ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ практикум
Практикум включает варианты заданий для технологического расчета следующего оборудования:
- механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов;
- фильтров периодического и непрерывного действия для разделения суспензий;
- кожухотрубчатых теплообменников;
- тарельчатых ректификационных колонн;
- конвективных и кондуктивных сушилок непрерывного действия;
- грануляторов разбрызгивания, кипящего слоя и окатывания.
Каждое задание предусматривает исследование зависимости параметра конструкции аппарата от одного из параметров реализуемого процесса.
7.1 Изучение конструкций, технологические расчеты механических перемешивающих устройств емкостных аппаратов
Выполнить гидродинамический расчет аппарата указанной конструкции с помощью системы MathCAD путем решения уравнения моментов сил, приложенных к перемешиваемой среде, относительно Уср или у в зависимости от величины сопротивления внутренних устройств. В отчет о выполнении задания включить формулировку задачи, необходимые комментарии к расчетным формулам и график зависимости исследуемого параметра процесса перемешивания от указанной характеристики аппарата или перемешиваемой среды, см. таблицу 7.1.
Обозначения к таблице:
D - внутренний диаметр аппарата;
Н - высота заполнения аппарата средой без перемешивания;
4 - тип мешалки: ґм = 1 - трехлопастная, ґм = 2 - лопастная (км1йм = 0.1),
t м = 3 - турбинная, ґм = 4 - дисковая, ґм = 5 - рамная, ґм = 6 - якорная;
2м - число мешалок на валу перемешивающего устройства;
йм - диаметр мешалки;
n - частота вращения мешалки;
р - плотность перемешиваемой среды;
v - кинематическая вязкость перемешиваемой среды;
dxi - внешний диаметр i-й одиночной трубы;
hxi - высота погруженной части i-й одиночной трубы;
гті - радиус расположения i-й одиночной трубы;
хоп - число отражательных перегородок в аппарате;
Ьоп - ширина отражательных перегородок;
коп - высота погруженной части отражательных перегородок;
zOT - число отражателей в аппарате;
dOT - внешний диаметр трубы отражателя;
hOT - высота погруженной части трубы отражателя; йот - глубина выступов отражателя;
■V - диаметр выступов отражателя;
z3M - число витков трубы концентрического змеевика;
й? зм - внешний диаметр трубы концентрического змеевика;
Бзм - диаметр навивки трубы концентрического змеевика;
2с - число секций секционного змеевика;
Вс - диаметр расположения секций секционного змеевика;
2сз - число витков в секции секционного змеевика;
йсз - внешний диаметр трубы секции секционного змеевика;
ксз - шаг навивки трубы секции секционного змеевика;
Бсз - диаметр навивки секции секционного змеевика; w - окружная скорость движения перемешиваемой среды; r - текущее значение радиуса аппарата в диапазоне [0;D/2]; у - параметр профиля окружной скорости перемешиваемой среды; кв - глубина центральной воронки, образующейся при перемешивании;
Уср - относительная осредненная скорость перемешиваемой среды;
Vr - относительная скорость движения среды на радиусе г;
Мкр - крутящий момент, возникающий вследствие вращения лопастей мешалки; Мал - момент сил сопротивления вращению, возникающих на стенках корпуса аппарата;
Мвн - момент сил сопротивления вращению, возникающих на внутренних устройствах;
N - мощность, необходимая для осуществления перемешивания.
|
Таблица 7.1 Исходные данные для гидродинамического расчета вертикального емкостного аппарата
|
|
Вариант № 3 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
£м |
dм, м |
n, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v -106, м2/с |
|||
|
1.7 |
2.1 |
4 |
2 |
0.3 |
475 |
1370 |
2.9 |
yi є [-2;2] |
Мап |
|
Характеі |
оистики встроенных труб |
||||||||
|
dTi, мм |
hTi, м |
Г t1, м |
dT2, мм |
hT2, м |
Гт2, м |
||||
|
60 |
2.1 |
0.8 |
30 |
1.5 |
0.6 |
||||
|
Вариант № 4 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
n, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
2.6 |
2.8 |
6 |
1 |
1.8 |
40 |
1200 |
1.7 |
yi є [-2;2] |
МКр |
|
Характеристики встроенной трубы и отражателей |
|||||||||
|
dT5 мм |
hT5 м |
Гт, м |
ZOT |
do^ мм |
h '*от? м |
boт, мм |
sot мм |
||
|
89 |
2.8 |
1.2 |
2 |
100 |
1.1 |
350 |
150 |
||
|
Вариант № 5 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
n, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v -106, м2/с |
||
|
2.6 |
2.63 |
5 |
1 |
2.0 |
30 |
1140 |
3.5 |
Vp є [0001;1] |
Мап |
|
Характеристики встроенной трубы и отражательных перегородок |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Гт, м |
Zon |
Аоп, мм |
hon, м |
||||
|
89 |
2.63 |
1.2 |
3 |
260 |
1.9 |
||||
|
Вариант № 6 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
n, 1/мин |
Р’ 3 кг/м |
v •Ш6, м2/с |
||
|
2.4 |
2.8 |
3 |
1 |
0.8 |
125 |
1200 |
2.0 |
Vp є [0001;1] |
МКр |
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dт, мм |
hT, м |
Гт, м |
Zc |
Dc, m |
ZC3 |
dC3, мм |
hC3, мм |
^сз, мм |
|
|
57 |
2.8 |
1.1 |
4 |
2.0 |
16 |
45 |
50 |
300 |
|
|
Вариант № 7 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
n, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
2.56 |
2.74 |
1 |
2 |
0.71 |
64 |
1340 |
1.8 |
yi є [-2;2] |
Мвн |
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Гт, м |
£зм |
dзм, мм |
Dзм, м |
||||
|
76 |
2.74 |
1.22 |
15 |
57 |
2.0 |
||||
|
Вариант № 8 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяе- |
Иссле дуемый пар-тр |
|||||||
|
D, м |
Н, м |
£м |
(мг> м |
п, 1/мин |
Р’ 3 кг/м |
v -106, м2/с |
мый параметр |
|||
|
2.68 |
3.6 |
2 |
2 |
1.12 |
40 |
1220 |
1.2 |
N, Вт |
||
|
Характер |
ристики встроенных труб |
|||||||||
|
dTl, мм |
hTi, м |
Тт1, м |
dT2, мм |
hT2, м |
Тт2, м |
Уі є L-2,2J |
||||
|
89 |
3.6 |
1.25 |
45 |
2.28 |
1.1 |
|||||
|
Вариант № 9 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
|||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
п, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v •ш6, м2/с |
|||
|
2.4 |
2.65 |
4 |
1 |
0.5 |
425 |
1100 |
1.25 |
Vp є [0.001,1] |
Мвн |
|
|
Характеристики встроенной трубы и отражательных перегородок |
||||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Тт, м |
Zon |
Ьоп, мм |
hon, м |
|||||
|
89 |
2.65 |
1.1 |
4 |
200 |
1.7 |
|||||
|
Вариант № 10 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
|||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
(мг> м |
п, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v -106, м2/с |
|||
|
2.0 |
1.7 |
5 |
1 |
1.6 |
45 |
1119 |
4.2 |
dмє [154,1.82] |
Мап |
|
|
Характеристики встроенных труб |
||||||||||
|
dTl, мм |
hTi, м |
Тт1, м |
(t2, мм |
hT2, м |
Тт2, м |
|||||
|
89 |
1.7 |
0.9 |
45 |
1.4 |
0.85 |
|||||
|
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||||
|
- |
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
п, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
£ |
2.2 |
3.0 |
3 |
2 |
0.71 |
135 |
1310 |
2.3 |
Vp є [0.001,1] |
N, Вт |
|
5 6 |
Характеристики встроенной трубы и отражательных перегородок |
|||||||||
|
И |
dT, мм |
hT, м |
Тт, м |
Zon |
Ьоп, мм |
hon, м |
||||
|
57 |
3.0 |
1.0 |
4 |
220 |
2.4 |
|||||
|
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||||
|
<N |
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
п, 1/мин |
Р’ кг/м3 |
v -106, м2/с |
||
|
% |
2.88 |
2.5 |
6 |
1 |
2.12 |
40 |
1250 |
2.4 |
4,є [1.92,2.5] |
Мап |
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
||||||||||
|
5 5 m |
dт, мм |
hT, м |
Тт, м |
Zc |
Бс, м |
ZC3 |
dC3, мм |
hC3, мм |
^с3,м м |
|
|
89 |
2.5 |
1.4 |
3 |
2.5 |
14 |
57 |
60 |
350 |
||
|
Вариант № 13 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
£м |
dм, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •106, м2/с |
|||
|
3.0 |
2.2 |
1 |
1 |
1.0 |
150 |
1060 |
1.7 |
dm є [0.5;1.0] |
V г ср |
|
Характеристики встроенной трубы и отражательных перегородок |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Гт, м |
zon |
Ьоп, мм |
hon, м |
||||
|
89 |
2.2 |
1.4 |
6 |
300 |
2.0 |
||||
|
Вариант № 14 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяе- |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dM, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
мый параметр |
|
|
2.6 |
2.0 |
2 |
1 |
1.2 |
80 |
1210 |
0.72 |
hB, м |
|
|
Характеристики встроенных труб и змеевика |
|||||||||
|
dтl, мм |
йті, м |
Гті, м |
dт2,мм |
Йт2,м |
Гт2,м |
£зм |
(зм, мм |
_0зм, м |
Уіє [-2;2] |
|
45 |
1.5 |
1.2 |
57 |
2.0 |
1.2 |
7 |
245 |
2.17 |
|
|
Вариант № 15 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dM, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
2.8 |
3.3 |
4 |
2 |
0.53 |
300 |
1280 |
3.25 |
(мє [047;0.93] |
V г ср |
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dт, мм |
hT, м |
Гт, м |
zc |
Яс, м |
£сз |
dC3, мм |
Йсз, мм |
г ^сз, мм |
|
|
35 |
2.8 |
1.05 |
3 |
1.7 |
17 |
45 |
60 |
750 |
|
|
Вариант № 16 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяе- |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dM, м |
п, 1/мин |
Р» 3 кг/м |
v -106, м2/с |
мый параметр |
|
|
2.4 |
3.8 |
2 |
3 |
1.25 |
75 |
1370 |
1.12 |
Vvt2 |
|
|
Характеристики встроенных труб |
А г - ГПП£-1 /С1 |
||||||||
|
(ті, мм |
йті, м |
Гті, м |
dт2,мм |
hт2,м |
Г т2,м |
dтз, мм h |
т3,м |
Гт3,м |
|
|
108 |
3.8 |
1.12 |
45 |
2.2 |
0.85 |
57 |
3.8 |
1.0 |
|
|
Вариант № 17 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
£м |
dм, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
1.8 |
1.65 |
5 |
1 |
1.4 |
40 |
1195 |
0.56 |
(,є [138;1.64] |
V! |
|
Характеристики встроенных труб |
|||||||||
|
dTl, мм |
hTl, м |
Гті, м d |
1т2, мм |
hT2, м |
Гт2, м |
||||
|
57 |
1.65 |
0.85 |
15 |
1.2 |
0.75 |
||||
 |
|
Вариант № 23 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
dм, м |
п, 1/мин |
р» кг/м3 |
v -106, м2/с |
||||
|
1.2 |
1.5 |
6 |
1 |
0.95 |
48 |
1090 |
1.1 |
V. є [0.001;1] |
N, Вт |
|
Характеристики встроенной трубы и отражателей |
|||||||||
|
dT5 мм |
hT5 м |
Тт, м |
ZOT |
doт, мм |
h "от? м |
boт, мм |
*S'oт, мм |
||
|
25 |
1.0 |
0.5 |
4 |
60 |
1.2 |
100 |
80 |
||
|
Вариант № 24 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяе- |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
Zм |
dM, м |
п, 1/мин |
р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
мый параметр |
|
|
1.7 |
2.2 |
3 |
2 |
0.5 |
110 |
1290 |
1.72 |
МКр |
|
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Тт, м |
zзм |
dзм, мм |
Dзм, м |
Уіє [-2;2] |
|||
|
57 |
2.2 |
0.8 |
12 |
45 |
1.2 |
||||
|
Вариант № 25 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяе- |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
zм |
dм, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
мый параметр |
|
|
2.2 |
2.8 |
4 |
1 |
0.4 |
525 |
1600 |
8.6 |
Мвн |
|
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Tt, м |
zзм |
dзм, мм |
Dзм, м |
Уіє [-2;2] |
|||
|
89 |
2.8 |
1.05 |
12 |
100 |
1.6 |
||||
|
Вариант № 26 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
Zм |
dM, м |
п, 1/мин |
Р» кг/м3 |
v •Ш6, м2/с |
||
|
2.56 |
2.84 |
3 |
1 |
0.71 |
125 |
1280 |
3.9 |
Уі є [-2;2] |
N, Вт |
|
Характеристики встроенных труб |
|||||||||
|
dTl, мм |
hTi, м |
Тті, м |
dr2, мм |
hr2, м |
Тт2, м |
||||
|
108 |
2.84 |
1.2 |
89 |
1.86 |
1.0 |
||||
|
Вариант № 27 |
Характеристики аппарата и среды |
Изменяемый параметр |
Иссле дуемый пар-тр |
||||||
|
D, м |
Н, м |
^м |
Zм |
dм, м |
п, 1/мин |
Р» 3 кг/м |
v •Ш6, м2/с |
||
|
1.68 |
2.4 |
3 |
2 |
0.5 |
118 |
1830 |
4.8 |
і, є [028;0.56| |
Мап |
|
Характеристики встроенной трубы и змеевика |
|||||||||
|
dT, мм |
hT, м |
Tt, м |
^м |
dзм, мм |
ІЛ ^ Dзм, м |
||||
|
45 |
1.8 |
0.8 |
8 |
57 |
1.22 |
||||
Контрольные вопросы
1. Перечислите составные части механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата.
2. На основе какого постулата разработана рекомендованная НИИХИММАШ методика гидродинамического расчета механических мешалок?
3. Какие из широко используемых в промышленной практике мешалки самые быстроходные? Самые тихоходные?
4. Мешалки каких конструкций рекомендованы для перемешивания неньютоновских сред?
5. Как можно уменьшить глубину центральной воронки, образующейся при перемешивании? Чем может быть вызвана такая необходимость?
