Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học part 2
Trang 1ứ - Khối lượng riờng vật chứa kg/m`
V - Thể tớch toàn phần thựng mỏy lọc ly tõm bằng xRTH, m”
Thể tớch vật liệu chứa trong thựng mỏy lọc ly tõm được lấy bằng 1/2 thể tớch toàn phan
của thựng
Cụng suất tiờu thụ để thẳng quỏn tớnh thựng và vật liệu chứa trong thựng ở thời kỳ
mở mỏy;
—_ 1ị +T;
N, =— 2, w T (2.35)
Trong đú: r - Thời gian mở mỏy, s Theo số liệu thực nghiệm r bằng khoảng từ 1 đến
3 phỳt
b) Cụng suất chỉ phớ (tiờu thụ) để thắng ma sỏt của trục trong vũng bi:
Na=^2.M.op.g; W (2.36)
Trong đú:
2 - Hệ số ma sỏt bang 0,07-0,01'”
M - Khối lượng chung tất cả cỏc bộ phận quay của thựng lọc ly tõm kể cả vật liệu chứa ở trong, kỹ
wp - Van tốc quay của ngừng trục m/s
c) Cụng suất chi phớ để thắng ma sỏt của vỏch thựng đối với khụng khớ:
N3 = 2,94.10°°.B.R5.w3.pp, W (2.37)
Trong đú: eB - Khối lượng riờng của khụng khớ kg/m”;
8 - Hệ số cản, trung bỡnh bằng 2,3
d) Cụng suất tiờu thụ toàn phần của mỏy lọc ly tõm làm việc giỏn đoạn trong thời kỳ mở mỏy:
Np = N, + No + N3, W (2.38)
Nếu tớnh cả hiệu suất của bộ phận truyền động thỡ cụng suất tiờu thụ là:
=, W (2.39)
Cụng suất qui định của mụtơ dựng chạy mỏy lọc ly tõm nờn chọn với lượng dự tri khoảng 10-20% Đối với cỏc vũng bỉ thường dựng cú bạc để bụi trơn Đối với vũng bi cầu
A = 0,03
26 Tớnh chiều dày vỏch thựng mỏy lọc ly tõm hay kiểm tra sức bền của vỏch thựng
theo phương trỡnh:
(1) Đối với cỏc vũng bi thường dựng cú bạc đờ bụi trơn Đối với vũng bi cõu 2 = 0,03
Trang 2—Ứi + Cy
_ _* , Pa (2.40)
2f
Trong do:
K, - Ứng suất phỏ vỡ cho phộp của vật liệu làm thựng
f - Bề mặt tiết diện ngang của vỏch thựng, bởi vỡ lực phỏ vỡ tỏc dụng lờn phần trỏi
và phần phải của tiết diện bằng 2f Chỡnh
2.6)
CĂ - Lực ly tõm của nửa vỏch thing, N
Cạ - Lực ly tõm của nửa vật chứa, N
Trị số CĂ va C¿ tớnh theo phương trỡnh
(228); trong trường hợp này khoảng cỏch từ
trọng tõm vành khăn đến trục quay xỏc định theo
cụng thức: Hỡnh 2.6 Sơ đồ những lực túc dụng trong
thing may loc ly tam
R= + Re - Rị ,m (2.41)
3m Rs _ Ri Trong đú:
Rị - Bỏn kớnh trong của vành khan, m
R„ - Bỏn kớnh ngoài của vành khăn, m
27- Năng suất (thể tớch huyền phự cho vào thựng) mỏy lắng ly tõm cú dao cạo vật kết tủa kiểu AOG theo chế độ lắng dũng được xỏc định bằng phương trỡnh biến dạng (2.8):
3 Veiay = F’ w 0, m /s
Trong đú: `
F' = 2zr¿L - Bờ mặt lọc bờn ngoài của huyền phự trong thựng mễ
r, - Ban kớnh trong của lớp huyền phự, m L - Chiều dài thựng, m
œ =œ¿¿Ÿ - Vận tốc lắng của cỏc hạt dưới tỏc dụng cua lực ly tam m/s
œ„„ oc - vận tốc lắng của cỏc hạt dưới tỏc dụng của trong luc m/s
f - Yếu tố phõn ly xỏc định theo bỏn kớnh rọ
; - Hệ số chỉ tỷ số tăng năng suất thực và lý thuyết của mỏy lọc ly tõm, lấy bằng 0,4 -0,5 trong trường hợp thiếu số liệu thực nghiệm; hệ số đú phụ thuộc sự trượt của chất lỏng đối với thựng, kể cả hiện tượng xoỏy làm cho khú lắng
Cụng thức (2.41) cú thể biến đổi thành dạng tiện lợi để tớnh toỏn:
Trang 3V„;y = 2B,3/Ln r2ứ,„k, (mŸ/giờ) (2.42)
Trong đú: k - Tỷ số thời gian chuyển huyền phự (thời gian lọc ly tõm thuần tỳy) với
hời gian làm việc chung của mỏy ly tõm
Năng suất V (m°/h) tinh theo huyền phự của mỏy lắng ly tõm (lắng liờn tục nằm ngang cú dao cạo bó bằng với tải) xỏc định theo cụng thức:
2 2 2
V=3 pPubule — e)du
“
D, va L, - Đường kớnh và chiều dài hỡnh trụ chất lỏng tạo ra khi ly tõm, m
ứ và p, - Khối lượng riờng bó và huyền phự, kg/mẺ”
d - Đường kớnh nhỏ nhất hạt rắn cú thể lắng được, m n - Šử vũng quay của rụto, v/ph
Ê - Độ nhớt của huyộn pha, Pas ~
28.- Năng suất mỏy lắng ly tõm siờu tốc loại ống (cú bộ phận cung cấp) xỏc định theo biểu thức sau:
V<Ÿ3.600 mŸ/giờ h (2.43)
Trong đú:
œ - Vận tốc lắng của cỏc hạt trong trường ly tam m/s V = 0,785(D* — Dộ)L - Thể tớch chất lỏng trong thựng, mổ
h - Thể tớch chất lỏng trong thựng, mŠ L - Chiều dài phần làm việc của thựng, m
D - Đường kớnh trong của thựng, m
D, - Đường kớnh ống lấy nước vào, m
Điều kiện làm việc tốt của mỏy lắng ly tõm siờu tốc (khụng cuốn theo hạt) cú đường kớnh đó biết trước là khi dũng nước trong thựng chuyển động theo chế độ dũng (Re < 350) Khi trị số lớn cần tăng chiều dài thựng
THỦY ĐỘNG LỰC HỌC TẦNG LƠ LỬNG (TẦNG SễI)
29.- Đối với lớp hạt rắn khụng chuyển động, độ xốp, tức là tỷ lệ phần thể tớch khụng chiếm chỗ của pha rắn được xỏc định:
(1) V.I Xụ-cụ-lốp, Mỏy lắng ly tõm siờu tốc, Nhà xuất bàn húa học quốc gia, 1949 -
Trang 4= (2.44)
Trong trường hợp khối lượng riờng của mụi trường rất nhỏ so với khối lượng riờng của
hạt thỡ:
s,=1—-P | (2.44a)
Phat
Ở day: Vy, va V - Thộ tớch cỏc hạt chiếm chỗ và thể tớch của cả khối hat Co)
PHat Va p - Khối lượng riờng của hạt và khối lượng riờng xốp của lớp hạt kg / mŠ Trong thực tế độ xốp của lớp hạt khụng chuyển động cú dạng hạt cầu, cựng đường kớnh, dao động trong khoảng từ 0,38 + 0,42 trong tớnh toỏn cú thể lấy giỏ trị trung bỡnh là 0,4
Độ xốp của lớp hạt rắn ở trạng thỏi tầng sụi:
c7 (2.45)
Ở dõy: Vụ - Thể tớch lớp tầng sụi, mŠ
30 Điều kiện chuyển lớp hạt rắn ở trạng thỏi khụng chuyển động sang trạng thỏi tầng sụi là khi cú sự cõn bằng giữa lực tạo ra do ỏp suất của mụi trường (xuất hiện khi cú sự thay đổi ỏp suất theo chiều cao lớp hạt) và khối lượng lớp hạt tớnh trờn một đơn vị diện
tớch mặt cắt ngang ơ
Đặc tớnh thủy động lực học cơ bản của lớp tầng sụi (khi khối lượng vật chất trong đú khụng đổi) biểu thị bằng hằng số:
AP,, = g.G,,/s = const (2.46)
Ở đõy: G,, - Khối lượng vật liệu trong tầng sụi (kg) s - Diện tớch tiết diện cắt ngang (m2)
.đ
Độ giảm dp (Pa) cia dũng *khớ khi đi qua lớp tầng sụi xỏc định theo phương trỡnh:
APu = — ỉc)ứ(L - e)h = (â — ỉc)8g(1 — Êo)hQ (2.47)
Ở đõy: h và h„ - Chiều cao lớp tõng sụi và lớp hạt khụng chuyển động (m)
p va p, - Khối lượng riờng hạt rắn và mụi trường, kg/mẺ Khi mụi trường là khớ
thỡ ứ >> ứ‹ lỳc đú tớnh gần đỳng:
Ap,, = pg(1 — e)h = ứg(1 — ee)hQ„ (2.47a)
Độ giảm ỏp (Pa) trong lưới phõn phối khớ cú thể xỏc định theo phương trỡnh:
2 2
An.= D50 32d — ứ }⁄c P, - (2.48)
C~ -
ơ
O day: ý tỷ lệ phần trống của lưới, thường nằm trong khoảng 0,01 + 0,05
Trang 5(@¿ = œ / - Vận tốc dũng ở lỗ lưới (m/s)
œ - Vận tốc dũng trong toàn bộ tiết diện thiết bị (m/s)
C - Hệ số từ lực của lưới, phụ thuộc vào tỷ số d, /ụ
Xỏc định theo đụ thị (hỡnh 2.7); d, - Đường kớnh lỗ lưới (m); ð - Chiều dày lưới (m)
Hỡnh 2.7 Sự phụ thuộc cua chuẩn số Re uới chuẩn số Ar
Trang 631 Vận tốc dũng khi lớp vật liệu chuyển từ trạng thỏi khụng chuyển động sang trạng
thỏi tầng sụi gọi là vận tốc tới hạn Vận tốc tới hạn đối với lớp hạt hỡnh cõu đường kớnh
giỏng nhau xỏc định theo cụng thức từ phương trỡnh (2.13):
Ar
Râkp = — _————= (2.49)
"1400 + 5,22VAr
Phương trỡnh này được tớnh với độ xốp trung bỡnh của lớp hạt khụng chuyển động tạ= 0,4, cú sai số là + 20 Trong đú
2 3 3
Re,, = Wy d Ar = Re(p — Pp.) _TP—~ PI) _ TPP — PB
P Vo Fr.p, vo, ue
œyp - Vận tốc tới hạn của dũng trong toàn bộ chiều ngang thiết bị (m/s)
d - Đường kớnh của hạt (m)
p và p, - Khối lượng riờng của hạt và mụi trường (kg/em*) v - hệ số nhớt động học của mụi trường (m? /s)
¿ - Hệ số độ nhới của mụi trường (Pa.s)
Đối với khớ (¿<< ứ)
Đối với hạt cú hỡnh dạng khỏc vận tốc tới hạn của dũng cú thể xỏc định cú tớnh tới yếu
tố hỡnh dạng:
đâ=0/2075_ : (2.50)
v23
V - Thể tớch hạt (m`)
5 - Diện tớch bề mặt của hạt, mỄ
Trong đú đường kớnh tương đương d, bằng:
d, = đd,
d, - Đường kớnh hỡnh cõu (m) cú thể tớch bằng thể tớch hat d, = 1,24°VV Đối với lớp hạt cú nhiều đường kớnh khỏc nhau:
a= (2.51)
n - Số cỡ hạt
d; - Đường kớnh trung bỡnh của hạt cỡ Ă (tức là giỏ trị trung bỡnh của lỗ lưới hat cd i
Trang 7đi qua và lỗ lưới tiếp theo của hạt cỡ Ă khụng đi qua) xĂ - Tỉ lệ khối lượng của thành phan hat cộ i
32 Khi tăng vận tốc dũng œ sẽ xảy ra quỏ trỡnh tăng kớch thước lớp tầng sụi (chiều cao và độ xốp) Chiều cao lớp tầng sụi h (m) quan hệ với chiều cao lớp hạt đứng yờn theo
cụng thức:
l—&
h= hy (2.52)
l—e
Độ xốp của lớp tầng sụi xỏc định theo cụng thức:
0,21 2
„ - |18Re + 0,36Re (8.58)
Ar
Tỷ số giữa vận tốc dũng khớ trong thiết bị và vận tốc tới hạn gọi là hệ số tầng sụi:
= 7 (2.54)
WKr
Vận tốc thực của dũng ở khoảng trống giữa cỏc hạt trong tầng sụi xỏc định theo cụng thức:
Wg =
m|& (2.55)
33 Vận tốc dũng khớ do hạt trong tầng sụi chuyển động ra khỏi tầng sụi gọi là vận tốc phụt Vận tốc phụt tương ứng với quỏ trỡnh bắt đầu phỏ vỡ tầng sụi, khi đú, xỏc định theo cụng thức:
Re=—_Ấ'_ 18+ 0,61VAr — (2.56)
w,.d Trong đú: Re, = os
c
34 Trờn hinh 2.8 biộu diộn d6 thi quan hộ gita Ly = f(Ar €) cho tầng sụi cú
e = 0,4 đến e = 1,0 Đồ thị cho phộp xỏc định vận tốc dũng œ cần để đạt tới độ xốp của tầng sụi gồm những hạt cú đường kớnh d đó biết Cú thể dựng để giải bài toỏn ngược lại
35 Thời gian lưu trung bỡnh r¿ (S) của hạt rắn trong thiết bị tầng sụi:
fạ=— (2.57)
M - Khối lượng vật liệu nằm trong tầng sụi (kg) L - Lưu lượng vật liệu chảy vào (kg/s)
Do ảnh hưởng của quỏ trỡnh đảo trộn mónh liệt vật liệu trong lớp tầng sụi nờn thời gian lưu của từng hạt riờng biệt trong lớp tầng sụi sẽ khỏc với thời gian lưu trung bỡnh rạ Do đú nếu biết thời gian r„ cho trước với giỏ trị thời gian r (vớ dụ thời gian để thực hiện quỏ trỡnh nào đú trong lớp tầng sụi), khi đú tỉ lệ số hạt rắn lưu lại trong lớp tõng sụi với thời gian lớn hơn hoặc bằng r sẽ được xỏc định:
Trang 8ETT Pep STF | -—— pie ' ——~ itd 1:1 till i MÀ" i T | | | Ị 1 + ji 1 1 H 2 — yo + i ` "—.—^ SS eee w SN ky ` Se ! 1 + x BT ›*% x An eo = 5 —,._ ited —< = ameS YY AB 3% ô> 2, No —ơ >> > = aN fe m4 73 Dee 4 680° 2 45850 2 t= hil | lè - HH St: Hinh 2.8 —tlt, x=c (2.58)
Để cú thể phõn phối đều cỏc hạt theo thời gian lưu cú thể sử dụng nhiều lớp tầng sụi ờn tiếp Tỉ lệ hạt rắn cú thời gian lưu trong thiết bị tầng sụi n tầng lớn hơn hoặc bằng
1ời gian r được xỏc định: v
Xa= trệt LÍ] +t 1 _{z| e (2.59)
To 2! to
Trang 9KHUẤY TRỘN TRONG MễI TRƯỜNG LỎNG
36 Chuẩn số đồng dạng thủy lực học dựng trong quỏ trỡnh khuấy trộn được xỏc định
như sau:
Chuẩn số Rõy-nụn (ly tõm)
nd”
Re =? (2.60)
ư
Trị số tới hạn của chuẩn số đú: Re, = 50
Chuẩn số cụng suất (ể,
Ky = (2.61)
345
pnd
Chuẩn số Fơ-rỳt (ly tõm)
2 os
p= nd - (2.62)
&
Trong cỏc chuẩn số đú: |
N - Cụng suất dựng cho bộ phận khuấy, W p - Khối lượng riờng chất lỏng, kg/m`
4 - Độ nhới chất lỏng, Pa.s
n - Số vũng quay của bộ phận khuấy, s è
d - Đường kớnh bộ phận khuấy,m _
_ g- Gia tốc trọng trường, (9,81 m/s”)
37 Sự phụ thuộc giữa cỏc chuẩn số đồng dạng dựng cho quỏ trỡnh khuấy ở dạng chung:
Ky = f(Re, Fr, G1, Go, G3 )
Thường thường khụng tớnh ảnh hưởng của trọng lực Lỳc đú:
Ky = p(Re, Gị, Gy, G3
Trong đú: Gị = 3, Gp = b G3 = Ho
D d d
G,, Gy - Nhting tap hợp cỏc đồng dạng khỏc về hỡnh học, đặc trưng cho sự cấu tao của bộ phận khuấy vị trớ của bộ phận khuấy tương ứng với đỏy thựng và mực chất lỏng
cựng nhứng yếu tế hỡnh học khỏc
(1) Trong những lần in trước của quyển sỏch này chuẩn số cụng suất —“— gọi là chuẩn số biến đổi Ơ-le dựng 3 s5 pnd
cho cỏc bộ phận khuấy (Ea)
Trang 10d - Đường kớnh bộ phận khuấy, m; D - Đường kớnh thựng, m
b - Chiều rộng cỏnh khuấy, m
H, - Chiều cao lớp chất lỏng trong thựng khuấy
Đối với những bộ phận kiuấy đồng dạng hỡnh học, phương trỡnh chuẩn số chung cú dang:
Ky = —<— (2.63)
Re™
Trong đú: c và m - đại lượng khụng đổi (đối với cấu tạo của bộ phận khuấy đó định và chế độ khuấy trộn đó định)
S38 Đối với những bộ phận khuấy đồng dạng hỡnh học chong chúng và mỏi chốo khi
Họ
= — += 3 (xem hỡnh 2.12) cú những sự phụ thuộc như sau: d
a) é ối với chế độ chảy dũng (Re < 50)
Ky = 230Re_ "đ (2.64)
b) Đối với chế độ chảy xoỏy (Re > 50)
Ky = 0,845Re °° (2.65)
Do những cụng thức trờn tỡm được cụng suất chỉ phi dựng cho cỏc bộ phận khuấy kiểu mỏi chốo và chong chúng:
a) Đối với chế độ chảy dũng:
N= 230œ 9.5% 1,67 nb 38y) ,66 Ww (2.66)
b) Đối với chế độ chảy xoỏy:
N =0,84°?% 0,05 nh n9 Ww _ (2.67)
Kớch thước cỏc đại lượng cũng lấy như trong cỏc cụng thức (2.49) và (2.50)
Đối với cỏc bộ phận khuấy cú cấu tạo khỏc thỡ số liệu cho về chi phớ năng lượng dựng
để khuấy trộn được chỉ dẫn trong sỏch [2.10] Trị số những đại lượng cố định c và m trong
phương trỡnh chung (2.52) đối với cỏc bộ phận khuấy khỏc nhau được chỉ dẫn trong bảng
21; trong hỡnh VII cho biết sự phụ thuộc ấy = f(Re) đối với cỏc bộ phận khuấy trờn
NHỮNG THÍ DỤ
THÍ DỤ LẮNG
Thi dụ 2.1: Tỡm giới hạn lớn nhất (nghĩa là đường kớnh lớn nhất của hạt)
Theo cụng thức Stốc, đối với cỏc hạt đỏ thạch anh cú trọng lượng riờng của nú là 2650 kg/m” lắng trong nước 20°C
Trang 11Giải:
Cụng thức Stốc dựng khi Re, < 0,2 Bởi vỡ giới hạn cao nhất là trị số Re = 0,2 cho nờn hạt thạch anh lớn nhất, mà sự lắng của nú, cú thể tớnh theo cụng thức Stốc cần phải
cú đường kớnh: aạ= Db^3“e8 #oc7c 0, Tu dộ: wo = “c8 dy, Mặt khỏc theo cụng thức (3.1): 2 _ ay — Ơe) Vo = 184,
So sỏnh hai biểu thức của œạ¿„ ta thấy:
d _ 3 0,2 18uog
\ (7 — ?#c}⁄‹ ~%
Độ nhớt của nước 20”u„ = lcp ~ 10 kg/m” Do đú:
—^-3 l
a=3|0.2-18.10 ”.9,81_ œ0 107 8a = 60u ^ (2650 — 1000)1000
Đường kớnh hạt thạch anh tỡm thấy tương ứng với vận tốc lắng:
-4 ,
wo, = 2-10 - 9,81 _ 307 1073 mis
60.10 °.1000
Thớ dụ 2.2: Tỡm vận tốc lắng trong nước của cỏc hạt cỏc thạch anh hỡnh cầu đường kớnh 0,9 mm nếu khối lượng riờng của cỏt 2659 kg/m" và nhiệt độ nước 20°:
| Giải: „
Xỏc định chuẩn số Air:
3.5, 4 Lg Sg une or 56% pedi
Ar= đŒ@ ~ PcÀÄc _ 0,9 10 '(2650— 1000)109,810
we 1078 = 1,18 10°
Trong d6 ô, = lep (bảng 5ð) đối với nước
Theo trị số đó tỡm được Ar = 1,18 10! từ hỡnh 2.4 chỳng:ta tỡm thấy Re = 140
Vận tốc lắng của cỏc hỡnh cầu đường kớnh 0,9 mm xỏc định theo biểu thức:
Re, _ 140.1.10 è
dp, 0,0009 1000
Woo = = 0,15 m/s
Thớ du 2.3: Xỏc định kớch thước lớn nhất của cỏc hạt phấn hỡnh cầu được mang ởi bởi
dũng nước cú tốc độ 0,5 m/s, nhiệt độ nước 10°C, khối lượng riờng của phấn 2710 kg/m”,
Trang 12Giải: Xỏc định chuẩn số Ly theo cụng thức (2.5)
LC ‹
đQd2 _— 0,6 10007.10” + — ỉc)g 1,3(2710 — 10009,81
4
Ly = = 5,72 108
Trong đú độ nhớt nước ơ 10C là uw, = 1,3cp
Theo trị số tỡm được Ly = 5,72 10° trong hỡnh 2.4 chung ta tim thay tri s6 Re = 1750 Sau đú dựng cụng thức (2.4) chỳng ta xỏc định đường kớnh lớn nhất của bỏc hạt phấn được nước mang ởi
qa Pee _ 1750.1,3.10 °
WoPc 0,5 1000 = 4.55.10 °>m = 4,55 mm
Thớ dụ 2.4: Tỡm vận tốc lắng trong nước 20°C của những mảnh vẩy chỡ hỡnh gúc cú
d,= 1 mm Khối lượng riờng vấy chỡ là 7560 kg/m’
- —
Tơ We —— Giải:
i! |
“
Tỡm vận tốc lắng cỏc mảnh cú hỡnh dỏng khụng đều theo chuẩn số Ly, sơ bộ xỏc định
trị số chuẩn số Ar 3 ae aoe Ar= đe ~ c8 _ 1” 10 ”(7660 — 1000) #8 9,81 2 o8 = 6,44.10! HỆ 1 Trong đú: ¿ = lcp (bảng 5ð) os
Theo sơ đồ hỡnh (2.4) đối với cỏc mảnh hỡnh gúc chỳng ta tỡm thấy Ly = 3,1 107
Vận tốc lắng tớnh theo cụng thức (2.5): oo se — ỉV)8 _ W 3,1 10” 1(7560 — 10009,81 103 oc ————— CC = 0,271 m/s 10007
Thớ dụ 9.5: Xỏc định độ lớn của cỏc mảnh than hinh thoi (p; = 1400kg/m*) va cdc
2 Pec
manh phiộn thach hinh tam (py = 2200 kg/m”), lắng với tốc độ bằng nhau ứ¿¿ = 0,1 m/s, ở
trong nước 20”
Giải:
Kớch thước của cỏc mảnh d, tớnh theo cụng thức (2.3) 2
Art
(P — ỉc)Oc -ð
Sơ bộ xỏc định trị số chuẩn số Ar theo chuẩn số Ly trong đồ thị (hỡnh 2.1) đối với cỏc
mảnh cú hỡnh tương ứng
Đối với cỏc mảnh hỡnh thoi:
Trang 13ch 107.108.981 10Ẻ Ly, = —— = : 7 — = 255 “e2 T—Pc) 1.0,4.10°.9,81 Ở đõy HM, = lcp (Bang 5) Po = 1000 kg/m” Đối với cỏc mảnh hỡnh tấm: 3 32 -3 6 Ly = ŒoợC — _ 10 10" — g8 “e@ằ— c6 1.10 ”.1,2.102.9812
Trị sộ Ly; = 255 tương ứng Ar, = 9.10” đối với cỏc mảnh hỡnh thoi Trị số Ly; = 85
tương ứng Aro = 7 10' đối với nhứng mảnh hỡnh tấm Đường kớnh tương đương của những mảnh than:
2 q a c3 e, _x —mrr Arve == 3 | 9.10 10° 12 TT 7 (21 — ỉc)?c - 8 9,81 0,4 10” 10 = 2,82 10” m = 2,82 mm
Đường kớnh tương đương của nhứng mảnh phiến thạch: da =3 ey —————* Ẩnze _3] 7.104.17 10° \è—_——
(2 — Pc)écð 9,81.1,2.10? 108 = 1,1 10 m=
1,81 mm
Thớ dụ 2.6: Cần cú chiều cao tầng khớ giứa cỏc ngăn của phũng lắng bụi (hỡnh 2.9) là bao
nhiờu để cho cỏc hạt bụi cú đường kớnh đọng
- lại được, cho biết lưu lượng khớ lũ là 0,6 mŸ/s?
Be Chiộu dài của phũng 4,1 m; chiều rộng 2,8 m‡ “chiều cao chung 4,2 m Nhiệt độ trung bỡnh khớ ¿ ở trong phũng 427° Độ nhớt của khớ tương
2 ứng với nhiệt độ là 0,034 cp, khối lượng riờng eS)
của bụi 4000 kg/m”, khối lượng riờng của khớ
0,5 kg/m’
Hinh-2.9 (Cho thi dụ 2.6)
Giai:
Xỏc định lưu lượng của khớ trong điều kiện đó cho:
Veiay = 29273 + 427) _ 1 oy 3,
273
Vận tốc thẳng của khớ (khụng kể chiều dày của cỏc ngăn):
Trang 14Ww, = - 104 = 0,131 m° is 2,8.4,2
Thời gian lưu lại của khi ở trong thựng:
Vận tốc lắng lý thuyết của những hạt hỡnh cõu (khụng kể đại lượng ứ¿) theo cụng thức 2.1):
—6.32 1 (8.109) 4000 9,81 _ 9.9941 mis 18 0,034 107” oc = Vận tốc lắng thực lấy bằng 0,5 0,0041 = 0,002 m/s = w’,, Tỡm khoảng cỏch giữa cỏc ngăn:
h=w’,,.t = 0,002 31,3 = 0,06m = 60 mm
Thứ lại độ chớnh xỏc, dựng cụng thức (2.4)
—6
Re = Voce _ 8.10” 0,0011 0,5 _ 0,00048
Me 0,031 107"
Bởi vỡ Re = 0,0048 < 0,2 cho nờn dựng vũng thức Stốc
Thớ dụ 2.7: Xỏc định độ lớn nhứng hạt nhỏ nhất, lắng trong ống khớ vuụng cú chiều
dài 16 m, và chiều cao 2m, với điều kiện vận tốc thắng của khớ 0,5/s
Độ nhớt của khớ 0,03 cp, khối lượng riờng của khớ 0,8 kg/m” khối lượng riờng của hat |
4000 kg/m” | |
Giai:
Khớ di qua ống trong thời gian: 16
tT = — = 32s
0,5
Trong thời gian này, cỏc hạt muốn lắng lại trong phũng lắng phải cú vận tốc lắng khụng nhỏ quỏ:
= 2 - le
Woo = — = 0,062 m/s
32
Xỏc định đường kớnh những hạt hỡnh cõu mà vận tốc lắng lý thuyết của chỳng bằng
hai lần lớn hơn, tức là bằng 0,124 m/s Tớnh trị số chuẩn số Ly theo cụng thức (2.5):
Trang 15Thớ dụ 2.8: Xỏc định dường kớnh mỏy lắng để lắng liờn tục bột phần trong nước (xem hỡnh 2-2) Năng suất của mỏy lắng 80 tấn/h Huyền phự ban đầu cú nồng độ 8% (khối lượng) CaCO
Đường kớnh nhỏ nhất của cỏc hạt cú thể lắng được 35 “¿ Nhiệt độ của huyền phự 15C Độ ẩm của bó 70% Khối lượng riờng của phấn 2710 kg/m
Giải:
Để xỏc định đường kớnh của mỏy lắng cần phải tớnh bề mặt lắng cần thiết theo cụng thức (2.9) Để tớnh nú, ta cần biết sơ bộ tốc độ lắng: 2 dŸ( — _9 ~10 _ = (0 — Pg — 3.55.10 â (2710 — 1000)9,81 _ 0,001 m/s 184 18.1,14.10°° Ở đõy ¿¿ = 1,14 cp (xem phụ lục) ứœ)
Kiểm tra cỏc trị số chuẩn Re
Re 2efÄ2c _ 1.10 ”.3,6.10 ”.10° = 0,0307< 0,2 Me 1,11 1073 Tốc độ lắng thực tế: wo, = 0,5 0,001 = 0,5 10: m/s
Tiột diộn cia may lang:
Cy
Gy (1 _~ 80 10” (1 - =)
Foc = = = 3 30 3 = 32,5 m7
360.2 â = 3600 10° 0,5 10
Đường kớnh của mỏy lắng:
D=, [32,5 =6,4m
0,785
Thi du 2.9: Xỏc định đường kớnh thựng lắng nước, nếu với những điều kiện trong vớ
dụ trờn lấy đường kớnh những hạt nhỏ nhất được lắng bằng 18 ¿? Giải:
Theo cụng thức Stốc thỡ vận tốc lỏng tỷ lệ bỡnh phương với đường kớnh hạt, vỡ vậy tỷ lệ:
2 2
@ loc = dị = 35 = 4
Œ2oc dy 18
nghĩa là với điều kiện mới vận tốc lắng giảm di 4 [an
Do đú trong nhứng điều kiện bằng nhau khỏc cần cú bề mặt lắng 4 lần lớn hơn, và
đường kớnh thựng lắng 2 lần lớn hơn tức là 12,8 m
Túm lại, giữa đường kớnh những hạt được lắng và đường kớnh thựng lắng cú tỷ lệ nghịch
Trang 16d, Dy, dạ Dị
Thớ dụ 2.10: Xỏc định chiờu cao thựng lắng (xem hỡnh 2.2), nếu biết được rằng muốn
làm quỏnh huyền phự trong khu vực đặc cõn 16 giờ Tỷ trọng của pha rắn 2,6
Sự pha loóng trung bỡnh trong khu vực đặc R : L = 1 : 1,5 Đường kớnh thựng lắng nước 10m Năng suất một ngày đờm của thựng lắng nước 24,2 tấn pha rắn Pha lỏng là nước
Giải:
Tỡm tỷ trọng huyền phự trong khu vực đặc theo cụng thức (2.26), sau khi chia cho ứ:
Ampgớn + 1) 2,6(15 + 1
= Appn+1 = _2,6( 2,6.15,5+ 1 ) = 1,32
A
trong d6:n = L: R = 1,5
Nồng độ khối lượng huyền phự trong khu vực đặc
x= 1 =04 kg pha rắn 1+ 1,5 kg huyền phự Do đú 1mẺ huyền phự đặc chứa:
1320 x 0,4 = 530 kg pha rắn
Theo điều kiện bài toỏn trong thời gian một ngày đờm trờn lm? lắng được: so
21,2
0,785 102
= 0,308 tấn / mˆ ngày đờm pha rắn
Chiều cao khu vực nhập liệu tăng bằng 0,45 + 0,75 m Để pha long huyộn phự với tỷ lệ (R:L = 1: 10) cú thể lấy hị = 0,6m
16 24
Do đú khu vực đặc trong l6 giờ đi qua được 0,308 = 0,205 tấn pha rắn trờn 1m” bố mặt lăng
Trờn kia đó tỡm thấy huyờn phự ở khu vực đặc chứa 0,530 tấn pha rắn trong im? vậy chiờu cao khu vực ấy bằng:
> vi
0,205 0,530
hạ = = 0,387m
Chiều cao khu vực thựng lắng nước cú cỏnh quay phớa trong phụ thuộc độ nghiờng của
mỏi chốo đối với đỏy của thựng lắng Cho chiều cao đú bằng 0,146 m, trờn 1 m đường kớnh
thựng lắng, như vậy:
hạ = 0,146 6 = 0,73m
Túm lại chiều cao chung của thựng lắng nước:
Thớ dụ 2.11: Tớnh xy-cơ-lụn dựng để phõn ly cỏc hạt vật liệu khụ ra khỏi khụng khớ
Trang 17khi đi qua mỏy sấy phun, theo những số liệu sau đõy: kớch thước cỏc hạt nhỏ nhất 80w, lưu lượng khụng khớ 2000 kg/h, nhiệt độ 100°C
Giải:
Để thu hồi những hạt vật liệu cú độ lớn 80u, chung ta chon xy-cơ-lụn của hệ thống
NHOGAS-15
Lay ẤP ~ 740, tỡm đường kớnh xy-cơ-lụn theo cụng thức:
T
p=—Y 0,785ằ
Sơ bộ xỏc định điều kiện tốc độ khớ đi trong phần ống của xy-cơ-lụn từ cụng thức: “t =t¿ 2
Pr 2
trong đú ¿,„ = 160
vậy w =) 40-2 = 3,04 mức 160
Khối lượng riờng khụng khớ:
p, = 1,293 273 = 0,95 kg/ mŠ 373 Đường kớnh xy-cơ-lụn: D= 0,95 3600 0,785 3,04 2.000 = 0,496m Chọn đường kớnh xy-cơ-lụn bằng 0,50 m
Sức cản thủy lực của xy-cơ-lụn:
5 Pr _ leo 0,95 3,04”
2 2
= 703 Pa = 72mm H,O
QUA TRINH LOC
Thớ du 2.12: Tỡm cụng thức (2.16), chỉ sự phụ thuộc giữa khối lượng bó khụ trờn 1m” nước lọc, khối lượng riờng của nước lọc, nụng độ huyền phự và độ ẩm của bó
Giải:
Phương trỡnh cõn bằng vật chất của quỏ trỡnh lọc (khối lượng huyền phự = khối lượng
nước lọc + khối lượng của bó ướt):
Goyen = Go + Ggpaoc
Chia phương trỡnh đú cho G.v„ là khối lượng bó khụ trong huyền phự:
Trang 18Geyen _ Go + GRA oc (a)
Geyx Goyx Goyx
Thay đổi lượng nước lọc bằng tớch số thể tớch nước lọc với k
hối lượng riờng của nú:
Chỳng ta ký hiệu: _ CBA.oc kg bó ướt G.y„ kg bó khụ m _ Goyx kg ba khụ x=
Gren kg ba huyộn phi
C= Geyc kg bó khụ
Vo mỡ nước lọc
Thế thỡ cú thể viết lại phương trỡnh (a) như Sau:
x
|e =Pim Cc
Tx a6: Â = —*—
1 — mx
Thi du 2.13: Xỏc định thời gian lọc 1ễ lớt chat long qua lm” vai lọc, nếu trong thớ ighiộm sơ bộ cứ 1m” vải lọc thu được một số lượng nước lọc: 1 lit trong khoảng 2,25 phỳt
rà 3 lớt trong khoảng 14,5 phỳt, sau khi bắt đầu lọc
Giải: -
Theo nhứng số liệu thớ nghiệm tỡm nhứng hằng số thực nghiệm K và C trong những phương trỡnh lọc:
V + 2VC = Kz ` -
Muốn vậy chỳng ta viết ra hai phương trỡnh cú 2 ẩn số:
12+ 2.1.C = K.2,25 32+ 2.3.C = K.14,5
Từ đú: K = 0,77 1° /m* phit và C = 0,37 3 fm?
Để xỏc định thời gian lọc cần phải thay nhứng trị số đó biết của cỏc hằng số và thể tớch chất lỏng đó cho vào phương trỡnh lọc:
102 + 2.10.0,37= 0,77z
Từ đú: r = 140 phỳt hay 2 giờ 20 phỳt
Thớ dụ 2.14: Với điều kiện của thớ dụ trờn xỏc định thời gian rửa bó, nếu số lượng nước rửa là 2,4 l/mỄ và quỏ trỡnh rửa đi theo đường của nước lọc ban đõu
Trang 19Giải:
Khụng kể sự khỏc nhau về độ nhớt của nước lọc và của nước rửa, chỳng ta sẽ tớnh được
rằng tốc độ rửa bằng tốc độ lọc ở thời gian cuối Chỳng ta xỏc định tốc độ lọc ở thời gian
cuối theo phương trỡnh (2.14) với điều kiện dựng nhứng số liệu của vớ dụ trờn:
dV_ K_ _ 0,77
d 2(V+C) 2(10+0,3?2
Thời gian rửa:
= 0,037 mđ / m? phut V T =——N— =-^“ _ 65 hut ơp lợi 0,037 dr np
Thớ dụ 2.15: Trong thời gian lọc thớ nghiệm nước huyền phự chứa 13,9% cacbonat canxi ở nhiệt độ 20°C trong mỏy lọc ộp của phũng thớ nghiệm cú F = 0, Im” va chiộu day chat ba
50 ram thỡ thu được những số liệu sau đõy bảng (2.2)
Bảng 2.9
Với ỏp lực dư, Pa Nước lọc thu được, lớt Trong thời gian từ khi bắt đầu thớ nghiệm, s 3,43.10° 2,92 146 7,80° 888 2,45 50 10,3.10 9,80 660 Xỏc định cỏc hằng số lọc: K bằng m”/giờ và C bằng mŠ /m° Giải: Tỡm trị số bằng số của cỏc hằng số lọc từ phương trỡnh (2.13) dVỶ + 2VC = Kt
Với ỏp lực dư 3,4310” Pa những số liệu thi nghiệm cú được
Vị=—292_ ~2,o2.10 3m3/m2 r, = 146 — 0.0405 giờ 1000 0,1 - 8600 Vạ=— 5Š =7,8,10-2m3/mổ, -1000 0,1 : rạ = -ŠŠŠ_~ 0,246 giờ 3600
Thay những đại lượng đó kể vào phương trỡnh (2.13) và giải hệ thống phương trỡnh: (2,92 1072? + 2.2/92.107?,c= K.0,0405
(7,8 10 đ” + 2.7,8, 102 C = K.0,246 từ đú: K=278.1074m?/h
bị 0° (ant | Ly
Trang 20\ ^
MI 'ẵ - `(
C = 4.7.10 °m?/m?
Theo c4ch trộn tinh cdc hang sộ K va C, khi 4p luc du 10,3.10° Pa Chỳng ta tớnh được
trị số cỏc hằng số lọc sau đõy:
K= 560.10 “m /h C = 3,78.10 °m?/ m2
Thớ dụ 2.16: Với điều kiện thớ dụ trờn tớnh sức cản riờng của bó cỏcbụnỏt canxi, cho
biết thờm độ ẩm của bó khi pị = 3.4310” Pa bằng 37% và khi pạ = 10,3.10* Pa bing 32%
khối lượng bó ướt
Giải:
Tớnh sức cản riờng của bó theo cụng thức (2.18)
Áp lực lọc Ap = P; = 3,4310* Pa
Khối lượng riờng nước lọc p = 1000kg/m°
3 one 1.1073 -8
Độ nhớt nước lọc ở 20 B= = 27,8.10 kg/mh
3600
Hằng số lọc (khi ỏp lực p, = 3,438.16 Pa) K = 278.10 ‘m7/h
Phần khối lượng pha rắn trong huyền phự x = 0,139
Tỷ số khối lượng bó ướt với bó khụ m=! _=1,59
1 — 0,37
Số lượng nước lọc từ 1 kg huyền phự l1 - mx = 1 - 1,59 0,139 = 0,779
Thay những đại lượng tỡm được vào cụng thức (2.18)
= 2Ap(1 — mx) _ 2.3,43.10°
Kupx -~ 278.10 “.1000.27,8.10 Ÿ.0,139
= 5 10! m/kg bó khụ
Khi ỏp luc loc pg = 10,3.10° Pa, chỳng ta cú:
K = 560.10 “m”/h
m=! =1,47
1 — 0,32
1 — mx = 1— 1,47 0,139 = 0,795
Những đại lượng cũn lại cú những trị số như vậy khi pĂ = 3,4310° Pa
Cú thể tỡm sức cản riờng của bó bằng cỏch thay trị số cỏc đại lượng đó tớnh được vào phương trỡnh (2.18) hay là từ tỷ lệ thức:
Trang 21Ta _ ApeKi(l — mx)2 _ 10.3.10°.278.107',0,795 = 1,52
rị ApiKe(1 — mx), 3.43.10" 560 1074 0,779
từ đú: rạ = 5 10!, 1,52 = 7,6 10! m/kg bó khụ
Do đú khi tăng ỏp lực lọc gấp 3 lan thỡ sức cản riờng của cacbonat canxi chỉ tăng thờm
52% -
Thi du 2.17: Stic cản riờng của vải lọc là bao nhiờu khi lọc huyền phự cacbonat canxi với những điều kiện của cỏc thớ dụ 15 và 16?
Giải: Tớnh sức cản riờng của vải theo cụng thức (2.21)
C.r.p.x 2 TK = 1 — mx ằm/m a) khi pị = 3.43.10 Pa - 47.10 Ở.5.1012 1000 0,139 0,779 rk = 42.109 m/m? b) khi pạ = 10.310 Pa - 3,78 10” 7,6 1012.1000 0,139 0,795
Khi thay đổi ỏp lực lờn 3 lần, sức cản riờng của vải chỉ thay đổi thờm 19%
Ti =5.10° m/m?
Thớ dụ 2.18: Cần lọc huyền phự với mỏy lọc ộp loại khung bản và cứ 3 giờ thu được
6 m° nước lọc, quỏ trỡnh lọc thớ nghiệm huyền phự đú bằng mỏy lọc ộp phũng thớ nghiệm
với cựng ỏp lực như thế và chiều dày như thế của lớp bó Cho biết rằng cỏc hằng số lọc đối
với bề mặt mỏy lọc cú nhứng trị số sau đõy: K = 20,7.10 “m2/h; C = 145.10 2mŠ/ m2
Xỏc định kớch thước cần thiết của mỏy lọc ộp
Giải:
ơ Tỡm năng suất 1 mĩ mỏy lọc ộp theo phương trỡnh lọc (2.13)
Vạ + 2.0,145 102V = 20,7.107* 3
từ đú V=— 0,145.10 ” + ((0,415.10 2” + 6,1.104
= — 0,145 10? = 7,88.10 2 = 7,73 1072m?/ m2
trong một chu xỳ lọc, nghĩa là sau 3 giờ
Do đú, đối với năng suất đó cho, cần cú bề mặt lọc: 6 71 See
?
F = —-_—_—_ = 0,00773
Theo sỏch thống kờ chọn mỏy lọc ộp cú thụng số gần nhất là F = 83m”, cú 42 khung bản kớch thước 1000 x 1000mm
Trang 22Chỳ thớch: Cũng cú thể xỏc định bố mặt lọc ngay từ phương trỡnh (2.13) dựng cho tất cả cỏc mỏy lọc cú bẻ rnặt F và năng suất Vị, mŠ nước sau chu kỳ lọc:
VỆ + 2Vg.FC = KF*r
67 + 2.6.1,45.10°°F = 20,7 107 3F” Từ dộ: F = 77,4m"
Thi du 2.19: Cho 8,ðm /giờ huyền phự chứa 17,6% pha rắn vào trong mỏy lọc chõn
khụng thựng quay làm việc liờn tục (hỡnh 2.10) Muốn cú độ ẩm cuối cựng của bọ 34% Độ chõn
khụng dự trự trong nhà mỏy 600 mm thủy ngõn Khi lọc thớ nghiệm bằng mụ hỡnh mẫu phũng thớ nghiệm ở độ chõn khụng 510 m thủy
ngõn ta cú sau 22 giõy làm việc đó đạt được độ
ẩm của bó cần thiết Khi đú cỏc hằng số lọc
đối với 1 m” bằng-K = 11,2 lit”/m‘s va C = 6
lit? /m? Khội lugng riộng huyộn phự 1120 kg/mỀ Khối lượng riờng nước lọc 1000 kg/m’
Xỏc định bố mặt cần thiết của mỏy lọc và
số vũng quay của nú Hỡnh 2.10 (cho thi du 2.19) Giải:
Tớnh lại hằng số lọc K đối với chõn khụng 600 mm thủy ngõn với điều kiện gần đỳng
cho K tỷ lệ với Apt;
K ~ 600 _1 17
K' 510
Từ đú: K = 11,2 1,17 = 13,1 Ht/smf
Xỏc định năng suất riờng của khu vực lọc từ phương trỡnh (2.13) cho thời gian lọc
r= 32s (theo đõu bài):
v? + 2VC = Kr VỀ + 2V.6 = 13,1 32
Từ đú: V=_—6+V36+420=—6+21,4= 15,4l/mẺ sau 32s
Do đú, năng suất riờng của khu vực lọc trong 1 giõy:
15:4 ~ 048215/m2s ` 32
(lp Trong thực tế điều đú khụng hoàn toàn nhu vay - Xem vi du 5
Trang 23Tớnh năng suất đó cho đối với huyền
bó 34% tỷ lệ trọng lượng bó ướt với bó khụ:
= 9500 kg/h; khối lượng bó ẩm G =
nước lọc Gạ =G, — Goo =
ỉ = 1000kg/ mỂ, lượng thể tớch nước lọc là 6960 Iớt/giờ,
Túm lại, năng suất đó cho tớnh theo nước lọc: 6960
——— = 1,93 lit/s 3600
9500 - 2540 =
Do đú, bề mặt cần thiết trong khu vực lọc là: Vỡ thường thường trong những mỏy lọc chõn khụn
lọc bằng 35% ba mặt chung, cho nờn bố mặt chung của
F= 40 _ 11 43m? 0,35
Theo sỏch thống kờ„- chỳng ta chọn loại
F=12 m”, Đường kớnh mỏy lọc D
32 0,35
60 n
Từ đú:
n=S0:0/35 _ oan vũng/phỳt 32
Thớ dụ 2.20: Tỡm trị số hệ số rửa K dựa vào những số liệu thớ nghiệm sau đõy, Mỏy lọc ộp đó lọc chất bó ra khỏi dung dịch NaC] loóng Quỏ
trỡnh rửa bó tiến hành ở 20°C với lượng nước dựng khỏc nhau Chiều dày lớp bó trong 2 thớ nghiệm đầu là 1,27 cm, và trong 2 thớ nghiệm tiếp theo
la 2,8 cm
Ngoài việc đo lượng nước rửa cũn phõn tớch
nước đú về hàm lugng NaCl Kột quả đo và phõn tớch chỉ dẫn ở bảng 2.3,
70
phự sang năng suất đối VỚI nƯớ
= 2,1 m chiều dài mỏy lọc L = mỏy lọc bằng: ~~ = S &Đ&Š + % a ‘ Nộng d6 mudi, g/1 lẻ % ) $% 20 2Đ % T, phỳt Mỡnh 2.11 (Cho thớ dụ 2.20)
; khối lượng huyền phự G =V
oxm = 9500 0,176 1,52 = c
â lọc Với độ ant
C 2540 kg/h; khối lượng 6960 kg/h Với khối lượng riờng nước lọc
ứ kiểu thựng quay ba mặt khu vực mỏy lọc chõn khụng kiểu thựng quay mà
Trang 24Số liệu phõn tớch ở bảng 2.3 là cú lợi cho việc vẽ đồ thị (hỡnh 2.11) Giải: Bảng 2.3 Số thớ nghiệm (| 1 2 3 4 Chiều dài lớp bó, cm 1,27 1,27 2,8 2,8
- Cường độ rửa, Iớt/cmấ phỳt 0,00085 0,001 0,00055 0,000935
- Thời gian rửa, phỳt Nong dộ NaCI g/lit
0 142,0 142,0 143,0 143,0 4 73,5 56,5 141,0 134,5 8 16,2 10,0 110,0 66,4 10 7,9 5,0 91,0 46,7 12 4,2 - 74,0 - 14 2,2 - 61,5 23,0 1g — - - 39,0 -
Muốn vậy dựng giấy kẻ bảng Logarit, trờn trục tung đặt logarit cỏc nồng độ muối trong
nước rửa và trờn trục hoành là thời gian Sự phụ thuộc giửa r và C trong hệ thống tọa độ
đú [xem cụng thức (2.22)] cú dạng đường thẳng, theo độ nghiờng của đường thẳng cú thể tớnh trị số K thuộc giai đoạn rửa khi đó xỏc định phương trỡnh (2.23)
Đem chỉnh lý nhứng số liệu thực nghiệm nhờ phương trỡnh (2.23) sẽ tớnh ra hệ số rửa
K, theo số liệu thớ nghiệm 1 nhận được ở phỳt thứ 4 và phỳt thứ 8 của quỏ trỡnh rửa 8—4 _ 2,3.1,27
lg73,5 — Igl62 K.0,00085
Lỳc đú:
Từ đú: K = 560 cmŠ / lớt
Những trị số của K cũng được tớnh như vậy đối với số liệu thực nghiệm cũn lại và ghi trong bảng 2.4 Bảng 2.4 Số thớ nghiệm - 7 1 2 3 4 2,303.2 6,1 5,3 23 “13 K.ứœ Những trị số trung bỡnh của K cmŠ / lớt 560 550 508 530
Thớ dụ 2.21: Can rita dộ tỏch NaCl trong mỏy lọc ộp trong một thời gian bao nhiờu để
lạt nồng độ cho phộp ð g/lớt trong nước rửa? Quỏ trỡnh rửa bằng nước sạch Cường độ rửa ),33 m`/m^.h giờ Chiều dày lớp bó 35 mm Hằng số rửa K = 520 cm”/ớt Trong thời kỳ èầu của quỏ trỡnh rửa nồng độ NaCl trong nước rửa là 143 gớớt
1) Số thứ tự thớ nghiệm tương ứng với cỏc đường cong trong hinh vộ 2.11
Trang 25Giải:
Dựng phương trỡnh (2.23) thay vào đú những đại lượng đó cho
6 = 0,035 m; w = 0,38m*/m”.h; K = 520 0,001 m3/ m3 Lỳc đú:
r= —2:9-9,085 520 0,001 0,33 _ ag143 — 1g5) = 0,683 gis = 41 phỳt
Thớ dụ 2.22: Với điều kiện của vớ dụ trờn, tớnh nụng độ NaCl trong nước rửa sau khi
đó rửa được 50 phỳt
Giải:
Tỡm nồng độ muối trong nước rửa theo cụng thức (2.22) 520 0.001 0,33 50
0,035 60 4,08
Cạ = 143% =143.e_
Tớnh logarit biểu thức này ta được:
IgC; = Ig148 — đĐ ~ 2 156 — 1,75 = 0,406 2,3
Do đú: Cạ = 2,53g/ lớt
LỌC LY TÂM
Thớ dụ 2.23: Xỏc định cấu tạo của mỏy lọc ly tõm và phương phỏp cụng nghệ để tỏch pụtỏt ra khỏi dung dịch dựa vào những số liệu sau đõy:
Huyền phự
- Nụng độ chất rắn trong huyền phự 715%
- Hoạt tớnh húa học dung dịch kiềm
Ba
- Độ ẩm cũn lại 3%
- Cơ cấu ` tỉnh thể
- Hoạt tớnh húa học , phản ứng kiềm
- Rửa bằng nước
- - Tẩy trắng bằng hơi nước
Quỏ trỡnh phõn ly phải cơ giới húa vỡ mỏy lọc ly tõm cõn đảm bảo năng suất cao Giải:
Để phõn biệt hệ lỏng - rắn trong trường hợp chất huyền phự cứng thỡ dựng những mỏy lọc ly tõm kiểu 1-a f! là cú lợi
(1) Số thứ tự thớ nghiệm tương ứng với cỏc đường cong trong hỡnh vẽ 2.]]
Trang 26Theo đầu bài quỏ trỡnh cõn phải cú cơ khớ húa vỡ vậy cần phải chọn những mỏy lọc ly
tõm loại bỏn liờn tục (hạng B) và loại liờn tục (hạng B)
Để tớnh đến sự rửa bó bằng nước và tẩy trắng bằng hơi nước chỳng ta dựng loại mỏy
lọc ly tõm bỏn liờn tục Cơ khớ húa quỏ trỡnh cú thể được đảm bảo bằng cỏch điều khiển tự
động Trong hạng B cú hai nhúm cấu tạo mỏy loc ly tõm: mỏy lọc ly tõm nằm ngang, mỏy lọc ly tõm đứng
Trong số mỏy lọc ly tõm bỏn liờn tục thỡ những mỏy lọc ly tõm ngang là phổ biến hơn cả Vỡ vậy cho nờn chỳng ta chọn mỏy lọc ly tõm nằm ngang >—
Thớ dụ 2.24: Mỏy lọc ly tõm giỏn đoạn kiểu thựng quay cú đường kớnh trong 1.200 mm,
chiều cao 550 mm, bề dày của vỏ thựng 10 mm và khối lượng 120 kg Số lỗ ở vỏ thựng quay theo chiều đứng là 12; đường kớnh lỗ 5 mm Quanh thựng vấn 3 cỏi đai thộp tiết diện mỗi
cdi 15 x 30 mm”, Vật liệu thing 1a thộp co tng sudt pha vd 4500 kg lực/cmẺ Khối lượng vật
chứa 400 kg chiều dài lớp đú 200 mm Tỡm số vũng giới hạn cho phộp của mỏy lọc ly tõm nếu hệ số an toàn sức bền khụng quỏ 5
=> — Giải:
— + —
Đối với loại thếp đó cho, ứng suất phỏ vỡ cho phộp:
4500 9,81 10! 5
Diện tớch tiết diện vỏ thựng quay và đai trừ cỏc lỗ
Kạ = = 8,83 10” Pa
f=55.1-12.1.0,5+3.3.1,5 = 62,5cm? = 625.10 > m? Từ cụng thức (3.10) suy ra lực ly tõm cho phộp cực dai:
CĂ + Cạ = 8,33.107.2 6,2.5.10”Ở = 1,1.10ấN
Tỡm khoảng cỏch từ trọng tõm vỏ thựng hỡnh bỏn vành khăn tới trục quay theo cụng
thức (2.40a)
3 3
R, = —4_|0,61" = 0,61"} _ 9 387m 3 3,14\ 9 617 — 0,617
Dựng phương trỡnh (2.28) thỡ lực ly tõm gõy ra bởi một nửa thựng quay bằng: C,= 0,011.60.0387.Ể = 0,253 n”, N ‹
Khoảng cỏch từ trọng tõm hỡnh bỏn vành khăn vật chứa tới trục quay
3 3
R.=_ # |06 =0 | _ 9 39m
3.3,14|o 6° _— 0,42
Lực ly tõm gõy ra bởi vật chứa cú hỡnh bỏn vành khăn
Cy = 0,11.200.0,32% = 0,697” (N) Lực ly tõm toàn phần:
C, + Cy = 0,253n" + 0,697” = 0,950 n? (N)
Trang 27Trờn đó tỡm thấy lực ly tõm khụng được quỏ 1,1.1Ề N
Vậy số vũng quay cho phộp của mỏy lọc ly tõm: n= 1,1.1ỉ
0,950 = 1070 vũng/phỳt = 17,8 vũng/s
Thớ dụ 2.25: Xỏc định năng suất tớnh bằng giờ (tớnh theo cung cấp) của mỏy ly tõn
lắng tự động AOT - 800 dựng để lắng huyền phự nước hydroxyde manganốse
Khối lượng riờng cỏc phần tử ứ = 2525 kg /m” Nhiệt độ huyền phự 30° Đường kớnh tố
thiểu của hạt là 3 Đặc tớnh mỏy ly tõm đường kớnh thựng quay 800 mm Chiều dài thựng quay 400 mm Đường kớnh vành mộp 570 mm, số vũng quay 1200 vong/phut Chu ky lar
việc: 20 phỳt: 18 phỳt - vận chuyển huyền phự: 2 phỳt - thỏo bó
Giải: Xỏc định năng suất theo cụng thức (2.42):
2 œ2 l
Veig = 23,5;.L n - Tễ đạc k
Tỡm tốc độ lắng của cỏc hạt theo cụng thức Stốc:
Qe \g d — 2 _ — 0, = ( — ỉ8 _ 3”(2525 — 1000)9,81 = 0,935 ~° m/s 184, 1012.18.0,8.103
Độ nhớt của nước 30°C bằng 0,8ep = 0,8.10 3 Pa„s
Xỏc định vận tốc lắng dưới tỏc dụng của lực ly tõm:
2- â= “99? - 0a, Ăọ~5, 0/285 1200” _ „2a 9-33, 900 900 Thử lại chế độ lắng: -3 =6 3 Re = “He _ 4,26 ”.3.10 5,103 _ 16.1072 Me 0,8.10°9 Tức là chế độ chảy dũng Tiếp đú chỳng ta tỡm: k=18 = 0,9 20
Ta lay 7 = 0,45 thi nang suất mỏy ly tõm là:
Vgiy = 25,3 0,4ừ 0,4 1200” 0,288” 0,925 105 0,9 = 4,46 mŠ/h
Thớ dụ 2.26: Xỏc định năng suất cú thể đảm bảo được của ly tõm siờu tốc CTO - 150 cú 3 cỏnh, dựng để làm sạch đầu khoỏng sản Khối lượng riờng của đầu ứ = 900 kg / mẺ Độ nhớt đầu ở nhiệt độ ly tõm 3 cp Khối lượng riờng cỏc hạt rắn ứ = 1400 kgm" Duong kinh
của hat lu Đặc tớnh kỹ thuật mỏy ly tõm! đường kớnh trong của thựng quay 150 mm; đường kớnh của bộ phận nhập liệu 50 mm; chiờu dài thựng quay 750 mm sộ vũng quay 13.000 vũng/phỳt
Trang 28Giải:
Xỏc định năng suất theo cụng thức (2.34) Vỡ cỏc hạt rất nhỏ nờn chế độ lắng của chỳng
chắc chắn sẽ là chế độ chảy dũng Dựng cụng thức Stốc để thử lại chế độ lắng:
2 dˆ@ — 2 — _ 0 = (2 — ỉc)Đ _ 1°(1400 — 900)9,81 _ 9,06 10 184, 1012.18.3.10 3 8 m/s
Tốc độ lắng dưới tỏc dụng của lực ly tõm:
œ = œ¿¿† = 9,06 10”, 4700 = 4,26 10 ' m/s Trong đú: nˆ.rọ 13.108 0,025 _ - f = 900 = PE? 900 = 4700, rọ - Bỏn kớnh của ống đổ vật liệu hỡnh trục, bằng 0,025 m Thử lại chế độ lắng: œđ2._ 426.1.90 _ 1,42 Be 10*- 10°.3.1073 qof Re =
Tỡm thể tớch hứu ớch của thựng quay ly tõm:
V, = F.L = 0,785 (D? — D?)L = 0,785(0,15" — 0,052) 0,75 = 0,0118mẺ Chiều sõu của dũng vật liệu trong thựng
_D-D¿_ 0,15- 0,05 2 h = 0,05m Vậy: V Vv< đẽL sgọo = 4.26 0,0118 h 10* 0,05 3600 = 0,368m°/h - _ Thử lại chế độ dũng của vật liệu trong thựng quay ly tam:
on TIP u RenoT — F 10',0,0157 V — 9,368 _ 1,05 m/s 3600 104
(3) Cỏc mỏy ly tõm, sỏch thống kờ - Sổ tay túm tắt - Nhà in chế tạo mỏy quốc gia 1956
Trang 29F = 0,785 (D” — D2) = 0,785 (0,15" — 0,05) = 0,0157m2 Đối với mỏy ly tõm cú 3 cỏnh:
4x(D”- D3) _ x(D?~ D?) 4zD+6h) xD+6h F dạ = 4n = 3,14(0,157~ 0,05) _ 0,0815m 3,14 0,15 + 6 + 0,05 Ryop = 210067 0,0815 900 _ 164 — 359 3.1073 Tức là chế độ chảy dũng
Thớ dụ 2.27: Chọn kiểu mỏy lọc dựng để lọc keo axit xilic và xỏc định số mỏy cần thiết
dựa theo nhứng số :iệu sau đõy:
1) Nồng độ ban đầu của pha rắn trong huyền phự 4,7%; tỷ trọng huyền phự 1,4
2) Nhiệm vụ trong một ngày đờm: 9 tấn bó ướt
3) Bó phải cú độ ẩm ớt nhất, bởi vỡ sau đú cần đem sấy (trong mỏy sấy chõn khụng)
4) Bóọ vụ định hỡnh, khú lọc
Thớ nghiệm sơ bộ lọc keo bằng mỏy lọc hỳt (mỏy lọc chõn khụng) và bằng mỏy èy tõm cho biết nhứng kết quả trong bảng 2.5
Bảng 2.5
Đặc tớnh Mỏy lọc hỳt Mỏy ly tam
- Bề mặt lọc 1 m° 0,3 m?
- Bề dày lớp ba 60 mm 30 mm
- Thời gian
a) Lọc 1 giờ 45 phỳt
b) Rửa bằng chất kiềm và nước 2 gid 33 phỳt
c) Tổng cộng 3 giờ 1,3 giờ
- Huyền phự được lọc 170 lớt 108 lớt
- D6 ẩm cũn lại của bó 85% 78%
- Độ chõn khụng 400 mm thủy ngõn
Trang 30
b) Mỏy ly tõm:
Lấy hệ số chứa đõy của thựng quay mỏy ly tõm trong lỳc làm việc ứ = 0,5, chỳng ta cú
thể tớch huyền phự (thể tớch làm việc của thựng quay):
V = 0,785D"Hy = 0,785 0,4” 0,25 0,5 = 0,0157mŠ
Xỏc định ỏp suất lọc trong trường hợp dựng phương phỏp ly tõm theo cụng thức (2.29)
Ap = 2 MRn’ _ 3.14°.0,0157 1100 0,2 800°
900F 900 0,3
Do đú ỏp suất lọc dựng mỏy ly tõm lớn gấp rưỡởi ỏp suất lọc dựng mỏy lọc hỳt
2) Xỏc định năng suất riờng:
a) Mỏy lọc hỳt
Lọc 170 lớt huyền phự với nụng độ ban đầu 4,7% như thế cú nghĩa là thu được chất keo,
tớnh theo vật chất khụ:
G = 0,170 1100 0,047 = 8,8 kg
= 8.1.10' Pa
Thời gian cả quỏ trỡnh trong 3 giờ (khụng tớnh thời gian thỏo) do đú năng suất riờng:
F.r 3.1
Tớnh theo keo ướt (với độ ẩm 85%)
2,94 = 19,5 kg keo ướt/m^h 0,15
b) Mỏy ly tõm:
Lọc 108 lớt huyền phự thỡ thu được một số bó, tớnh theo vật chất khụ là: G = 0,108 1400 0,047 = 5,54 kg
Tương ứng cú năng suất riờng: G 5,54
F.r 0,3.1,3
Tớnh theo keo ướt (với độ ẩm 78%):
= 14,3 keo khụ/m^h
14,3 ~ @5 kg keo ướt/m^h 0,22
3) Chỳng ta hóy đối chiếu xem cần lấy đi một lượng nước nhiều hơn bao nhiờu lỳc sấy
keo ướt sơu khi lọc hỳt so uới heo được ộp trong mỏy ly tõm
Độ ẩm của bó trong mỏy lọc hỳt 8ð% và trong mỏy ly tõm 78%, do đú may ly tam tỏch được một lượng nước nhiều hơn mỏy lọc hỳt là 2120 kg:
1000 _ 1000 _ 2120 kg nước/kg keo khụ
0,15 0,22
Đối chiếu số liệu thớ nghiệm và tớnh toỏn vẽ lọc keo cú thể nhận thấy như sau:
Trang 31Mỏy ly tõm trong khi làm việc với ỏp suất lọc bằng 8110 = 1,6 lần lớn hơn và vw
‹ 5.15.16"
chiều dày lớp bó thi lai it hon hai [An so với trường hợp dựng mỏy lọc hỳt thỡ cho một nity suất bằng 14,3 = ử nhiều hơn mỏy lọc hỳt nếu tớnh theo keo khú; tớnh theo bó ướt thỡ năng suất mỏy ly tõm nhiều hơn Š5_ ~ 3,3 lần
19,5
So sỏnh với mỏy lọc hỳt thỡ mỏy lọc ly tõm cho độ ẩm cũn lại ớt hơn và cũn làm n nhàng cụng việc của mỏy sấy, và mỏy sấy khỏi phải làm bốc hơi 2,12 tấn nước tớnh and
một tấn keo khụ
Với năng suất ngày đờm 9 tấn keo cú độ ẩm 78% và chỉ phi riờng hơi núng dựng vài
việc sấy bằng 1,5 kg/kg nước bốc bơi thỡ tiết kiệm được một lượng hơi trong ngày đờm là;
D=9.0,22 2,12 1,5 = 6,3 tấn
ˆ
Mỏy ly tõm cú năng suất riờng lớn, độ ẩm cũm-lại trong bó ớt và sau đú vỡ vấn đề in kiệm hơi dựng vào việc sấy keo, nờn bắt buộc trong trường hợp này tốt hơn hết là phải dựng
mỏy ly tõm, mặc đầu nú rất đắt :
4) Xỏc định sơ bộ số mỏy ly tõm cần thiết để hoàn thành nhiệm 0uụ một ngày đờm (ỡ tấn keo ướt)
Với nhiệm vụ to lớn như vậy, chỳng ta dựng mỏy ly tõm tỏc dụng bỏn liờn tục, thỏo
bó bằng bộ phận cơ khớ và điều khiển tự động Theo sỏch thống kờ chỳng ta chọn mỏy lọc ly tõm nằm ngang cú nhứng đặc tớnh như sau: D = 1600 mm; H = 700 nỡm; n = 500 vũng/phỳt dung tớch ðO lit
Bề mặt lọc của mỏy ly tõm đú:
F = 3,14 1,6.0,7 = 3,5 m”
Áp suất lọc tớnh theo cúng thức (2.29):
Ap = 3:14.0,5 1100 0,8 500” = 34,6 10* Pa
3,5 900
Do đú: mỏy ly tõm cụng nghiệp cho ỏp suất lọc bằng 34,6 _ 4 lần lớn hơn mỏy ly tõm hớ nghiệm
Phỏng chừng năng suất mỏy lọc tỷ lệ với VAp, do đú cú thể tăng năng suất riờng của
tỏy ly tõm gần 2 lần nghĩa là tăng tới 65 x 2 = 130 kg keo ẩm/mŸh,
Vỡ lọc và rửa bó chiếm gần 75% số thời gian làm việc chung của mỏy ly tõm tỏc dụng
ỏn liờn tục cho nờn năng suất trung bỡnh của nú bằng 130 x 0,75 = 97 kg / m”h
Do đú năng suất của một mỏy èy tõm là 97 3,5 20 = 6800 kg bó ướt trong một ngày
>m Nếu tớnh mỗi ngày đờm mỏy làm việc 20 giờ
Trang 32900 6800
Để đảm bảo năng suất mỗi ngày đờm đó cho, cần sử dụng = 1,32 tức là 2 mỏy ly
tõm, và để dự trứ, cần 3 mỏy
TẦNG SễI
Thớ dụ 2.28: Trong thiết bị tõng sụi cú cỏc hạt silicagel, cú thành phần và kớch thước
như sau: * CG hat: -2,0 + 1,5 -1,5 + 1,0 -1,0 + 0,5 -0,5 + 0,5 * Thành phần % (khối lượng) 43 28 17 12
Khối lượng riờng xốp của silicagel ứn = 650 kg/m’; khối lượng riờng của hạt
p = 1100 kg/m’ Nhiệt độ khụng khớ 150”C Hệ số tầng sụi là k,, = 1,6
_ Xỏc định vận tốc tới hạn và vận tốc thực (ở khoảng trống giữa cỏc hạt) của khụng khớ
Giải:
Xỏc định đại lượng chuẩn số Ar, theo hỡnh 2.8 tỡm giỏ trị Lyy, tương ứng Với mục
đớch đú ta xỏc định đường kớnh tương đương của hạt silicagel - Đường kớnh trung bỡnh của từng thành phần:
dị = 2+1,5 175mm dy = 1,5+ 1,0 _ 1,25 mm
d, = 10+ 5 _ 975mm dạ = 05 + 0,25 _ 9 37mm
_ 3 2
Khi đú đường kớnh tương đương xỏc định theo cụng thức (2.51)
d, = lis : => 1,0 mm
= 0,43 + 0,28 + 0,17 + 0,12 qd; 1,75 1,25 0,75 0,37
Độ nhớt của khụng khớ ở nhiệt độ 150°C (xem hỡnh VI)
“= 0,0249 = 0,024.10 3Pa.s
Khối lượng riờng của khụng khớ:
Trang 33Ar = 1,565.16 tuong ung vội Ly, = 3.10 ấ Từ đú:
Ly Map —2 r3
2y, =5 Ykp c2 -ð — 3 /3.10 ^.0,024.10 3.1,1.10°.981 = 0,224 mis po 0,838
Xỏc định vận tốc làm việc của khụng khớ:
wo=K,, Ox, = 1,6 0224 = 0,358 m/s
Xỏc định độ xốp tõng sụi khi K,, = 1,6
Ly = Ky Lyyp = 1,6”.3.10 2= 1,23.10 1
Theo hỡnh 2.8 khi Ly = 1,23.10 è và Ar = 1,565.10
e = 0,47
Vận tốc thực của khụng khớ ở khoảng giữa cỏc hạt: œ„ = œ /c = 0,762m/s
Thi du 2.29: Theo số liệu của thớ dụ trờn xỏc định kớch thước và sức cản thủy lực của
thiết bị Năng suất 2,5 t/h silicagel, thời gian lưu trong thiết bị là: Tạ = 10 phỳt Lưu lượng khớ ở điều kiện làm việc 4300m /h Tiết diện ngang của lưới là 0,015 đường kớnh lỗ là 0,8 mm; chiều dài lưới 2 ram
Giải: 1 Xỏc định đường kớnh thiết bị:
Lưu lượng khụng khớ trong 1 s:
V = 4300/3600 = 1,195 mỀ/s
Tiết diện ngang của thiết bị:
dS = V/m = 1,195/0,358 = 3,34 m”
Đường kớnh thiết bị:
b=4:5~4:3.34_ 2g
2 Xỏc định chiều cao lớp hat trong thiết bị Khối lượng silicagel trong thiết bị:
_ 2500.10 60
M=L.r = 417kg
Thể tớch khối silicagel khụng chuyển động: V = M/pH = 417/650 = 0,642 m° Chiều cao lớp silicagel khụng chuyển động:
họ = V./8 = 0,642/3,34 = 0,192m Độ xốp lớp silicagel khụng chuyển động:
Trang 34(,=1=đH~ị_ 65 - oxi P 1100 Chiều cao lớp tầng sụi khi K„ =
he — 1— 0,41
l—e 1 — 0,74
3 Tớnh trở lực thủy động của thiết bị sức cản của lộp hat
Ap, = p(1 —epsilon)gh, = 1100(1 — 0,41)9,81 0,192 = 1200 Pa Vận tốc khớ ở lỗ lưới khi ứ = 0,015
œ„ = œ (ứ = 0,358/0,01ð = 23,9 m/s
0,192 = 0,214m
Với đường kớnh 18 ludi a, = 0,0008m
Chiều dày lưới: 5 = 0,002m
Tỷ số d,/ổ = 0,4 Theo hỡnh 2.7 tỡm C = 0,63 Sức cản của lưới: 0,ð03 23,9” 0,835(1 — 0,018) 0,63? App = = 605 Pa Sức cản của thiết bị: Ap = Ap, + Ap, = 1200 + 605 = 1805 Pa
Thi du 2.30: Xỏc định đường kớnh hạt cỏt thạch anh hỡnh cầu cú khối lượng riờng 2640 kg/m" Cỏt này bắt đầu chuyển động sang trạng thỏi tầng sụi khi vận tốc dũng khớ là 1 m/s và nhiệt độ là 20°C
Giải:
Đường kớnh hạt cỏt hỡnh ẩầu xỏc định từ chuẩn số Ar, Xỏc định chuẩn số Ly, : 3 2 Ly up = kp Po _ 1” 1.205 = 3.14 “c:EP 0 718.981 26401073 Ở đõy: ức = 1,293 273 = 1 205kg 293 / m3 H, = 0,01810° Pa.s
Theo hỡnh 2.8 vội Ly,, = 3,14 tương ứng với Ar = 9.10°
Xỏc định đường kớnh hạt cầu:
Trang 352 Ar -4 =8 š He =n | Sid 1s? 1 - 10 ấ 00081: P-P.-E 2640 1,205 9,81
Thớ dụ 2.31: Trong lớp tầng sụi chứa 1000 kg vật liệu rắn; lưu lượng vật liệu qua lớp: tầng sụi (vận tốc nhập liệu và thỏo liệu) là 4000 kg/h Xỏc định:
1 Bao nhiờu % vật liệu cú thời gian lưu lại trong lớp tầng sụi lớn hơn thời gian lư
trung bỡnh của vật liệu
2 Cõn bao nhiờu lớp tầng sụi lắp nối tiếp để số hạt cú thời gian lưu ớt hơn thời gian
lưu trung bỡnh trong một lớp tầng sụi khụng vượt quỏ 10%
- Giải:
Xỏc định thời gian lưu trung bỡnh của vật liệu trong một lớp tầng sụi khi M = 1000kg,
L = 4000 kg/h
1, me Bm 1000 1h, 0005
L 4000 4
Xỏc định số % vật liệu cú thời gian lưu trong một Idộp tang sội tr = 1, =e goths 9 209/900 =e"! = 0,368
Nhu vậy chỉ cú 37% vật liệu nằm trong lớp tàng sụi lõu hơn lỗ phỳt, cú nghĩa là số vật liệu nằm trong lớp tầng sụi ớt hơn lỗ phỳt là:
1 — xị = 0,63; tức là 63%
Để xỏc định số lớp tầng sụi mắc nối tiếp ta xỏc định theo cụng thức (2.59) đối với thiết
bị cú 2, 3 v.v lớp tầng sụi mà số phần trăm vật liệu cú thời gian lưu lượng nhỏ hơn +ạ a) Để cho thiết bị 2 lớp tầng sụi:
_ _- 800 ~
xo = (1+ =e wie oa 1 + 200) ae! a _2_ To 900 2,48 = 0,786
: 1—- xo = 0,264
Như vậy trong thiết bị cú hai lớp tầng sụi 26% số vật liệu để cú thời gian lưu ớt hơn
15 phỳt
b Để cho thiết bị 3 lớp tầng sụi:
2 2 - _ 800 - trẻ E] e2 |ị + 900 „ 1/900] [BE ~ 2,5 _ 9,92 T 2!\Fo 900 2!1900 2,718 1 — xạ = 0,08
Như vậy trong thiết bị cú 3 lúp tầng sụi chỉ cú 8% số vật liệu lưu lại trong lớp tầng sụi ớt hơn 1 phỳt Như vậy thiết bị cú 3 lớp tầng đạt được yờu cầu đề ra
Thời gian lưu trung bỡnh của vật liệu trong thiết bị cú 3 lúo tang sti
_ 3M _ 3000 _ 3
Tựp = —— = — = —h = 45 phit
P-L 4000 4
Trang 36So sỏnh thiết bị cú 3 lớp tầng sụi và thiết bị cú một lớp tầng sụi cú cựng dung tớch chứa 3000 kg vật liệu ta thấy:
_—— ~- Thời gian lưu trung bỡnh của vật liệu trong thiết bị 1 lớp tầng Sụi:
Typ = 3000 = By = 4ừ phỳt
4000 4
- Số phần trăm vật liệu cú thời gian lưu trong lớp tầng sụi ớt hơn 15 phỳt là:
1—e “““=1—e 1545 — 0285 tức là 28,5%
Như vậy ta thấy thiết bị cú 3 lớp tầng sụi ưu điểm hơn loại cú 1 tầng sụi vỡ cú số phần
trăm vật liệu lưu lại ớt hơn 15 phỳt ớt hơn so với loại cú 1 tầng sụi
KHUẤY TRỘN TRONG MễI TRƯỜNG LỎNG
Thớ dụ 2.32: Khuấy trộn hỗn hợp axit (khối lượng riờng 1600 kg/mŠ độ nhút 2.102
Pa.s) trong thiết bị (đường kớnh 1200 mm, chiều cao 1500 mm), đổ đầy 0,75 thể tớch Thiết
bị cỏnh khuấy chong chúng, cú số vũng quay 3,5 v/s (hỡnh 2.11) Xỏc định cụng suất cần
thiết của mộtg — — —
Lời giải: Xỏc định đường kớnh cỏnh khuấy tiờu chuẩn:
d = D/3 = 1,2/3 = 0,4m Xỏc định chế độ khuấy theo cụng thức (2.60): _ F2
“Re =/ỉ.n.đ” _ 1600.8,5.0,4 _ x„sọo ——llt
, 20.103 yy
Chế độ chảy - chảy rối ee eo x
Xỏc định giỏ trị chuẩn số cụng suất theo đồ thị = (ey
(hinh VID): |4l=E—=-ọ4 “
Ky = 0,27 os po
Tớnh cụng suất khuấy theo phương trỡnh (2.61):
3 5 Hỡnh 2.12 (Cho thớ dụ 2.33)
N, = Ky.p.n.d P N
= 0,27.1600 3,8 0,4° = 200 W = 0,2 KW
Cụng suất khởi động mụtơ thường gấp 2 + 3 lần cụng suất làm việc: N = 2N, = 0,4 KW
Xỏc định cụng suất mộ to khi 7 = 0,95 và lấy dự trứ cụng suất là 20% 0,4 1,2
0,75
Thớ dụ 2.33: Cỏnh khuấy tuốc bin cỏnh hở cú 6 cỏuh quay với 240 vong/phut bởi động _cœơứ cú cụng suất 16,5 KW dựng để khuấy hỗn hợp phản ứng (o = 1200 kg/m? ie = 1,6 Pas)
trong bỡnh chứa đường kớnh 1630 ram cú tấm chặn
Ny = = 0,5 KW
Trang 37Hỏi đường kớnh cần thiết của cỏnh khuấy là bao nhiờu? Giải:
Vỡ cường độ khuấy mónh liệt nờn ta coi chế độ khuấy là chế độ chảy rối Theo phụ lục tỡm được Ky = 6,9 Theo cụng thức (2.61) a=? N_ S5 j 16510 _ 5V 3210.10đ = 0,5m Ky p.n° 6,9.1,2.10 4° Kiểm tra tỉ số D/d D/d = 1,63/0,5 = 3,26
Thớ dụ 2.34: Kết quả lý thuyết và thực nghiệm chỉ ra rằng cụng suất khuấy chất lỏng (N) phụ thuộc vào độ nhớt (2) và khối lượng riờng (2) của chất lỏng; gia tốc rơi tu do (g), số vũng quay (n) và đường kớnh cỏnh khuấy (đụ) và cỏc đại lượng hỡnh học (đường kớnh
thiết bị, chiều cao mức chất lỏng, khoảng cỏch từ đỏy thiết bị tới cỏch khuấy) Yờu cõu tỡm raối quan hệ chuẩn số tổng quỏt tới tất cả cỏc đại lượng nờu trờn
Lời giải:
_Đối với hệ đồng dạng hỡnh học sự phụ thuộc cỏc đại lượng được viết dưới dang sau:
N = f(4, p, g, n, d,,) (a)
(a) Theo định lý và sự phụ thuộc trờn cú thể biểu diễn dưới dạng sau:
ỉŒr, 22, Z3) = O
hay: — zỊ = fŒrz, 73)
Trong đú: z, z;, 7z những ẩn số khụng thứ nguyờn (chuẩn số đồng dạng)
Giả sử rằng mối quan hệ của cỏc biến số trờn cú thể viết dưới dạng phương trỡnh số
mũ từ phương trỡnh (a)
[N1 = CI]Ÿ(21”Igl°In]°I4,„]Ÿ (b)
Sau đú ta thay cỏc thứ nguyờn tương ứng, thu được phương trỡnh thứ nguyờn như sau:
2 a b 2 e
kem |—cœ,|*ứ| |kứ| |m A [mj (c)
3 2
3” m.s m s S
Cõn bằng thứ nguyờn cựng dạng ở vế trỏi và vế phải ta cú hệ phương trỡnh: a+b=1(d)
a+2c+e=3
a+3b-c—-f=-2
Hệ phương trỡnh bất định (d) cú thể giải được nếu ta cho trước giỏ trị của 2 trong 5 Ẩn số Vỡ vậy số lời giải sẽ là tổng số lần việc kết hợp cho trước 2 trong 5 ẩn số trờn hay là:
Trang 38on >
cf =2-*=10
1
Như vậy ta cú cỏc phương ỏn cho trước như sau:
t9
ab ac ac af be be bf
ce cf ef
Phõn tớch hệ phương trỡnh (d) ta thấy nếu cho trước giỏ trị hai dai lugng a va b thi hộ „ương trỡnh trờn sẽ khụng giải được, do vậy ta chỉ cũn lại 9 lời giải
* Giải hệ phương trỡnh (d) nếu cho truộc a va c Ta cú: b= l-a
e=3-a-2c f=5-2a-c
Giải phương trỡnh b với giỏ trị đó biết của b, e, f
N= Cu p! ~ Agen — 8 — 2eq5 ~ 2a — e Nhúm cỏc đại lượng cú cựng số mỳ ta cú: -a = N _ olen n’ dy 2n dị , g Hay: Ky = CRe, “Fr, “
Như vậy ta thu được mối quan hệ chuẩn số khụng thứ nguyờn biểu diễn mối quan hệ
cỏc biến số trờn
* Tương tự ta cú: nếu cho trước:
- b và c ta thu duge Ky Re, = C Re? Fr,°
bị) * ans
- a và œ ta thu được Ky Fr, = C*.Ga "tr?
- b và c ta thu được Kạy Re,.Fr,=C.Ga””.Frệ”
- e và e ta thu được Ky Re} =C Ga” Re)
a
5 Fry f
- a và f ta thu được ly Fr, =C Fr,
Re,
b
3 Re, f
- b và f ta thu duge Ky Re,.Fry=C.|—=| Frf
Trang 39
- â và f ta thu được RE Re: = C2, Re Fre
e
Fre
-e va f ta thu duge Ki Re! Fr = CỔ, =| Gaf le Ss
Nhu vay dộ diộn tả quỏ trỡnh khuấy chất lỏng ta cú thể sử dụng một trong 9 phương rỡnh chuẩn số trờn
Sự khỏc nhau của cỏc phương trỡnh trờn đặc trưng bởi cỏc đại lượng (ở đõy là cỏc đại
Tợng cho trước) xỏc định hiện tượng và nằm trong cỏc chuẩn số Cỏc phương trỡnh trờn
ều cú thể chuyển đổi từ phương trỡnh này sang phương trỡnh khỏc vỡ chỳng đều nằm trong +ối quan hệ của phương trỡnh chung
Việc chọn phương trỡnh này hay phương trỡnh khỏc phụ thuộc vào sự thuận tiện khi
ớnh hay làm thớ nghiệm Giỏ trị đại lượng hằng số C và cỏc số mũ được xỏc định bằng thực
- Thớ dụ 2.35: Trong nồi phản ứng (hỡnh 2.13) ường kớnh 1000 mm được đổ đầy lờn chiều cao
000 mm một chất lỏng phản ứng cú độ nhớt 50cp, khối lượng riờng 1200kg/cmŠ Cần đảm bảo
thõn phối đều nhứng hạt xỳc tỏc rắn cú đường
ớnh tối đa 1,3 mm và cú khối lượng riờng
!450kg/mẺ theo tỷ lệ R : L = 1:4 (theo khối lượng)
Hỏi sử dụng loại cỏnh khuấy nào là hợp lý:
ỏnh khuấy kiểu chong chúng cú 3 cỏnh (hỡnh
.14a) với tỷ số bước là 1 hay cỏnh khuấy tuốc_ in (hỡnh 2.14a) kớn cú 8 cỏnh Giải: Hỡnh 2.13 (Cho thớ dụ 2.35)
1 Xỏc định đường kớnh cỏnh khuấy tiờu chuẩn:
d, = (0,25 + 0,3) = (0,25 + 0,3)d = 0,3 (m)
2 Xỏc định chuẩn số Re:
Re, = C.GS.S,.G™ G3
Trong phuong trinh dộ:
C k |
m n
Sỏnh khuấy chong chúng 0,105 0,6 0,8
0,4 1,9
2ỏnh khuấy tuốc bin 0,25 0,57 0,37
Trang 40”—=^———=204
Pe 1ứ2.10°
du 13.1073 -3
G, == SY: =4,3310
dụ 3.10”
Xỏc định Re và số vũng quay của cỏnh khuấy chong chúng:
Re, = 0,105 Ga°đ, sĩ”, G34 Gÿ”
= 1,05.107! 1,7°* 10%? 2,04%* 4,39°4 107? 3.339 = 451 10°
3 ơ1
n, = Re, = —# = 4:51.10 15.10 " _ 6 96v/s = 376V/ ph
p2 ô1,2 10° 3” 10°”
Xỏc định Re va số vũng quay của cỏnh khuấy tuốc bin:
0,57 ô0,37 0,33 1,15 Re, = 0,25 Ga ` So Ga ° Gp 0 = 2,5.107! 1,7°57 1099 2.04 37 4/3993 197%? 3 3315 = 2.85 10° 3 -1 an, = Re, = —#_ = 2:85.10°.1,5.107" _ 3 9g ys = 238v/ph paz 1,2 10° 3” 10°” 3 Xỏc định vận tốc khuấy:
Từ đồ thị Kụ = f(Re) xỏc định: đối với cỏch khuấy chong chúng Ey = 0,32, cỏnh khuấy
tudc bin Ky = 1,3 (wỡ
Hỡnh 2.14 (Cho thi du 2,35 va 2,36)