Зависимость перепада давления от скорости газа.
Зависимость перепада давления от скорости газа. Скорость выхода на кипящий слой приводит к стабилизации перепадов давления и называется первой критической скоростью. За второй криттической скоростью происходит унос вспученного материала.
Постоянство перехода давления является основой для теории расчета первой и второй критичеких скоростей. Перепад давления в режиме фильтрации описан в уравнеии Эриана:
При переходе в кипящий слой частицы подвисают, т.е. сила тяжести уравновешивается силой давления, действующей на частицу. Сила давления на частицу связаня с переходом : ; S - площадь сечения частицы.
Перейдем от V и S к V,ρ,S. Так как число частиц постоянно, то частицы пропорциональны объему реактора, а площадь сечения частицы пропорциональна площади сечения реактора.
отсюда найдем :
С другой стороны ;
; или
Подставляем:
Существует такая возможность расчета скорости кипящего слоя с помощью имперического критериального уравнения.
Процессы разделения неоднородных систем.
Неоднородные системы состоят из нескольких неоднородных фаз. Фаза характеризуется однородным состоянием иагрегатным состоянием. В неоднордных системах различают дисперсную фазу и дисперсную среду. Дисперсная фаза- это частицы, а дисперсная среда(сплошная)- фаза, в которой частицы распределены. Диспесрсной фазой может быть так же жидкость или твордое тело, газ. Сплошной средой может быть газ или жидкость.
Дым -это твердые частицы,конденсация конденсация которых происходит в газе.
Туман - это жидкие частицы, конденсация которых происходит в газе.
Суспензия – это твердые частицы в жидкости.
Эммульсия – жидкие или газообразные частицы в жидкости.
В дисперсной фазе бывают частицы различных размеров:
1. Грубые дисперсии ( р-р 100 мкм )
2. Средние дисперсии ( 1-100 мкм )
3. Тонкие дисперсии (0.5-1 мкм )
4. Муть ( 0.1-0.5 мкм )
5. Коллойдные частицы ( 0.1 мкм )
Муть и коллойдные частицы практически не оседают, но в них возможна коагуляция ( укрупнение за счет слипания ) коалисценция ( оседания крупных частиц ).
Уравнение материального балланса при разделении неоднородных систем.
Уравнение материального балланса можно составить по 2 направлениям:
1. Материальный баланс по потокам
2. Материальный баланс по веществу
Схема отстойника:
В отстойник втекает жидкость с массовы расходом . В отстойнике жидкость осветляется и вытекает. Осветленная с массовым расходом , а так же в виде концентрированного осадка с массовым расходом . Балланс по потокам .
Пусть в мутной жидкости содержится дисперсная фаза с массовой долей . В осветленной жидкости будет массовая доля , а в осадке- . Можно составить балланс по веществу:
– баланс сотавляется поприходу и уходу вещества.
; ; ;
Разрешим уравнение относительно :
Уравнение материального баланса работы отстйника.
Методы разделения жидких неоднородных систем.
Существует 3 метода разделения:
1. Отстаивание – осаждение частиц под действием силы тяжести. Применяется для очистки грубых систем и как предварительная стадия очистки полудисперсных систем.
2. Центрифугирование – разделение под действием центробежной силы. Применяется для любых систем.
3. Фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки, проницание жидкости через перегородку обеспечивается разностью давлений до и после перегородки. Применяется для отделений сред и тонких дисперсий. Ультрамикрофильтрация применяется идля коллойдных систем.
В процессе отстаиванияпроисходит постепенная концетрация частиц по направлению сверху вниз. Верхняя зона с минимальной концетрацией частиц называется осветленной. Ниже расположена зона, в которой частицы оседают, не сталкиваясь друг с другом. Это зона свободного осаждения. Ниже частицы оседают стесненно, так как концетрация их возрастает и они начинают сталкиваться друг с другом. При этом крупные частицы догоняют мелкие и ударяют их. В результате скорость осаждения мелких частиц возрастает, а крубных убывает, в среднем скорости выраниваются.
Кроме того, оседающие частицы вызывают поток жидкости снизу вверх, так как вытесняют ее. Встречный поток жидкости затрудняет осаждение, поэтому в зоне стесненного осаждения концетрирование осадка происходит медленно.