дробилки представляют собой валки, вращающиеся на встречу друг к другу. Один из валков может перемещаться в горизонтальном направлении и изменять величину зазора между валками, при случае попадания в дробилку предмета чрезмерной твердости.

Валковая дробилка

Молотковая дробилка относится к ударно-центробежным дробилкам, она состоит из корпуса, футерованного плитами из износостойкой марганцевой стали и вала, на котором укреплен диск со свободно закрепленными на нем молотками из марганцевой стали. В нижней части корпуса имеется колосниковая решетка. Диск с молотками вращается со скоростью 40 м/с. Материал, попадающий в машину, дробится не только вследствие ударов молотков, но даже при ударах о плиты. При прохождении через колосниковую решетку материал дополнительно истирается и раздавливается.

Молотковая дробилка

Posted on by

Изменение твердых материалов

Изменение твердых материалов в технологических процессах. В химико-технологических процессах для химического взаимодействия важно увеличивать поверхность соприкосновения твердых веществ. Для этого их подвергают механическому измельчению.

Мельница МШЦ

В зависимости от размеров кусков материала измельчающие процессы классифицируют следующим образом:

  • крупное дробление – 300-100мм;
  • среднее дробление – 50-10мм;
  • мелкое дробление – 10-2мм;
  • тонкое дробление – 2-0,75мм;
  • сверхтонкое – 75*103 – 7*104.

Измельчение материала осуществляется: раздавливанием, раскалыванием, истиранием, ударом. Крупное, среднее и мелкое дробление твердых и крупных материалов осуществляется ударом и раздавливанием. Твердые и вязкие тела в основном разрушаются раздавливанием и истиранием.

Машины для измельчения работают в открытом и закрытом циклах. В первом случае через измельчающее устройство материал проходит 1 раз. В замкнутом цикле материал поступает на классифицирующий аппарат, который отбирает крупные частицы и возвращает их на доизмельчение в то же устройство

Posted on by

Смешивание твердых материалов

Смешивание твердых материалов в технологических процессах. Наиболее простым аппаратом, применяемым для смешивания твердых сыпучих материалов, является цилиндрический сосуд, ось которого не совпадает с осью цилиндра – «пьяная бочка». Частицы загруженного в аппарат твердого, сыпучего материала при вращении бочки совершают сложный путь, их траектории пересекаются, что и обеспечивает смешивание. Процесс смешивания проводится периодически, загрузка и выгрузка материала осуществляются через люк.

Смесительная машина
Смесители с вращающимися лопастями также применяются для периодического смешивания сыпучих и пастообразных материалов. Смеситель представляет собой корпус с днищем в форме двух полуцилиндров, вращающихся на встречу друг к другу, вторая горизонтальная вала с лопастями, перемешивающими материал.

В шнековых лопастных смесителях рабочими органами служат валы-шнеки, с Т-образными лопастями. Валы вращаются с разными частотами, осуществляя перемешивание и транспортировку сыпучих материалов.

Более интенсивная циркуляция сыпучего материала необходимая для интенсивного смешивания достигается в центробежных смесителях.

Смесевые барабаны применяются для смешивания сыпучих материалов главным образом в заключительных технологических операциях. Он состоит из цилиндрического корпуса, вращающегося на роликах. Внутри барабана имеются спиральные лопасти и полки, обеспечивающие интенсивное перемешивание материала при его вращении. Загрузка и выгрузка материала осуществляется шнеком.

Posted on by

Отстаивание

Отстаивание — наиболее дешевый процесс разделения однородных систем. Он не обеспечивает извлечение самых мелких частиц из жидкости и характеризуется небольшой скоростью осаждения и поэтому используется для частичного разделения. Преимуществом этого процесса является простое аппаратное оформление и малые энергетические затраты.

Аппараты, в которых производится отстаивание — называются отстойниками. Отстойники периодического действия представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. После необходимого для осаждения твердых частиц времени, слой осветленной жидкости сливают через сифонную трубку или шланг. Осадок в виде шлака содержащего значительное количество жидкости, выгружают из аппарата вручную.

Размеры аппарата периодического действия зависят от концентрации дисперсированной фазы и размеров частиц, а также температуры. Чем крупнее частицы, чем больше их плотность, а также выше температура, тем быстрее происходит отстаивание и тем меньше размеры может иметь аппарат.

В отстойниках непрерывного действия осветленная жидкость и образующийся осадок удаляются непрерывно. Основное требование к этим аппаратам – время пребывания исходной смеси должно быть больше или равно времени осаждения частиц. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой представляет собой цилиндр. Резервуар с коническим днищем и кольцевым желобом, расположенным в верхней части аппарата. В аппарате имеется мешалка с гребками, расположенными таким образом, чтобы при вращении мешалки по часовой стрелке скапливающийся осадок перемещался к центральному штуцеру в дне сосуда. Мешалка вращается со скоростью 0,8 об/мин не нарушая процесса осаждения. Исходная суспензия подается в верхнюю центральную часть аппарата, осветленная жидкость удаляется из верхнего желоба, а осадок содержащий большое количество жидкости и достаточно подвижным слоем откачивается шланговым насосом через нижний штуцер у днища. Размеры отстойников (диаметры) колеблются в пределах от 1,8 м до 120 м. такие аппараты легко автоматизируются.

Непрерывно действующие отстойники для разделения эмульсии представляют собой горизонтальный резервуар, внутри которого против входного штуцера установлена отбойная перегородка с отверстиями, для предотвращения перемешивания отстаиваемой жидкой струей поступающей эмульсии. Движение жидкости внутри аппарата должно быть ламинарным. Легкая жидкая фаза и тяжелая удаляются по разным трубопроводам.