15.2. Зертханалық қондырғының сипаттамасы

Қондырғыды геометриялық сипаттамасы 15.1. суретке сәйкес екі турбиналық араластырғышы бар аппарат орнатылған. Зертханалық стендтің хемасы 15.4. суретте көрсетілген.

Араластырудың тиімділігін экспериметтік түрде үйренуге арналған бірінші аппараттың ішкі диаметрі D = 0,4 м. Аппаратқа трансформаторлық май (көлемі V_m = 0,03 м³) мен су (көлем V_су= 0,06 м³) құйылған. Бірінші аластырғыштың айналым саны 0-ден 4 айн/с дейін бір қалыпты өзгеруі мүмкін. Аппараттың тығынды крандармен қамтамасыз етілген биіктігі бойынша бес таңдаулы құрылғысы бар.

Бос беттің формасын зерттеуге арналған екінші аппарат шыны ыдыстан жасалған және ішкі диаметрі D = 0,25 м. Екінші аластырғыштың айналым саны 0-ден 8 айн/с дейін бір қалыпты өзгеруі мүмкін.

Сур. 15.4. Зертханалық стендтің схемасы

1- араластыру тиімділігін анықтауға негізделген аппарат; 2 – сұйықтың еркін бетінің зерттеуге негізделген аппарат; 3 – бірінші араластырғыштың жылдамдығының реттегіші; 5 – бірінші араластырғышты қосатын тетік; 6 - екінші араластырғышты қосатын тетік; 7- бірінші және екінші араластырғыштырдың жылдамдығын өлшеу үшін айн/с-та градуирленген вольтметрлер; 8 – стендті электрмен қоректендіргіш индикаторы

15.3. Зертханалық жұмысты орындау тәртібі

1. Оқытушыдан тапсырма алу керек. Тапсырма әрбір сынақтағы араластыру айналымының саны көрсетілген. Есептеуге қажет сынақтар саны, физикалық константалар.

2. (15.1.) теңдігі бойынша концентрацияның орташа мәні х_ор табу қажет. Органикалық қабат пен судың көлемін су өлшегіш шынының көмегімен анықтау керек.

3. Басқару қалқанындағы 5 тумблермен бірінші араластырғышты қосу қажет. Бір сынақтың шарттарына сәйкес 3 жылдамдықты реттегіштің көмегімен араластырғыштың айналым санын қою керек.

4. 5 минут өткен соң мензуркада сұйықтықтың пробасын таңдау кажет. Судың концентрациясын анықтау х_i, x_i (i = 1,2,...5). (15.1) –(15.3) теңдеулер көмегімен үш таңбалық анықтамамен концентрацияның есептеу. Найти индекс перемешивания I по формуле (15.4) теңдігінен араластыру индексін I табу керек. Анализ нәтижелерін 15.1. кестесіне енгізу керек. сынаманы аппаратқа құйып, бірінші араластырғышты өшіру керек.

5. 2 – 4 пункттердегі араластырғыштың айналым сандарының барлық мәндері үшін қайталау.

6. (15.6) теңдігімен әрбір сынақ Re_ц мәнін есептеу. Сызбадан (сур. 15.2) K_N критериін анықтау және (15.7) өрнектен араластырға кететін қуаттың мөлшерін табу.

7. Жұмыс қорытындыларын дайындау.

15.4. Сұйықтың еркін пішінді бетін зерттегендегі зертханалық жұмысты орындау тәртібі

1. Оқытушыдан тапсырма алу керек. Тапсырмада есептеу үшін қажетті, әрбір тәжірибедегі араластырғыштың айналу саны, тәжірибе саны, физикалық тұрақтылықтары ұсынылған.

2. Екінші араластырғыш тумблерді 5 қосу керек. Жылдамдық реттегіш (регулятор) 4) арқылы тәжірибенің біреуінің шартына сай айналу санын табу керек.

3. 1 минут өткен соң визуалды (шыны ыдыста бекітілген сызғышпен) шұңқыр (воронка) тереңдігін Һ_в көбеюін анықтау керек. Екінші араластырғышты қосу керек. Құйынды құбырдың (15.17) теңдігі арқылы радиусы анықталады.

, м

4. Араластырғыштың айналу санының барлық берілген мәндеріне 2,3 пункттерін қайталап жүргізу керек.

5. Шұңқыр (воронка) тереңдігінің араластырғыштың айналу санына тәуелділіктегі сызбасын тұрғызу керек.

6. Сұйықтың еркін пішінді бетін ЭЕМ- да анықтау үшін WIND BAS файл қолданылады. Бұл файлда (15.15), (15.16) теңдіктері бойынша есептеу Z бағдарламалары сақталады. Қажетті түсіндірмелер қосымшадан алынады. Берілген барлық жылдамдықтағы араластырғыштар үшін, сұйықтың еркін пішінді бетін сипаттайтын (Сур .15.3) графигін тұрғызу керек.

7. (5.18. – 15.20) теңдіктерінен араластырғыш режимінің біреуіне шұңқырдың (воронка) тереңдігінің көбеюін табу керек. Алынған нәтижелерді экспериментпен салыстыру керек.

8. Жұмыс қорытындыларын дайындау.

15.5. Бақылау сұрақтары

1. Химиялық технологияда араластыру процесінің ролі.

2. Араластыру тиімділігін өлшем қызметін не атқарады?

3. Араластыруға жұмсалатын қуатты анықтау үшін қандай критерий қолданады?

4. Араластыру кезіндегі сұйықтың еркін беті қандай түрде бейнеледі?

Зертханалық жұмыс № 16

Тік тұндырғыштың жұмысын талдау

Жұмыстың мақсаты: Суспензияны тұндырғышта гравитациялық тұндыру әдісі арқылы бөлу процесімен танысу, тәжірибе жүзінде тұндырғыштың жұмыс істеу тиімділігін анықтау.

16.1. Теориялық бөлім

Ағын судан қатты және сұйық қоспаларды бөлуге арналған көптеген аппараттардың жұмысы тұндыру процесінің гидродинамикалық заңдылықтарына негізделген.

Тұндыру аппаратының өлшемдерін есептеу қатты және сұйық бөлшектердің тұну жылдамдығын W_т (гидравликалық ірілік ) анықтауға негізделген. Тұну жылдамдығы көптеген факторларға тәуелді: бөлшек диаметрі d_э , олардың пішіндері, тығыздылығы ρ_қ , судың орта тығыздығы ρ_с, тұтқырлығының динамикалық коэффициенті μ_с , жылдамдығы u, ортаның бөлшекті айнала ағу ерекшелігі, гидравликалық кедергі және т.б.

Бөлшектердің еркін және сығылыса тұнуын ажыратады. Еркін тұну бөлшектердің көлемдік концентрациясы 5% -тен аспайтын сұйытылған суспензияларды және газды қоспаларда байқалады. Бұл кезде тұнып келе жатқан бөлшектер бір-біріне ешқандай ықпал етпейді.

Архимед (Аr) және Рейнольдс (Re) ұқсастық сандарының өзара интерполяциялық жартылай эмпирикалық тәуелділігін, жеке бөлшектің тұну жылдамдығын жуықтап анықтау үшін, барлық ағу режимдерінде мына түрде жазуға болады:

(16.1)

мұнда: (16.2)

(16.3)

Бұл тәуелділікті қолдану үшін алдымен бөлшектің белгілі диаметрі бойынша (16.3) теңдеуден Аr санының мәні есептелінеді, сонан кейін саны Re (16.1) теңдеуінен анықталып, (16.2) теңдеуден бөлшектің тұну жылдамдығы анықталады:

(16.4)

Техникалық есептеулерге Лященко Ly (Лященко саны) ұқсастың санымен Архимед Аr ұқсастық сандарының графикалық тәуелділігі ыңғайлы.

(16.5)

Бөлшектің белгілі диаметрі бойынша Аr саны есептелінеді, сонан кейін график бойынша Ly=f(Ar) /2, сур. 16.1/ Ly ұқсастық саны анықталады және оның мәні бойынша бөлшектің тұну жылдамдығы ω_Т табылады.

Әдетте бөлшектердің пішіндері қырланған, овал пішінді, жалпақ және т.б. болып келеді. Олардың тұну жылдамдықтары шар тәрізді бөлшектердің жылдамдықтарынан кіші болады. Сондықтан бөлшектердің тұну жылдамдықтарын шар тәрізді бөлшектердің тұну жылдамдықтарын түзету коэффициентіне φ (пішін факторына) көбейту арқылы анықтайды

(16.6)

Мысалы овал пішінді бөлшекке φ = 0,77, қырланған бөлшекке φ = 0,66, жалпақ бөлшекке φ = 0,43.

Бөлшектердің ортадағы концентрациясы өскенде, олардың сығылыса тұнуы байқалады. Бұл кезде бөлшектердің өзара үйкелуі және соқтығысуы нәтижесінде олардың тұну жылдамдығы еркін тұнуға қарағанда азаяды.

Жуықтап есептеулерде бөлшектердің сығылыса тұнуы кезіндегі жылдамдығын еркін тұну кезіндегі теориялық жылдамдықтың жартысына тең деп қабылданады:

ω_ст = 0,5·ω_т (16.7)

Сонда тұндырғыштың тұну беті.

(16.8)

мұнда: V – тұндырғыштың өнімділігі немесе суспензия шығыны.

Тұндырғышта бөлшектердің тұну тиімділігін мына тәуелділікпен анықтайды:

(16.9)

Мұнда: С_б - С_с - бөлшектердің бастапқы және соңғы концентрациялары.