ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Изучение конструкций контактных массообменных устройств, технологический расчет тарельчатой колонны

С применением системы инженерных расчетов MathCAD определить основные габаритные размеры колонны (диаметр D и высоту Н), проверить ее работоспособность, определить суммарное гидравлическое сопротивление колонны. Принять:

- плотность паров рп = 3.5 ^9.5 кг/м3;

- плотность жидкости рж = 650^950 кг/м3;

- поверхностное натяжение жидкости на границе с паром сж = 0.02^0.06 Н/м;

- вязкость жидкости дж = 0.005 Пас;

- вязкость паров дп = 5 10-5 Пас;

- давление в колонне - атмосферное;

- вспениваемость жидкости - средняя;

- отбойник в колонне - горизонтальный, из металлической сетки.

Остальные исходные данные для расчета приведены в таблице 7.4.

В отчет о выполнении задания включить формулировку задачи и необходимые комментарии к расчетным формулам.

Контрольные вопросы

1. С помощью какого устройства осуществляется ввод парожидкостной смеси в тарельчатую колонну? Как вводится флегма?

2. Как монтируются неразборные тарелки в царгу тарельчатой колонны? Как монтируются элементы разборных тарелок?

3. Почему в тарелках с переливными устройствами стремятся организовать прямоточное движение пара и жидкости? Какая конструкция тарелок наиболее приспособлена для этого?

4. Почему слой насадки в насадочных колоннах секционируют и для чего применяют распределительные тарелки?

5. Какие насадки рекомендуются к применению в колоннах, работающих под давлением, и какие - в вакуумных колоннах?

7.5 Изучение конструкций, технологические расчеты сушилок непрерыв­ного действия

С применением системы инженерных расчетов MathCAD определить:

- диаметр, длину, необходимую частоту вращения стандартного барабана для сушки песка топочными газами, время пребывания материала в барабане и продол­жительность сушки, максимальный диаметр частиц, уносимых потоком газов, см. таблицу 7.5.1;

- необходимые размеры газораспределительной решетки и сепарационной зоны сушилки взвешенного слоя для сушки соли KaCl подогретым воздухом, продолжи­тельность сушки и среднее время пребывания частиц материала в зоне сушки, см. таблицу 7.5.2;

- диаметр и длину сушильного валка, необходимые для контактной сушки пас­ты гидрокарбоната натрия, необходимый расход греющего пара, см. таблицу 7.5.3.

В отчет о выполнении задания включить формулировку задачи и необходимые комментарии к расчетным формулам.

Обозначения к таблицам:

Он, G - производительность сушилки по влажному и сухому материалу;

ин, ик - начальное и конечное влагосодержание материала;

рм, Рн - коэффициенты заполнения барабана материалом и насадкой; 5у - доля уноса сухого материала в барабанной сушилке; d - средний диаметр частиц материала в сушилке КС; є - порозность псевдоожиженного слоя;

В, Н - ширина и длина газораспределительной решетки;

5м - толщина слоя материала в валковой сушилке;

5ст - толщина стенки валка; n - частота вращения валка;

L, D - длина и диаметр валка.

При расчете барабанной сушилки принять:

- начальную температуру газов t1 = 500 оС;

- температуру атмосферного воздуха t0 = 20 °С;

- влагосодержание атмосферного воздуха х0 = 0.009 кг влаги/кг сухого;

- температуру материала на выходе из сушилки 9к= 70 оС;

- долю потерь тепла в сушилке п = 10%.

При расчете сушилки кипящего слоя принять:

- температуру подогретого воздуха t = 120 оС;

- температуру атмосферного воздуха t0 = 20 °С;

- влажность атмосферного воздуха ф =0.6;

- температуру материала на выходе из сушилки 9к= 60 оС;

- долю потерь тепла в сушилке п = 10%;

- критическое влагосодержание материала Пкр ~ 0.667 •Пн,

- равновесное влагосодержание материала Пкр ~ 0.9Пк;

- минимальный диаметр частиц материала dmin = 0.33 •d;

- диаметр отверстий в газораспределительной решетке йо = 2.5 мм;

- коэффициент диффузии паров влаги в воздухе DE = 0.000022 м2/с.

При расчете валковой сушилки принять:

- валок обогревается конденсирующимся водяным паром, давление пара 0.3 МПа;

- температуру атмосферного воздуха t0 = 20 оС;

- влажность атмосферного воздуха ф = 0.8;

- доля потерь тепла в сушилке п = 10%;

- степень активности контакта материала с поверхностью валка у = 0.75.

Контрольные вопросы

1. Как изменяется скорость сушки в пределах первого периода и почему второй период иногда делят на две части?

2. Какие конвективные сушилки наиболее распространены в химической про­мышленности и почему?

3. Как реализован процесс сушки суспензий и растворов в сушилках кипящего слоя с инертным носителем?

4. Какие устройства применяются для распыления суспензий в распылитель­ных сушилках и какие - для распыления растворов?

5. За счет чего обеспечивается движение материала вдоль продольной оси ба­рабана в роторных вакуумных сушилках?

7.6 Изучение конструкций, технологические расчеты грануляторов

С применением системы инженерных расчетов MathCAD рассчитать:

- основные габаритные размеры грануляционной башни и параметры статиче­ского разбрызгивателя, см. таблицу 7.6.1;

- основные габаритные размеры аппарата для грануляции во взвешенном слое, см. таблицу 7.6.2;

- основные габаритные размеры барабанного гранулятора и частоту его враще­ния, оценить размеры гранул продукта, определить необходимый расход рецикла и связующей жидкости, см. таблицу 7.6.3.

В отчет о выполнении задания включить формулировку задачи и необходимые комментарии к расчетным формулам.

Обозначения к таблицам: dср - средний диаметр гранул; рг - плотность материала гранул; рп - плотность плава;

G - производительность гранулятора по готовому продукту;

L - удельный расход воздуха;

пр - число разбрызгивателей в грануляционной бащне;

Ор - диаметр перфорированной части днищ разбрызгивателей; t - шаг между рядами отверстий в разбрызгивателе; ин, ик - начальная и конечная влажность материала гранул; t0 - начальная температура воздуха;

P - доля товарной фракции на выходе барабанного гранулятора;

Ф - степень заполнения барабана;

т - время пребывания материала в барабане;

рн - насыпная плотность гранул;

dр - размер частиц рецикла;

ир - влагосодержание частиц рецикла.

При расчете грануляционной башни принять:

- максимальный диаметр гранул d = Дср + 1 мм,

- требуемую среднюю плотность орошения q = 0.2 кг/м2-с,

- статический напор плава h = 1.1 м,

- плотность воздуха рв = 1.25 кг/м3.

При расчете гранулятора кипящего слоя принять:

- диаметр частиц порошка dп = 0.1 • Дср,

- теплопроводность материала гранул X = 0.5 Вт/м/К,

- теплоемкость материала гранул с = 850 Дж/кг/К,

- порозность неподвижного слоя материала є0 = 0.4,

- начальное влагосодержание воздуха хн = 0.01,

- конечное влагосодержание воздуха хк = 0.03,

- среднюю температуру воздуха t = t0 - 40 оС,

- температуру мокрого термометра 4 = 35 оС.

При расчете барабанного гранулятора принять:

- угол наклона барабана а = 3о,

- диаметр начала гранулообразования d0 = 1 мм,

- влагосодержание в начале гранулообразования и0 = 0.025 кг/кг,

- растворимость материала s =1.06 кг/кг,

- предел прочности гранул с = 5 КПа.

Контрольные вопросы

1. Цели гранулирования порошков и паст.

2. Основные конструкции разбрызгивателей грануляционных башен.

3. Для чего в грануляторах с кипящим слоем материала используют две газо­распределительные решетки? Какова роль завихрителя и где он устанавливается?

4. Какой процесс дополнительно реализуется в тарельчатом грануляторе? Ка­кой элемент конструкции позволяет регулировать этот процесс?

5. Каковы конструктивные различия между валковым и вальцовым прессами для грануляции прошковых материалов?

[1] __ П7 р0-35/

hб _ 0 7 P ' Р ж - глубина барботажа,