Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання icon

Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання




Скачати 223.06 Kb.
НазваМетодичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання
Дата25.05.2013
Розмір223.06 Kb.
ТипМетодичні вказівки

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет




2763 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсових та дипломних проектів

на тему«Розрахунок та проектування

апаратів киплячого шару»

для студентів спеціальностей 7.090220, 8.090220 ”Обладнання

хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів”

денної та заочної форм навчання




Суми

Видавництво СумДУ

2009


Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему «Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 7.090220, 8.090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів"/Укладач М.П. Юхименко. - Суми: Вид-во СумДУ, 2009. – 25 с.


Кафедра "Процеси та обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв" (ПОХНВ)


ЗМІСТ

С.




Вступ………….…………………………………..…...........

4

1

Швидкість початку псевдозрідження……….........…........

4

2

Робоча швидкість псевдозрідження…...…............…........

9

3

Висота та порізність псевдозрідженого

шару ………………………………………………………..


10

4

Час перебування частинок у псевдозрідженому

шарі....………………………………………………………


13

5

Швидкість винесення частинок із псевдозрідженого

шару.………………………………………………………...


15

6

Інтенсивність винесення частинок із псевдозрідженого

шару………………………………………………………….


16

7

Висота сепараційного простору…….............................

21




Список літератури………………………………............

23



ВСТУП

Псевдозріджений (киплячий) шар має численне технічне використання: перемішування, пневмокласифікація, термообробка та сушіння зернистих сипких матеріалів, спалювання твердого палива, проведення каталітичних та адсорбційних процесів.

Розроблення апаратів псевдозрідженого (киплячого) шару, виявлення режиму руху фаз, розкриття механізму тепло- та масообміну неможливі без знання гідродинамічних характеристик псевдозрідженого шару.

Мета даних вказівок – ознайомити студентів з основними гідродинамічними характеристиками псевдозрідженого шару, навчити їх розраховувати ці характеристики та робити належні висновки.

^

1 ШВИДКІСТЬ ПОЧАТКУ ПСЕВДОЗРІДЖЕННЯ



Швидкістю початку псевдозрідження називається швидкість, при якій рух потоку рідини чи газу спричиняє розширення шару зернистого матеріалу і хаотичний рух твердих частинок у ньому, тобто початок псевдозрідження настає тоді, коли порушується сталість нерухомого шару зернистого матеріалу. Цей стан характеризується тим, що перепад тиску в шарі дорівнює вазі шару, яка припадає на одиницю його площини.

Псевдозрідження є достатньо складним процесом, оскільки на нього впливають умови руху твердих частинок, нерівномірність локальних швидкостей газового потоку, його турбулентності, хаотичного зіткнення частинок між собою, полідисперсності шару частинок і т.д. Тому є багато формул для визначення швидкості початку псевдозрідження.

Найпоширенішою є формула Тодеса [1]:

, (1)

де Ar – критерій Архімеда, який дорівнює

, (2)

де d – середній діаметр твердих частинок, м; g – прискорення вільного падіння, м/с2 ; т,  - густина твердих частинок та газу, кг/м3; - динамічний коефіцієнт в’язкості газу, Па с; Reкр – критичне значення критерію Рейнольдса, який дорівнює

, (3)

де wкр критична швидкість початку псевдозрідження, м/с.

Швидкісь початку псевдозрідження дорівнює

. (4)

Вплив розміру частинок на швидкість початку псевдозрідження найпростіше враховувати за допомогою визначення середнього діаметра частинок [2] та його підстановкою в рівняння (2). Але точнішою є формула [3]:

, (5)

де 0 – порізність нерухомого зернистого шару матеріалу, 0=0,4; i1, …in – відношення діаметра найбільш крупних частинок до середнього діаметра вузької фракції; x1,…, xn – вагова частка вузької фракції.

Відомі також формули [3]:

(при Reкр10), (6)

де f – коефіцієнт форми твердої частинки, який визначається за допомогою таблиць [2];

(при Reкр35), (7)

(при 70Reкр7000), (8)

(при Reкр7000), (9)


де - коефіцієнт, який дорівнює

;

(10)

(дійсна для сферичної частинки однакового розміру);

(11)

(дійсна для крупнозернистого матеріалу з 5  dmax  30 мм);

(12)

(при В0,3, ламінарний режим),

(13)

(при 0,3В103, перехідний режим),

(14)

(при В103, турбулентний режим),

де В – коефіцієнт, ,

uв – швидкість витання твердої частинки, яка визначається за допомогою рівнянь [2], м/с; - кінематичний коефіцієнт вязкості газу, м2/с;

. (15)


Приклад 1

Визначити швидкість початку псевдозрідження пилоподібного каталізатора у повітряному потоці за вищенаведеними формулами та проаналізувати результати, якщо температура повітряного потоку t = 500 0С, густина повітря = 0,456 кг/м3, густина частинок каталізатора Т = 1100 кг/м3, кінематична вязкість повітря = 79,38.10-6 м2/с. Фракційний (гранулометричний) склад матеріалу наведений у таблиці 1.
Таблиця 1 – Гранулометричний склад матеріалу

Розмір фракції, мкм

- 420 +300

- 300

+210

-210

+150

-150

+105

-105

+75

-75

+53

-53

Склад, %

1,4

2

2,4

3,2

25,2

23,4

42,4


Розв’язання

Визначаємо середній діаметр частинок:

dср = = 0,014·0,36 + 0,02·0,25 + 0,024·0,18 + +0,032·0,127 + + 0,252·0,09 + 0,234·0,064 + 0,424·0,026 = =0,047 мм (47 мкм).

Критерій Архімеда дорівнює

.


За формулою (1):

;

м/с.

За формулою (5):

i1=360/26,5=13,6; i2=360/64=5,63; i3=360/90=4,0;

i4=360/127,5=2,83; i5=360/180=2,0; i6=360/255=1,415.

Тоді: (1+x1(i1-1)+…+xn-1(in-1-1)) = 1 + 0,424·12,6 +

+ 0,234·4,63 + 0,252·3 + 0,032·1,83 + 0,024·1 +

+ 0,02·0,415 = 8,2668.

.


При ε0=0,4:

;

м/с.

За рівнянням (6) при f=1

м/с.

За формулою (7) при ε0=0,4 та f=1

Ψ=0,43/0,6= 0,107;

Reнп=0,009·0,107·0,392=0,00038;


м/с

За формулою (10):


Reнп=0,392·0,44,8(18 + 0,61·0,3920,5·0,43,3(1 –

- 1100·0,6/0,456)0,5)-1 =0,00026;

м/с.

Висновок. Розрахунки показали, що рівняння (1), (5), (6), та (10) надають достатньо близькі один до одного значення критичної швидкості псевдозрідження, формула (7) – дещо завищені значення цієї величини.

За формулою (12):

Якщо uв=0,045 м/с, то коефіцієнт

В0

;

Wнп=0,019·0,0425=8,08·10-4 м/с.

За формулою (15):

;

Wнп=0,0135·0,0425=5,74·10-4 м/с.

Висновок. Різниця в розрахунках за формулами (12) та (15) становить 18,5 %.

^

2 РОБОЧА ШВИДКІСТЬ ПСЕВДОЗРІДЖЕННЯ



Для більшості процесів у псевдозрідженому шарі потрібно, щоб uвwpwкр. Таким чином, робочою швидкістю псевдозрідження (wp) називають таку швидкість потоку, яка б за своїм значенням перевищувала б швидкість початку псевдозрідження, але була б меншою, ніж швидкість витання частинок середнього діаметра. Відношення робочої швидкості псевдозрідження до швидкості початку псевдозрідження називається числом псевдозрідження

. (16)

Число псевдозрідження характеризує інтенсивність перемішування частинок та стан псевдозрідженого шару. Експериментальним шляхом знайдено, що в більшості випадків інтенсивне перемішування досягається вже при значенні К=2 [4]. Оптимальне значення К визначається, як правило, практичним шляхом для кожного технологічного процесу та може змінюватися в достатньо широких межах.

У розрахунковій практиці для визначення числа псевдозрідження використовується формула [1]:

. (17)

Формулу (17) можна рекомендувати не для дуже крупних частинок. Якщо у псевдозрідженому шарі є умови для агрегування та злипання частинок, то значення робочої швидкості псевдозрідження повинно бути збільшено порівняно з визначеним за формулою (17).

Також існують [5] такі рекомендації: якщо значення граничного числа псевдозрідження

, (18)

Кгр40 – 50, то К=3 – 7; якщо Кгр20 – 30, то К=1,5 – 3.

^

3 ВИСОТА ТА ПОРІЗНІСТЬ

ПСЕВДОЗРІДЖЕНОГО ШАРУ



При швидкості потоку, вищій за критичну швидкість початку псевдозрідження, шар починає розширюватися. Його порізність (), тобто відношення об’єму пор до об’єму всього шару, та висота (Н) зростає порівняно з порізністю 0 та висотою Н0 нерухомого зернистого шару матеріалу.

На розширення шару впливають ступінь полідисперсності шару твердих частинок, їх форма, фізичні властивості потоку, рівномірність розподілу псевдозріджуючого потоку по перетину решітки, конструкція останньої.

Ступінь розширення псевдозрідженого шару визначається за формулою

. (19)

Висота нерухомого зернистого шару для більшості промислових апаратів береться [1] Н0= 200 – 300 мм.

Рівняння, яке визначає зв’язок між порізністю шару та фізичними параметрами твердих частинок і псевдозріджуючого потоку, запишеться як

. (20)

Рівняння (20) задовільно описує зміну порізності шару при однорідному (рідинному) псевдозрідженні. При неоднорідному (газовому) псевдозрідженні задовільні результати можна отримати тільки при незначному розширенні шару. При значному розширенні шару результати при користуванні формулою (20) дещо завищені. При розрахунку за рівнянням (20) діаметр частинок полідисперсного шару рекомендується брати як середньогеометричний.

При ламінарному режимі

, (21)

при турбулентному режимі

. (22)

Беручи 0= 0,4 (нерухомий зернистий шар) та використовуючи рівняння (21), отримуємо на підставі формули (19) такий вираз для розширення псевдозрідженого шару при ламінарному режимі:

. (23)

Для визначення розширення при турбулентному режимі використовуємо рівняння (22):

. (24)

Відоме [3] таке рівняння для визначення розширення шару при турбулентному режимі:

. (25)

Використовуючи рівняння (25) та (19), отримуємо вираз для визначення порізності шару при турбулентному режимі [3]:

. (26)

Якщо усередині псевдозрідженого шару розміщені теплообмінні поверхні, перетинки та інші конструктивні елементи, змінюється середня концентрація твердої фази в шарі і, як правило, середня порізність. Порізність псевдозрідженого шару в зоні пучка теплообмінних труб визначається за допомогою рівняння [3]:

. (27)

Це рівняння дійсне у діапазоні критерію Архімеда від 230 до 2500 та числа псевдозрідження від 1,15 до 20.


Приклад 2

Порівняти значення ступеня розширення псевдозрідженого шару за формулами (24) та (25), а також значення порізності шару за формулами (22) та (26), якщо порізність нерухомого шару 0=0,4, а число псевдозрідження змінюється від К= 2 до К= 6 через певний інтервал =1.


Розв’язання


Таблиця 2 – Порівняння розрахунків

Число псевдозрідження (К)

Розширення шару (Н/Н0)

Порізність шару

(ε/ ε0)

Рівняння

Рівняння




(24)

(25)

(22)

(26)

2

1,640

1,315

0,534

0,594

3

1,650

1,615

0,628

0,633

4

2,1

1,915

0,686

0,717

5

2,79

2,215

0,729

0,784

6

3,94

2,515

0,761

0,848


Висновок. При малих числах псевдозрідження і відповідно незначних розширеннях шару розходження у результатах розрахунків незначні. При значному розширенні шару зростають розходження між значеннями розрахунків, тому ці рівняння не можна використовувати у разі неоднорідного псевдозрідження.


^ 4 ЧАС ПЕРЕБУВАННЯ ЧАСТИНОК У ПСЕВДОЗРІДЖЕНОМУ ШАРІ


Середній витратний час перебування 0 частинок у псевдозрідженому шарі

0=G/GT, (28)

де G – вага матеріалу, який міститься у шарі, кг;

GT – продуктивність за твердим матеріалом, кг/с.

За рахунок інтенсивного перемішування частинок у псевдозрідженому шарі час перебування у ньому окремих частинок значно відрізняється від середнього витратного часу перебування твердого матеріалу у шарі.

Якщо є середній витратний час 0 та заданий певний час (наприклад, довготривалість якого-небудь процесу, який здійснюється у псевдозрідженому шарі), то частку Х частинок, час перебування яких у шарі не менше , можна визначити за рівнянням

Х = е -/о. (29)

Для отримання більш рівномірного розподілу частинок за часом перебування використовують декілька послідовно розміщених псевдозріджених шарів. Частка Хn частинок матеріалу, які перебувають у багатошаровому апараті не менш , для апарата із n псевдозрідженими шарами визначиться так:

. 30)


Приклад 3

У псевдозрідженому шарі міститься G= =1000 кг твердого матеріалу. Продуктивність за твердим матеріалом становить GТ = 4000 кг/ч. Визначити: 1) яка частка частинок буде перебувати у шарі за проміжок часу, більший, ніж середній витратний час перебування матеріалу у шарі; 2) скільки псевдозріджених шарів слід об’єднати послідовно, щоб частка частинок, які перебувають у апараті за проміжок часу, менший, ніж середній витратний час перебування матеріалу у одному шарі, не перевищувала б 10%.


Розв’язання

Визначаємо середній витратний час перебування матеріалу в одному шарі за формулою (28):

^ 0 = 1000/4000 = ¼ год. = 900 с.

Визначаємо частку матеріалу, який перебуває в одному псевдозрідженому шарі за проміжок часу ≥0 за формулою (29):

Х1 = е -900/900 = е-1 = 0,368.

Таким чином, тільки 37 % матеріалу перебуває у шарі більше ніж 15 хв. (900 с) та відповідно частка матеріалу, який перебуває у шарі менше ніж 15 хв., становить

1 - Х1 = 1 – 0,37 = 0,63 (63%).

Для того щоб знайти кількість псевдозріджених шарів, які з’єднуються послідовно, визначимо за формулою (30) для апарата з двома та трьома шарами частку матеріалу, час перебування якого у шарі менший 0.

1 Для апарата з двома шарами:

,

1 – Х2 = 1 – 0,736 = 0,264,

тобто в апараті з двома послідовно з’єднаними завислими шарами 26 % матеріалу буде знаходитись у шарі менше 15 хв.

2 Для апарата з трьома шарами:

,

1 – Х3 = 1 – 0,92 = 0,08.

Таким чином, у апараті з трьома шарами тільки 8% матеріалу буде знаходитись у шарі менше ніж 15 хв. Відповідно апарат з трьома шарами задовольняє вимоги. Середній витратний час перебування матеріалу в апараті з трьома шарами становитиме:

0=3G/GT = 3∙1000/4000 = ¾ год. = 45 хв.

Порівняємо апарат з трьома шарами та з одним, у якому кількість матеріалу у шарі така сама, як і у всіх трьох шарах (3000 кг). Середній витратний час перебування матеріалу у такому апараті з одним шаром становитиме:

ср=3000/4000 = ¾ год. = 45 хв.

Але частка матеріалу, який знаходиться у шарі менше 15 хв., буде вже більша:

1 - е -/о = 1 – е-15/45 = 0,285 (28,5%).

Звідси бачимо переваги апарата з трьома шарами.


^ 5 ШВИДКІСТЬ ВИНЕСЕННЯ ЧАСТИНОК

ІЗ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОГО ШАРУ


У псевдозрідженому шарі частинки твердого матеріалу переміщуються по всьому об’єму шару. Певна кількість частинок досягає поверхні псевдозрідженого шару і у випадку, коли швидкість витання цих частинок буде меншою за швидкість газового потоку, вони будуть виноситися потоком у надшаровий простір (сепараційний простір).

Винесення дрібнозернистого матеріалу із псевдозрідженого шару є дуже складним процесом, котрий залежить від структури псевдозрідженого шару, швидкості та розподілу газу по перетину апарата, гранулометричного складу матеріалу, діаметра, форми та густини частинок , висоти шару та сепараційного простору. Тому для визначення швидкості газу (wу), яка відповідає початку винесення твердих частинок із псевдозрідженого шару, пропонується цілий ряд формул [6].

Для ламінарного режиму (при 0Ar36):

, (31)

, (32)

де швидкість винесення частинок із псевдозрідженого шару

(33)

та критерій Лященко

. (34)

Для перехідного режиму ( при 36Ar8,33104 ):

, (35)

. (36)

Для турбулентного режиму (при Ar8,33104):

, (37)

. (38)

Універсальна формула Тодеса, приблизно придатна для всіх режимів (0Ar1,22105), запишеться так:

, (39)

. (40)

У промислових апаратах псевдозрідженого шару внаслідок полідисперсності, різної форми, шорсткості та густини частинок, а також внаслідок нерівномірного розподілу газу по перетину апарата та збурюючої дії газових бульб винесення частинок починається при значеннях швидкості газу нижчих, ніж розрахованих за формулами (31) – (40). Така розбіжність зумовлена ще й тим, що вищезгадані рівняння дійсні для визначення швидкості винесення (витання) окремих частинок повітряним потоком.


  1. ^ ІНТЕНСИВНІСТЬ ВИНЕСЕННЯ ЧАСТИНОК

ІЗ ПСЕВДОЗРІДЖЕНОГО ШАРУ


Інтенсивність винесення частинок із псевдозрідженого шару характеризується кількістю дрібнозернистого матеріалу, який виноситься певною кількістю повітряного потоку за певний проміжок часу. Інтенсивність винесення частинок із псевдозрідженого шару залежить від властивостей твердого матеріалу (гранулометричного складу шару частинок, їх форми, шорсткості та розміру), швидкості псевдозрідженого агента та конструктивних параметрів апарата.

Кількість дрібних частинок, які виносяться із псевдозрідженого шару, підпорядковується залежності [3] вигляду

, (41)

де Gу – питома витрата дрібнозернистої фракції, яка виноситься потоком, кг/м2с; Хсл – відносний вміст дрібних частинок у псевдозрідженому шарі.

Критерій Фруда

. (42)

Із рівняння (41) одержуємо вираз для визначення концентрації дрібних частинок у газовому потоці (запорошування) у надшаровому просторі (кг/м3):

. (43)

Можна запропонувати [6,7] також такі емпіричні рівняння :

(кг/м3) , (44)

, (45)

(г/м3), (46)

де y – концентрація дрібних частинок у газовому потоці, кг/м3, г/м3; D – діаметр апарата, м; t – крок між отворами газорозподільної решітки, м; a, b – коефіцієнти, які мають різні значення залежно від швидкості витання частинок та діаметра апарата [7].


Приклад 4

Визначити винесення із псевдозрідженого шару частинок коксу газовим потоком при температурі tг=600 оС та робочій швидкості wр=0,7 м/с, якщо його густина =0,433 кг/м3 та кінематична в’язкість =8,410-5 м2/с. Густина частинок коксу Т= 1600 кг/м3. Фракційний (гранулометричний) склад матеріалу наведений у таблиці 2.

Таблиця 2 – Гранулометричний склад матеріалу

Розмір фракції,

мкм

+500

-500

+310

-310

+250

-250

+100

-100

+50

-50

Склад, %

8,55

8,45

4,96

58,3

15,61

4,12

Визначення провести за формулою (44) при декількох значеннях діаметра апарата ^ D=2; 5; 10 м та кроку між отворами решітки t=0,05; 0,15; о,25; 0,40; 0,60 м. Визначення провести також за допомогою формул (43) та (46). Проаналізувати результати.


Розв’язання

Визначаємо середній діаметр частинок:

dср = = 0,0855·0,5 + 0,0845·0,405 + 0,0496·0,28 + +0,583·0,175 + 0,1561·0,075 + 0,0412·0,05 =0,193 мм.

Динамічна в’язкість газової суміші

μ = 8,4·10-5 · 0,433 = 3,64·10-5.

Визначимо діаметр частинок, які виносяться при робочій швидкості газового потоку 0,7 м/с, що відповідає їх швидкості витання.

Критерій Лященко:

;

.

Враховуючи ламінарний режим завислої у газовому потоці частинок, маємо:



Тоді



Відповідно до кривої фракційного складу вміст частинок діаметром до 0,17 мм буде дорівнювати Хсл= 72%.

Тоді кількість частинок коксу, які виносяться із псевдозрідженого шару, дорівнює:

- за формулою (43):

кг/м3,

- за формулою (44):


.

Визначимо кількість винесення при різних значеннях діаметра апарата та шагу між отворами газорозподільної решітки. Результати розрахунку зведемо у таблицю 3.

Таблиця 3 – Результати розрахунків

Діаметр

апарата,

D (м)

Кількість винесення, (кг/м3)

крок решітки, t (м)

0,05

0,15

0,25

0,4

0,6

2

0,248

0,109

0,0734

-

-

5

-

0,121

0,084

0,052

-

10

-

-

0,089

0,062

0,054

Із розрахунків випливає, що діаметр апарата практично не впливає на величину запорошеності дрібними частинками надшарового простору. Цей вплив при зміні діаметра апарата від 1 до 10 м не перевищує 30%, що незначно завищує коливання кількості виносу в часі та точність її визначення.

Вплив кроку газорозподільної решітки є більш значним. Порівняння формул (43) та (44) показує, що при малому кроку між отворами решітки результати розрахунків запорошеності за формулою (44) більш завищені, ніж за формулою (43). Але розбіжності невеликі і при збільшенні кроку отримають ідентичні результати. Таким чином, для великих апаратів із не дуже малим абсолютним значенням кроку обидві формули рівнозначні.

Кількість винесення за формулами (45) та (46):

1 При швидкості витання частинок у діапазоні uв = 0,3 – 1,1 м/с :

;

;



y = 101,1073 = 12,8 г/м3 = 0,0128 кг/м3.

2 При швидкості витання частинок у діапазоні uв = 0,2 – 3,6 м/с :

;

;



y = 101,497 = 31,4 г/м3 = 0,0314 кг/м3.


3 При швидкості витання частинок у діапазоні uв < 5,1 м/с :


;

;



y = 101,844 = 69,8 г/м3 = 0,0698 кг/м3.

Тобто рівняння (45) та (46) надають узгоджені результати.


  1. ^ ВИСОТА СЕПАРАЦІЙНОГО ПРОСТОРУ


Сепараційний простір потрібен для забезпечення певної висоти над псевдозрідженим шаром (від цього інша назва – надшаровий простір), яка гарантує виділення винесених твердих частинок із потоку та повернення у шар тих частинок, швидкість витання яких вище, ніж середня швидкість газового потоку.

Одержати універсальне рівняння для визначення висоти сепараційного простору важко через те, що дуже складна залежність зміни величини концентрації твердої фази з висотою сепараційного простору. На цю зміну впливають: робоча швидкість газового потоку, гідродинамічний режим, висота псевдозрідженого шару, фракційний склад шару матеріалу, конструкція газорозподільчої решітки. При збільшенні висоти сепараційного простору (відносно поверхні псевдозрідженого шару) інтенсивність винесення частинок помітно спадає, тоді як подальше збільшення висоти майже не знижує виносу. Тому визначають деяку мінімальну висоту сепараційного простору h.

Для приблизної оцінки h існують такі прості рівняння [1]:

h = 0,8∙ H, (47)

h = 4∙H = 4∙20 ∙d0 = 80 ∙d0, (48)

h = 0,95∙D, (49)

де d0 – діаметр отворів газорозподільчої решітки, м.

Існують також деякі емпіричні кореляції [6, 7]:

h = 1,2  103  H Re 1,55 Ar –1,1 , (50)

h = bc (ac – lg y) , (51)

де ас, bc - коефіцієнти, які мають різні значення залежно від швидкості витання частинок та діаметра апарата.

Формула (49) отримана на основі експериментів із частинками d = 750-2500 мкм, у шарах висотою Н = 0,05 – 0,5 м та для діапазонів : 15  Re  300, 19,5  Ar  605 103.


Задача 10

Визначити висоту сепараційного простору сушарки псевдозрідженого шару, з якого виносяться потоком частинки діаметром d = 100 мкм та густиною Т= 2070 кг/м3. Середній діаметр частинок у шарі dcp=520 мкм. Псевдозріджений агент – топковий газ при температурі t= 750 oC, із кінематичною в’язкістю = 12,49  10 –5 м2/с та густиною =0,336 кг/м3. Робоча швидкість повітряного потоку по перетину апарата wр = 1 м/с. Визначення провести за формулами (47) – (51) та проаналізувати результати.


Розв’язання

Визначаємо висоту зони дії струмин (зони гідравлічної стабілізації), які витікають із отворів газорозподільної решітки, відповідно до [1]:

hст = 20 ∙dо = 20 5 = 100 мм = 0,1 м.

За умовами виготовлення беремо діаметр отворів решітки таким, що дорівнює 5 мм. Решітку із меншим діаметром отворів важко виготовити, отвори ж з більшим діаметром спричинять значний провал матеріалу через решітку. Діаметр сушарки беремо 4,1 м.

Висота шару матеріалу на решітці

H = 4∙ hст = 4 100 = 400 мм = 0,4 м.

Тоді висота сепараційного простору за формулами (47)–(49):

h = 0,8 400 = 320 мм = 0,32 м;

h = 4 400 = 1600 мм = 1,6 м;

h = 0,95 4,1 = 3,86 м.

Висота сепараційного простору за формулою(50):

;

;

h = 1,2  103  0,4 4,2 1,55 545 –1,1 = 4,3 м.

Висота сепараційного простору за формулою(51):

;

м/с,

де υср= 7,5810-5 м2/с – в’язкість при середній температурі топкових газів 325 0С.

При швидкості витання частинок 1,3 – 3,0 м/с:

;

;

h = b (a – lgy) = 0,27 (5,02 – lg300) = 0,7 м,

де y = 300 г/м3 – концентрація частинок середнього діаметра на верхньому рівні зони сепарації.

Результати розрахунків показують, що найбільш практичними є значення за формулами (48) та (51), формула (47) дає занижені значення, а формули (49) та (50) – завищені.

^

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ





  1. Тодес О.М. Аппараты с кипящим зерновым слоем: Гидравлические и тепловые основы работы/О.М. Тодес, О.Б. Цитович. – Л.: Химия, 1981. – 296 с.

  2. Юхименко М.П. Гідродинамічні характеристики наскрізних дисперсних потоків: Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Теоретичні основи процесів в гетерогенних системах”. – Суми: СумДУ, 2000. – 20 с.

  3. Разумов И.М. Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов. – М.: Химия, 1971. –240 с.

  4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 784 с.

  5. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию. – М.: Химия, 1983. – 272 с.

  6. Расчеты аппаратов кипящего слоя: справочник / под ред. И.П. Мухленова. – Л: Химия, 1986. –352 с.

  7. Юхименко Н.П. Аппараты взвешенного слоя/Н.П. Юхименко, С.В. Вакал и др. - Сумы: Собор, 2003. – 304 с.


Навчальне видання


^

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсових та дипломних проектів

на тему «Розрахунок та проектування

апаратів киплячого шару»

для студентів спеціальностей 7.090220, 8.090220 ”Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів”


денної та заочної форм навчання


Відповідальний за випуск В.І. Склабінський

Редактор Т.Г. Чернишова

Комп’ютерне верстання М.П. Юхименка


^
Підп. до друку 17.12.09 , поз.
Формат 60´84/16. Ум. друк. арк. 1,40. Обл.-вид. арк. 0,70 . Тираж 50 пр. Зам. №
Собівартість видання грн к.



Видавець і виготовлювач

Сумський державний університет,

вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 від 17.12.2007.

Міністерство освіти i науки України

Сумський державний університет


До друку та в світ

дозволяю на підставі

“Єдиних правил”, п. 2.6.14

Заступник першого проректора -

начальник організаційно-

методичного управління В.Б. Юскаєв


^

2763 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсових та дипломних проектів

на тему «Розрахунок та проектування

апаратів киплячого шару»

для студентів спеціальностей 7.090220, 8.090220 ”Обладнання

хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів”


денної та заочної форм навчання


Усі цитати, цифровий

та фактичний матеріал,

бібліографічні відомості

перевірені, запис одиниць

відповідає стандартам


Укладач М.П. Юхименко

Відповідальний за випуск В.І. Склабінський

Декан факультету О.Г. Гусак


Суми

Видавництво СумДУ

2009


Схожі:

Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування конвективних сушарок» для студентів спеціальностей 090220, 090220 "Обладнання хімічних виробництв І підприємств будівельних матеріалів"
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему «Розрахунок та проектування конвективних сушарок» /укладач...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Проектування хімічних підприємств та основи сапр» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання хімічних виробництв
«Проектування хімічних підприємств та основи сапр» для студентів спеціальностей 090220, 090220 "Обладнання хімічних виробництв І...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з дисципліни „Основи проектування хімічних машин І апаратів за спеціальністю 090220
Основи проектування хімічних машин і апаратів" за спеціальністю 090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни «металообробне обладнання» для студентів спеціальності
Методичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни «Металообробне обладнання» / Укладач М. М. Коротун. Суми: Видавництво...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання icon"Інженерна механіка" зі спеціальності 090220 "Обладнання хімічних виробництв
Загальнi методичнi вказiвки до виконання комплексного курсового проекту з дисциплін за професiйним напрямом 0902 "Iнженерна механiка"...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до оформлення документації під час виконання курсових та дипломних проектів
Методичні вказівки до оформлення документації під час виконання курсових та дипломних проектів / укладачі : В. О. Пчелінцев, Л. І....
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconРозрахунок та конструювання в хімічному машино- та апаратобудуванні" для студентів спеціальності 090220 "Обладнання хімічних виробництв I підприємств будівельних матеріалів"
Розрахунок напружень у вузлах з`єднань оболонок з урахуванням крайових сил І моментів”
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до виконання дипломних проектів (робіт) для студентів спеціальності
Методичні вказівки до виконання дипломних проектів (робіт) / укладачі: О. Г. Гусак, С. В. Сапожніков, В. Ф. Герман, С. П. Кулініч,...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни "Обладнання нафтопереробних виробництв"
Обладнання нафтогазопереробних виробництв" зі спеціальності 090220 "Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів"...
Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів на тему«Розрахунок та проектування апаратів киплячого шару» для студентів спеціальностей 090220, 090220 Обладнання iconМетодичні вказівки щодо оформлення курсових І дипломних проектів. Інструктивні матеріали для студентів спеціальності 091401
Додаток г зразок листа-замовлення підприємства на тему дипломного проектУ (роботи) 49
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи