Для відстійних центрифуг з ножовий вивантаженням осаду:
Час подачі суспензії визначається із залежності
де - робочий об'єм барабана, м 3; - відношення обсягу утвореного осаду до обсягу відфільтрованої суспензії, визначається експериментально.
3. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ
Схема лабораторної установки для вивчення отстойной центрифуги з ножовий вивантаженням осаду зображена на рис. 3.1. Ротор центрифуги 2, виготовлений зі сталі, кріпиться на валу, який врізається на опорі 11. обертання вал отримує від електродвигуна 12 через шківних передачу.
Мал. 3.1. Схема лабораторної установки.
Ротор розташовується в кожусі 1, що має отбортовку, через яку відводиться фугат. Фугат через воронку 13 зливається по шлангу до збірки фугата 14, на стінках якого нанесені мірні диски. При необхідності шланг перекидається в збірник 8 і фугат надходить до цієї збірки.
Всередині ротора встановлений ніж 3, який за допомогою рукоятки піднімається і опускається на задану висоту. Під ножем розташовується лоток 4 для видалення осаду, один кінець якого нависає над збіркою осаду 6.
Суспензія в ротор подається помпою 7 зі збірки 8 по трубі, на якій встановлено кран 5.
Для вимірювання числа обертів центрифуги використовується строботахометр 10.
Для зважування збірки з осадом встановлені ваги 9.
Технічна характеристика установки
діаметр борту центрифуги
На щиті управління встановлені вимикач електродвигуна і ватметр.
4. Методика проведення ЕКСПЕРИМЕНТУ
1) Перевірити правильність показань ваг. Зняти збірник осаду, промити його і зважити на терезах. Встановити його під лотком над збіркою суспензії.
2) Протаріровать ємність для збору фугата.
3) Закрити кран на трубі подачі суспензії. Включити помпу подачі суспензії в центрифугу для перемішування суспензії в збірнику.
4) Включити електродвигун центрифуги і встановити заданий число оборотів, яке вимірюємо строботахометром.
5) Відкрити кран на трубі подачі суспензії в центрифугу і задати певний витрата суспензії. Подавати суспензію протягом 2 хв. Утворився фугат через лійку надходить в ємність для збору фугата. Виміряти обсяг утворився фугата по мірним ризиків.
6) Зменшити число обертів і рукояткою підвести ніж до шару осаду і поступово зрізати весь шар осаду. Осад по лотку надходить до збірки осаду.
7) Зняти збірник осаду з установки і зважити його на терезах. Обчислити вагу осаду.
8) Результати вимірювань занести в таблицю 4.1.
5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ
1) Розрахувати за формулою (2.9) щільність суспензії.
2) Розрахувати експериментальну величину продуктивності центрифуги по подається суспензії з відносини
Величину масової концентрації твердої фази визначити шляхом випаровування вологи з вологого осаду з подальшим його зважуванням.
3) По заданій величині крупності розділення обчислюємо критерій Архімеда за формулою (2.6).
4) За графіком на рис. 2.2 визначаємо критерій Лященко та обчислюємо швидкість осадження.
5) За співвідношенням (2.3) розраховуємо теоретичну продуктивність центрифуги по суспензії.
6) По співвідношенню (2.8) розраховуємо теоретичну продуктивність суспензії по твердій фазі.
7) Отримані розрахункові дані порівняти з результатами вимірювань і занести в таблицю 4.2.
Щільність суспензії. кг / м 3
Швидкість осадження. м / с
6. ПЕРЕЛІК КОНТРОЛЬНИХ ПИТАНЬ
1. Як влаштована центрифуга з ножовий вивантаженням осаду? Чому вона називається отстойной?
2. Як розрахувати швидкість осадження частинок дисперсної фази в центрифузі?
3. Що таке фактор поділу?
4. Від чого залежить продуктивність отстойной центрифуги?
5. Як розрахувати продуктивність отстойной центрифуги?
6. Як розрахувати продуктивність центрифуги по твердій фазі?
1. Соколов В.І. Машини та апарати хімічних виробництв. Приклади і задачі. Л. Машинобудування. 1982. 384 с.
2. Шкоропад Д.Є. Центрифуги для хімічних виробництв. М. Машинобудування. 1975. 246 с.
3. Соколов В.І. Сучасні промислові центрифуги. М. Машинобудування. 1967. 523 с.
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ фільтри ЦЕНТРИФУГИ
Ознайомитися з пристроєм і принципом дії фільтруючої центрифуги періодичної дії. Визначити середню продуктивність і потужність на валу центрифуги.
2. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
Розглянемо основні закономірності цього процесу. Перфорований барабан з великою швидкістю обертається на вертикальному або горизонтальному валу. Через верхній отвір суспензія по трубі подається в нижню частину барабана. При обертанні барабана виникає відцентрова сила
де m - маса тіла; r - радіус обертання; - швидкість.
Під дією цієї сили тверді частинки осідають на фільтрувальної поверхні барабана, утворюючи товщину осаду. Максимально можлива товщина осаду обмежується різницею величин внутрішнього радіуса барабана R і радіуса внутрішнього отвору, тобто величиною.
Мал. 2.1. 1 - барабан; 2 - фільтрувальна тканина; 3 - труба для подачі суспензії; 4 - штуцер.
Рідка фаза послідовно проходить через пори утворюється шару осаду, пори фільтрувальної тканини і через штуцер в кожусі потрапляє в збірник фільтрату. При необхідності осад можна промити і просушити. після закінчення роботи осад видаляють через верхню горловину.
Величина поля відцентрових сил, яка виникає в центрифузі, характеризується фактором поділу, тобто ставленням відцентрового прискорення до прискорення сили тяжіння
Для центрифуг фактор поділу зручніше висловлювати через число обертів
Чим більше фактор поділу, тим вище розділяє здатність центрифуги. Фактор поділу може бути збільшений при збільшенні радіуса барабана, а також числа обертів, оскільки величина пропорційна квадрату числа обертів. Однак збільшувати ці величини можна до певних меж, які обмежуються механічною міцністю барабана.
2.1. ВИЗНАЧЕННЯ продуктивність фільтру ЦЕНТРИФУГИ
Середня продуктивність фільтрує центрифуги по випробуванню визначається за рівнянням
де Тц - час циклу;
Vсп - обсяг центріфугіруемой суспензії.
Величина обсягу центріфугіруемой суспензії Vсп. підведеної в барабан за час фільтрування. пов'язана з внутрішнім радіусом циліндричного шару осаду rc і розраховується по залежності
- корисний об'єм барабана, м 3;
- щільність вологого осаду;
- відношення маси вологого осаду до маси сухого осаду;
- висота шару осаду, що дорівнює висоті барабана, м;
- коефіцієнт проникності фільтруючого середовища, м 2;
- кінематична в'язкість фільтрату, м 2 / с;
- концентрація твердої фази в суспензії, кг / м 3;
- щільність рідкої фази, кг / м 3;
- щільність твердої фази, кг / м 3;
- кутова швидкість барабана.
Продуктивність фільтрує центрифуги по фільтрату, який виходить зі барабана, розраховується за формулою
При визначенні часу фільтрування не враховується час наповнення барабана суспензією до моменту, коли гідравлічний тиск в барабані досягає максимального значення і процес центрифугування починає протікати при постійному перепаді тиску. Час циклу включає в себе час фільтрування і час завантаження і вивантаження
Розрахунок продуктивності фільтруючих центрифуг здійснюється за формулою
де - індекси промислової центрифуги;
- індекси лабораторної центрифуги.
Це означає, що перш, ніж розрахувати промислову центрифугу, необхідно провести експерименти по відцентровому фільтрування на лабораторної центрифузі і визначити її продуктивність.
Потім вибрати розміри промислової центрифуги і по формулі (2.8) розрахувати продуктивність.
2.2. Визначення потужності на валу центрифуги
Витрати потужності для періодично діючої центрифуги слід визначати для пускового і робочого періоду. Максимальна витрата буде в пусковий період, коли долається маса обертових частин центрифуги і оброблюваного матеріалу. В робочий період витрата потужності знижується.
Повна потужність, споживана центрифугою періодичної дії, складається з наступних величин:
- для повідомлення барабану необхідної швидкості - N6;
- для повідомлення кінетичної енергії суспензії, яка подається на поділ - N7;
- для подолання тертя в підшипниках центрифуги - Nт;
- для подолання тертя барабана об повітря - Nn.
Потужність, що витрачається на обертання барабана, визначається
- маса обертових частин барабана, об / хв;
- час розгону барабана, с.
Потужність, яка витрачається на повідомлення кінетичної енергії суспензії, визначається
де - час розгону центрифуги, с;
- радіус верхнього отвору, м;
Маса суспензії пов'язана з масою осаду співвідношенням
де - маса осаду;
- коефіцієнт заповнення барабана осадом.
Потужність, що витрачається для подолання тертя в підшипниках,
де - маса обертових частин центрифуги і суспензії, кг;
- лінійна швидкість на поверхні шийки валу центрифуги, м / с.
- діаметр шийки вала, м;
- число обертів вала, об / хв;
Потужність, яка витрачається на подолання тертя барабана об повітря
де - висота барабана, м;
- діаметр барабана, м.
Максимальна потужність на валу центрифуги
В робочий період енергії споживається значно менше
3. ОПИС ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ
Схема періодично діючої центрифуги зображена на рис. 3.1. Барабан центрифуги 12, виготовлений з нержавіючої сталі, вставляється в металевий кожух 14, який в свою чергу закріплюється на чавунній підставці, прикріпленій до каркасу установки. Бічна поверхня барабана перфорована отворами діаметром 8 мм з кроком 16 мм. В середині барабана поміщається мідне сито (товщина 4 мм), яке може пропускати тільки рідина і затримувати тверді частинки. Днище барабана є сталевим диск. Осад видаляється через верхній отвір. У центрі днища приварена конічна бобишка 8 з отвором для приводного вала 9. Верхній кінець вала має різьбу для навинчивания гайки 7 при закріпленні барабана на валу.
Центрифуга обертається від електродвигуна 10. Число обертів регулюється трансформатором. Зверху кожух центрифуги закривається кришкою 13 з відкидними болтами і гайками. У центрі кришки є невеликий отвір, над яким встановлено і закріплено штифтом тахометр 6. У закріпленому положенні кришки штифт тахометра встановлюється над торцем приводного вала. Якщо натиснути на кнопку, звільнена пружина притискає штифт, і він починає обертатися. Обороти приводного вала гнучким тросом передається на тахометр, який укріплений на щиті управління. У днище кожуха є два отвори, в які уварені 2 труби. По трубі з вентилем 15 до збірки 17 збирається фільтрат, а по трубі з вентилем 11 до збірки 16 виводиться з центрифуги промивна вода. Обидва збірника встановлені на вагах.
Над центрифугою зліва розташована мішалка 2 зі спіральним перемішуючим пристроєм, який обертається від електродвигуна 1.
Суспензія, приготована в мішалці, по трубі з вентилем 3 подається в барабан через верхній отвір. Справа над центрифугою встановлена невелика ємність 4 з водомірним склом і вимірювальною шкалою для подачі води на промивку осаду. В центрифугу вода потрапляє по трубі 5 через верхній отвір барабана.
Технічна характеристика установки
зовнішній діаметр R-230 мм,
діаметр борту центрифуги r0 -120 мм,
Потужність -2, 7 кВт,
Число оборотів -2870 об / хв.
Потужність -0, 2 кВт,
Число оборотів 2870 об / хв.
На щиті управління встановлені тахометр для визначення числа обертів барабана, вимикач електродвигуна центрифуги і вимикач
Мал. 3.1. Схема лабораторної установки.
електродвигуна мішалки, вольтметр, амперметр і ватметр.
4. Методика проведення ЕКСПЕРИМЕНТУ
1. Зняти барабан центрифуги, промити і зважити його на технічних вагах. Встановити барабан на підставку і з'єднати з приводним валом.
2. Зважити і протаріровать ємності для збору фільтрату і промивної води. Вентиль промивної води повинен бути закритий.
3. Підготовлену суспензію залити в мішалку над центрифугою. Наповнити ємність 4 водою.
4. Перед початком досвіду розподілити обов'язки:
- перший студент секундоміром визначає період розгону центрифуги, записує число оборотів барабана в період розгону і в період роботи;
- другий студент записує показання електроприладів, які означають витрату електроенергії на обертання барабана (показання знімати через кожні 20-30 с);
- третій студент запускає центрифугу, подає суспензію і воду для промивання осаду. Стежить за проходженням фільтрату і промивної води.
5. Центрифугу закрити кришкою і загвинтити. Центрифугу запустити і одночасно включити секундомір і тахометр. Як тільки барабан центрифуги досягне заданого числа обертів, секундомір вимкнути і відзначити період пуску центрифуги.
Обережно відкрити кришку центрифуги і залити в барабан суспензію. Потім закривають барабан, включають секундомір і тахометр. Починається період фільтрації. Фільтрацію вважати закінченою, коли подача фільтрату в збірник припиниться. Відзначити час фільтрування. Потім закривають вентиль на трубі відведення фільтрату і відкривають вентиль на трубі промивної води, відкривають отвір в кришці центрифуги і подають в центрифугу промивну воду. Обсяг поданої промивної води визначають
6. Зменшити число обертів і рукояткою підвести ніж до шару осаду і поступово зрізати весь шар осаду. Осад по лотку надходить до збірки осаду.
7. Зняти збірник осаду з установки і зважити його на терезах. Обчислити вагу осаду.
8. Результати вимірювань занести в таблицю 4.1.
Число обертів . з 1
5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ
8) Розрахувати за формулою (2.9) щільність суспензії.
9) Розрахувати експериментальну величину продуктивності центрифуги по подається суспензії з відносини
Величину масової концентрації твердої фази визначити шляхом випаровування вологи з вологого осаду з подальшим його зважуванням.
10) По заданій величині крупності розділення обчислюємо критерій Архімеда за формулою (2.6).
11) За графіком на рис. 2.2 визначаємо критерій Лященко та обчислюємо швидкість осадження.
12) По співвідношенню (2.3) розраховуємо теоретичну продуктивність центрифуги по суспензії.
13) По співвідношенню (2.8) розраховуємо теоретичну продуктивність суспензії по твердій фазі.
14) Отримані розрахункові дані порівняти з результатами вимірювань і занести в таблицю 4.2.
Щільність суспензії. кг / м 3
Швидкість осадження. м / с
6. ПЕРЕЛІК КОНТРОЛЬНИХ ПИТАНЬ
7. Як влаштована центрифуга з ножовий вивантаженням осаду? Чому вона називається отстойной?
8. Як розрахувати швидкість осадження частинок дисперсної фази в центрифузі?
9. Що таке фактор поділу?
10. Від чого залежить продуктивність отстойной центрифуги?
11. Як розрахувати продуктивність отстойной центрифуги?
12. Як розрахувати продуктивність центрифуги по твердій фазі?
4. Соколов В.І. Машини та апарати хімічних виробництв. Приклади і задачі. Л. Машинобудування. 1982. 384 с.
5. Шкоропад Д.Є. Центрифуги для хімічних виробництв. М. Машинобудування. 1975. 246 с.
6. Соколов В.І. Сучасні промислові центрифуги. М. Машинобудування. 1967. 523 с.
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І РОБОТИ
Ознайомитися з конструкцією і принципом роботи теплообмінників типу "труба в трубі" і кожухотрубних апаратів, способами кріплення труб в трубній решітці і методами компенсації температурних деформацій, методикою визначення напружень, що виникають в трубах і корпусі апарату, обумовлених різним ступенем їх нагретости.
Залежно від технологічного призначення кожухотрубчасті теплообмінні апарати класифікуються на чотири типи: випарники І. конденсатори К. холодильники X і теплообмінники Т.
За конструктивним виконанням і способом компенсації температурних деформацій: ТН - теплообмінник з нерухомими трубними решітками; ХК - холодильник з температурною компенсацією на кожусі; ТП - теплообмінник з плаву головкою; НУ - випарник з U - образними трубками.
1) Вивчити конструкцію та принцип роботи моделі кожухотрубного теплообмінника.
2) Експериментально дослідити вільний і пов'язане подовження труб при їх нагріванні.
3) Розрахувати силу взаємодії між корпусом і трубами за рахунок температурних напружень.
4) Зіставити експериментальні і розрахункові значення темпера-турне деформацій.