Контрольная работа по "Технологии"

Т₀ =273,15 – температура начала отсчета, К;

Т – температура среды, К.  

Плотность воздуха  равна:

По номограмме [2, с. 557] определяем вязкость воздуха:

μ = 0,024*10^-3 Па*с

4. Расчет первой  критической скорости

При этой скорости гидравлическое сопротивление слоя становится равным весу твердых частиц, слой приобретает текучесть и  переходит в псевдоожиженное состояние 

Критерий Архимеда рассчитывается по формуле

Где Аr – критерий Архимеда;

d_экв – эквивалентный диаметр, м;

ρ_ч – кажущаяся плотность частиц, кг/м³ ;

ρ – плотность среды, кг/м³;

g =9,81 – ускорение свободного падения, м/с²;

μ – вязкость среды, Па*с.

Рассчитаем значение критерия Архимеда для различных значений эквивалентного диаметра:

По данным значениям  критерия Архимеда находим первое критическое значение критерия Рейнольдса:

Данная  формула удобна при  расчете критерия Рейнольдса, если порозность слоя зернистого материала  равна ~ 0.4

Re_кр1 – первое критическое значение критерия Рейнольдса;

Ar – критерий Архимеда. 

Рассчитаем первое критическое значение критерия Рейнольдса:

10,86 

По рассчитанному значению критерия Рейнольдса рассчитывают значение первой критической скорости – начало псевдоожижения:

    Где w_кр1 – первая критическая скорость, м/с;

    μ – вязкость среды, Па*с;

    Re_кр1 – первое критическое значение критерия Рейнольдса;

    d_экв – эквивалентный диаметр, м;

    ρ – плотность среды, кг/м³. 

Рассчитаем значения первой критической скорости:

     

     м/с 

5. Расчет второй  критической скорости 

    Вторая  критическая скорость (конец псевдоожижения) рассчитывается аналогично, в выражении  для критерия Архимеда и критической скорости, вместо эквивалентного диаметра берётся минимальный, поскольку именно мелкие частицы первыми начинают уноситься из слоя. Значение минимального диаметра d_min = 0.25 мм. Критерий Рейнольдса для определения скорости свободного витания частиц рассчитывают по 

Где Re_кр2 – второе критическое значение критерия Рейнольдса;

Ar – критерий Архимеда для минимального диаметра.

Где d_min – диаметр самой маленькой частицы 0,25мм

ρ_ч – кажущаяся плотность частиц, кг/м³ ;

ρ – плотность среды, кг/м³;

g =9,81 – ускорение свободного падения, м/с²;

μ – вязкость среды, Па*с.

Аr – критерий Архимеда 

Где w_кр2– вторая критическая скорость, м/с;

μ – вязкость среды, Па*с;

Re_кр2 – второе критическое значение критерия Рейнольдса;

d_экв – эквивалентный диаметр, м;

ρ – плотность среды, кг/м³. 

Критерий Архимеда для минимального диаметра частиц равен:

Критерий Рейнольдса равен

Вторая критическая  скорость равна

м/с 

6. Расчет рабочей скорости псевдоожижения 

Используя известные значения числа псевдоожижения К_w = 3,8 и скоростью псевдоожижения  w_пс = 0,28 м/с, найдем рабочую скорость псевдоожижающего агента по формуле:

        

  _{Где Kw-число псевдоожижения}

  W_кр1 – первая критическая скорость 

      w_р = 3,8*0,28 = 1,064 м/с

Границей  существования псевдоожиженного слоя является начало псевдоожижения и начало режима пневмотранспорта: . Найденные нами значения скоростей псевдоожижающего агента НЕ удовлетворяют неравенству:

0,28< 1,064< 1,04

В таком случае мы изменяем число псевдоожижения, примем К_w = 3,6 

w_р=0,28*3,6=1,008 м/с

0,28< 1,008< 1,04

Найденные нами значения скоростей псевдоожижающего агента удовлетворяют неравенству, рабочая скорость равна 1.008 м/с 
 
 
 

7. Определение диаметра  аппарата 

D =

Где S – площадь сечения аппарата, м²

Для этого определим  площадь сечения аппарата

S = V_p/w_p

Где V_p – расход воздуха , м³/ч

w_p – рабочая скорость псевдоожижающего агента, м/с

S =5200/(1,008*3600)=1,433 м²

D =

  Выбираем  ближайшее значение стандартного диаметра D_cтанд.=1.4 м (ГОСТ 9617-76) 

8. Расчёт рабочей скорости, исходя из нового значения диаметра аппарата

Рассчитаем рабочую скорость псевдоожижающего агента, исходя из нового значения диаметра аппарата:

w_p=4V_p/(3600πd²)

где V_p – расход воздуха, м³/ч

d – диаметр аппарата, м

w_p=4*5200/(3600*3.14*1.4²)=0.94 м/с

Рассчитанная  рабочая скорость псевдоожижающего агента из стандартного диаметра аппарата входит в область псевдоожижения.

9. Расчет порозности  псевдоожиженного слоя с учетом рабочей скорости 

Рабочее значение критерия Рейнольдса находят по формуле 

Где Re_раб – рабочее значение критерия Рейнольдса;

W_раб – рабочая скорость, м/с;

d_экв – эквивалентный диаметр, м;

ρ – плотность среды, кг/м³;

μ – вязкость среды, Па*с. 

Рабочее значение Рейнольдса равно:

 

По найденному значению критерия Рейнольдса при рабочей скорости находим значение порозности псевдоожиженного слоя: 

Где ε_п.с. – порозность псевдоожиженного слоя;

Re_раб – критерий Рейнольдса при рабочей скорости;

Ar – критерий Архимеда. 

Рассчитаем порозность:

 

  Порозность  при рабочей скорости больше порозности при первой критической скорости, при которой частички только начинаю отрываться от неподвижного слоя. Это связано тем что частички имеют большую кинетическую энергию и сильнее отталкиваются друг от друга, из за этого образуются большего размера порозни. 
 

10. Определение действительной скорости воздуха в свободном сечении слоя

Действительную  скорость воздуха в свободном  сечении слоя рассчитывают: 

Wд =Wраб/εп.с.                Wд=0,94/0,536=1,753 м/с      Где Wд –действительная скорость воздуха в свободном сечении слоя         Wраб - рабочая скорость воздуха     εп.с.  – порозность псевдоожиженного слоя

 
 

11. Расчет объема, высоты неподвижного слоя, высоты псевдоожиженного слоя

     Масса силикагеля, необходимая для обеспечения  заданных параметров рассчитывается:

M=G*τ0/60

где М – масса  силикагеля, кг;

G – производительность силикагеля, кг/ч;

τ₀ – среднее время пребывания частиц, мин. 

М=6200*76/60=7853 кг 

Объем неподвижного слоя силикагеля рассчитывают

V=M/ρнас

Где V – объём неподвижного слоя, м³;

М – масса  силикагеля, кг;

ρ_нас – насыпная плотность силикагеля, кг/м³. 

Объем неподвижного слоя равен: 

V=7853/650=12,081 м³ 

Высоту неподвижного слоя находят  

h0=V/S

 

Где h₀ – высота неподвижного слоя, м;

V – объём неподвижного слоя, м³;

S – площадь сечения аппарата, м². 

Высота неподвижного слоя равна:

 h₀=4*12,081/(3,14*1,4²)= 7,851 м 

Высота псевдоожиженного слоя рассчитывается:

Где h – высота псевдоожиженного слоя, м;

ε₀ – порозность неподвижного слоя;

ε – порозность псевдоожиженного слоя;

h₀ – высота неподвижного слоя, м. 

Высота псевдоожиженного слоя:

        

Критическая высота сепарационного пространства, h_к, зависит от скорости газа w и диаметра аппарата D и определяется по графику [3, с. 467]. При w_р = 0,94 м/с и D = 1,4 м отношение h_к/D равно 3,2, тогда искомая критическая высота сепарационного пространства будет равной:

        

  

h_k=3,2*1.4=4,48 м

12. Определение высоты  сепарационного пространства

Рекомендуется проектировать сепарационное пространство (h_c) таким образом, чтобы оно было на 20 % ¸ 25 % больше значения критической высоты, следовательно, высота сепарационного пространства будет составлять:

  

  _{где  hc – проектируемая высота сепарационного пространства}

  _{hk – критическая высота сепарационного пространства} 

  h_с = 1,2*4,48 = 5,38 м

13. Расчет высоты  установки входного  штуцера

Высота установки  входного штуцера циклона рассчитывается

ha = h+hc