Гидромеханические процессы химической и пищевой технологии

Работу проводят на одной из двух колонок. Осторожно открывают вентиль 5 (6), увеличивают расход воздуха в колонке через 2 5

Гидромеханические процессы химической и пищевой технологии

Методическое пособие

Разное

Другие методички по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией
p>
  1. Осторожно открывают вентиль 5 (6), увеличивают расход воздуха в колонке через 2 5 делений ротаметра 4 (7), наблюдают при этом за состоянием слоя, одновременно записывая показания дифманометров.
  2. Определяют расход газа соответствующий скорости начала псевдоожижения.
  3. Полученные данные заносят в табл. 1 и строят график зависимости гидравлического сопротивления слоя от скорости W.
  4. Зная скорость псевдоожижения рассчитывают критическое значение критерия Лященко Lyпо и из графика [1].. определяют значение критерия Архимеда при ε = 0,4. Из критерия Ar находят диаметр частиц.
  5. Режимы псевдоожижения и начало уноса устанавливают визуально, повторяя опыт 3 4 раза и одновременно измеряя перепад давления в слое и расход воздуха.
  6. После усреднения расхода воздуха, соответствующего началу уноса частиц, по уравнению расхода определяют экспериментальное значение скорости уноса. Полученное таким образом значение (Wун)э сравнивают с рассчитанным из критерия Рейнольдса по уравнению (6). Полученные данные заносят в табл. 2.

Таблица 1.

 

Показание ротаметраРасход

воздуха

V, м3/сСкорость

воздуха

W, м/сСопротивление слояСопротивление сетки

Примечаниемм. водян. столбаПамм. водян. столбаПа

В графе «Примечание» записываются визуальные наблюдения.

Таблица 2.

 

Расход воздуха V, м3/сСкорость

псевдоожижения Wпо, м/сСкорость уноса Wун, м/сПримечаниеЭксперимент.Рассчитан.

Отчет о работе должен содержать цель и задачи работы, схему установки, пример расчета скоростей Wпо, Wун, таблицы и графики экспериментальных и рассчитанных величин.

ИСПЫТАНИЕ РАМНОГО ФИЛЬТР-ПРЕССА

 

Цель работы: Определить константы в уравнении фильтрования и производительность рамного фильтр-пресса.

 

Основные определения и теория процесса

 

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий при помощи пористой перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей твердую фазу. В начальный момент фильтрования твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки, затем накапливаются на ней и образуют слой осадка, который играет роль основной фильтрующей среды. Движущей силой процесса является разность давлений над слоем осадка и под фильтровальной перегородкой. По способу создания движущей силы фильтры делятся на вакуум-фильтры и фильтры, работающие под избыточным давлением, а по режиму работы на фильтры периодического и непрерывного действия. Устройство фильтров и принцип их работы описаны в [ 2].

Интенсивность данного процесса и производительность фильтрующей аппаратуры определяются скоростью фильтрования, т.е. количеством фильтрата, прошедшего через 1м поверхности фильтрующей перегородки за единицу времени. Для несжимаемых осадков ее можно определить по уравнению:

( 1 )

где W - скорость фильтрования, м3 /(м 2с);

dV - объем фильтрата, м3;

F - поверхность фильтрования, м2;

∆Р - перепад давлений, Па;

μ - вязкость фильтрата, Па·с;

Roc , Rфп - сопротивление слоя осадка и фильтровальной перегород- ки, соответственно, м-1;

dτ - время фильтрования, с.

В процессе фильтрования изменяется сопротивление слоя осадка, если предположить, что структура осадка однородна, то сопротивление слоя осадка можно выразить следующей зависимостью [ 2 ].

( 2 )

где ro- удельное сопротивление осадка, м-2;

xo- относительная объемная доля твердой фазы в суспензии,

м3 осадка / м3 жидкости.

Удельное сопротивление осадка зависит от структуры осадка, формы и размера частиц и определяется экспериментально. Для несжимаемых осадков оно постоянно. Сопротивление фильтровальной перегородки Rфп принимается постоянным.

Подставив значение Roc в уравнение (1) , получим уравнение фильтрования в дифференциальной форме

( 3 )

Если фильтрование происходит при постоянной разности давлений (∆P=const), то интегрирование уравнения ( 3 ) в пределах от 0 до V и от 0 до τ дает:

( 4 )

Разделив правую и левую части уравнения ( 4 ) на F2 будем иметь

( 5 )

и введя обозначения

; ; ( 6 )

 

получим уравнение, которое выражает зависимость объема фильтрата, проходящего через единицу поверхности фильтровальной перегородки от продолжительности фильтрования

( 7 )

Чтобы определить константы С и К графическим способом уравнение ( 7 ) следует представить в виде: (после дифференцирования уравнения 7):

( 8 )

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема установки

1 бак для суспензии

6 рамный фильтр-пресс

9, 13, 14 манометры

2 пневматическая мешалка

7 зажимное устройство

16 мерный сосуд

3 насос

5, 8, 10, 11,12, 15 вентили запорные

4 ванна

В координатах это уравнение выражается прямой линией, наклоненной к горизонтальной оси под углом α , тангенс которого равен 2/К, а отрезок, отсекаемый на оси ординат С/К (рис. 1) Найденные значения К и С позволяют определить константы фильтрации ro и Rфп на основе соотношений ( 6 ).

 

Описание установки

 

Основным элементом установки является плиточно-рамный фильтр пресс, который состоит из чередующихся рам и плит рис. 1 Размеры рам в свете 315х315. Плиты и рамы опираются ручками на брусья. Между плитами и рамами помещаются тканиевые фильтровальные перегородки. Общая поверхность фильтрования зависит от числа фильтровальных перегородок и может быть изменена от опыта к опыту. Плиты и рамы прижимаются к неподвижной плите при помощи прижимного устройства.

Суспензия готовится в баке емкостью 0,75 м3 с пневматическим перемешиванием. Сжатый воздух для перемешивания подается из воздухопровода.

Суспензия в фильтр пресс подается диафрагменным насосом. Она поступает в нижний канал фильтр пресса и из него через отверстия в нижних стенках рам в камеры, образованные плитами и рамами. Фильтрат проходит через ткань, поднимается по желобам плит в верхний сборный канал и удаляется наружу. Осадок остается на перегородках внутри камер. Его промывают водой, сушат воздухом и выгружают.

 

Порядок выполнения работы и обработка результатов измерения

 

  1. Приготовить суспензию из полистирола и воды.
  2. Подать сжатый воздух в бак (1) для перемешивания суспензии.
  3. Подготовить фильтр пресс к работе:
  4. покрыть плиты с двух сторон фильтровальной тканью так, чтобы отверстия в рамах и плитах совпадали с отверстиями в ткани;
  5. плиты и рамы сдвинуть к опорной плите и зажать зажимным устройством.
  6. Открыть вентиль (8) на трубопроводе подачи суспензии в фильтр-пресс и закрыть вентиль на трубопроводе подачи суспензии к барабанному вакуум-фильтру.
  7. Включить электродвигатель диафрагмового насоса на подачи суспензии и момент получения фильтрата считать началом опыта.
  8. С помощью мерника (16) отмечается несколько значений объема фильтрата V1, V2, V3, и по секундомеру время τ 1, τ 2, τ 3….., за которое указанные объемы фильтрата собираются в мерный сосуд (16).
  9. далее рассчитываются величины VF = V/F, Δτ, ΔVF и Δτ /ΔVF в которых строится график для определения констант фильтрации.

Опытные и рассчитанные данные сводятся в таблицу.

Таблица - Опытные и рассчитанные данные

 

№ п/пОбъем фильтрата

V, м3Время фильтрации

τ, сVF=V/F

м3/м2 Δτ, сΔVF

м3/м2Δτ/ ΔVF

Для определения удельного сопротивления осадка по (6) необходимо знать движущую силу процесса ΔР, которая определяется как показание манометра (9) на линии подачи суспензии. (манометр показывает избыточное давление по отношению к атмосферному, Ризб= Рабс - Ратм

а это будет разность давлений над слоем осадка и за фильтровальной перегородкой). Значение ΔР представляется в соотношение (6) в паскалях.

Установлено, что влажность осадка составляет приблизительно 16%. Поэтому взвесив осадок и учтя его влажность можно найти массу полистирола, а разделив ее на плотность определить объем частиц

Vч=Goc(100-ω)/100ρполист.

Зная объем частиц и объем полученного фильтрата Vч можно рассчитать концентрацию частиц полистирола в суспензии

Хо= Vч / V

которая необходима для расчета Rфп по уравнению (6).

Производительность фильтра за время τ можно определить по формуле:

Vф = FּVF / τ

Определение ЗАТРАТ МОЩНОСТИ НА ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В АППАРАТЕ С МЕШАЛКОЙ

 

Цель работы: Экспериментально определить затраты мощности на перемешивание в аппарате с мешалкой. Установить зависимость критерия мощности от числа Рейнольдса.

 

Основные определения и теория процесса

 

Перемешивание это процесс многократного перемещения частиц текучей среды относительно друг друга во всем объеме аппарата, протекающий за счет импульса, передаваемого среде механической мешалкой, струей жидкости или газа. Процессы перемешивания широко применяются в химической и пищевой промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и растворов, а также для ускорения тепловых, массообменных и химических процессов. На практике наиболее распространенным способом перемешивания является механический, который осуществляется с помощью вращающихся механических мешалок. Устройство мешалок описано в [2].

Основными характеристиками процессов перемешивания являются интенсивность и эффективность перемешивания. Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, подводимой к единице объема или к единице массы перемешивае

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 >