Сабақ соңында студент қабілетті болады
Бөлшектердің сұйықтықпен айналу жолдары
жүктеу/скачать 231,13 Kb.
|
КАЗ методические рекомендации ПТЛ ТФП 2022 (копия)
| Бөлшектердің сұйықтықпен айналу жолдары
Араластыру кезінде гетерогенді масса алмасу жағдайында сұйықтық қатты фазаның бөлшектерін әртүрлі тәсілдермен айналып өтеді. Тікелей ағын. Сұйықтық қозғалғанда пайда болады қатты фазаның қозғалмайтын бөлшектері арасында. Жылдамдық бұл әдістегі ағындар сұйықтықтың қозғалу жылдамдығына байланысты. Гравитациялық ағын. Бөлшектер құлаған кезде пайда болады қозғалатын сұйықтықтағы қатты фаза. Табиғи айналым. Ол сұйықтық пен қатты фазаның тығыздығының айырмашылығына байланысты жүзеге асырылады. Инерциялық ағын. Сұйықтық ағыны немесе ағыны бағытын өзгерткен және сол сұйықтықта Инерция әсерінен белгілі бір жылдамдықпен қозғалатын қатты бөлшектер қозғалыс бағытын өзгерте алмайтын жағдайларда Инерция күштерінің әсерінен пайда болады. Бұл әдістегі бөлшектердің айналу жылдамдығы ең үлкен болады, ал қатты фазалық бөлшектердегі диффузиялық шекара қабатының қалыңдығы минималды болады. Нақты жағдайда масса алмасу айналудың бірнеше тәсілдерінің қатысуымен жүреді. Ең қолайлы жағдайлар гравитациялық және инерциялық айналу әдістерімен жасалады. Процестің гидродинамикалық режимі тек айналу әдісімен ғана емес, сонымен қатар сұйықтық ағынының жылдамдығымен де байланысты. Сұйықтықтың ламинарлы қозғалысы кезінде конвективті диффузия жылдамдығы тек ағынның қозғалыс бағытында артады және молекулалық тұтқырлыққа байланысты. Турбулентті (құйынды) ағынмен масса беру ағынның көлденең бағытында да жүзеге асырылуы мүмкін және масса беру жылдамдығы молекулалық тұтқырлыққа тәуелді емес. Сонымен қатар, араластыру реактордағы сұйықтық қабаттарын жылжытуға мүмкіндік береді, концентрация айырмашылығы артады және сұйық ортадағы молекулалық диффузия конвективті және турбулентті масса тасымалымен ауыстырылады. Қарқынды масса алмасу ерудің тез аяқталуына ықпал етеді. Біртекті жүйелерді механикалық қоспалардан тазарту, әдетте, сұйықтықты өткізетін және қатты заттарды ұстайтын кеуекті қалқалар арқылы сүзу арқылы жүзеге асырылады. Сүзу процесінің қозғаушы күші сүзгі қалқасының екі жағындағы қысым айырмашылығы болып табылады, ол пайда болған шөгінді қабаты мен сүзгі қалқасы арқылы өткен кезде сүзгі ағынының кедергісіне сәйкес келеді. Бұл қысым айырмашылығын әртүрлі тәсілдермен жасауға болады: -сұйықтық бағанының массасы; -сұйық сорғылармен айдау; -сығылған газдың артық қысымы; -сүзгі бөлігінің астындағы кеңістікті вакуумдау; - орталықтан тепкіш күштің көмегімен. Аралық тесіктердегі сұйықтықтың қысымы ламинарлы және сұйықтық бірдей қима мен ұзындықтағы көптеген капиллярлар арқылы өтеді деп есептесек, сүзу процесіне әсер ететін жеке факторлар арасындағы байланысты Пуазель теңдеуімен көрсетуге болады: V = F z π r 4 ΔP τ / (7.10) 8 η l мұндағы V-ағып жатқан сұйықтықтың көлемі, м3; F-сүзгі беті, м2; z-1 м2 капиллярлар саны; r-капиллярлардың орташа радиусы, м; ¡P-сүзгі бөлігінің екі жағындағы қысым айырмашылығы, H/м2; τ-сүзу уақыты, с; - фильтраттың абсолютті тұтқырлығы, h с / м2; l-капиллярлардың орташа ұзындығы, м. Пуазель теңдеуінен сүзу жылдамдығын алу оңай. Теңдеудің оң жағындағы бөлгіш сүзгінің сұйықтықтың өтуіне кедергісін білдіреді, бұл тұнба мен сүзгі материалының кедергісінің қосындысы. Әдетте, соңғысының кедергісі жауын-шашынға төзімділікпен салыстырғанда аз және оны елемеуге болады. Осылайша, сүзу жылдамдығы, яғни уақыт бірлігіндегі аудан бірлігіне шаққандағы сүзгі мөлшері қысым айырмашылығына тура пропорционал және тұнба кедергісіне кері пропорционал. Сүзу процесіне әсер ететін көптеген факторлардың ішінде мыналарды бөліп көрсетуге болады: Сүзгі қалқасының қасиеттері (бетінің ауданы, сығылу қабілеті, капиллярлардың саны мен ұзындығы және т. б.); сүзгінің екі жағындағы қысым айырмашылығы; сүзілетін жүйенің қатты компоненттерінің сипаттамалары (бөлшектердің концентрациясы мен мөлшері, олардың сығылуы және т. б.); сүзгі қалқасының сүзгіден өтуіне төзімділігі; сүзгідегі шөгінділердің фильтраттың өтуіне төзімділігі; фильтраттың тұтқырлығы; температура. Кез-келген сүзгінің маңызды бөлігі-қатты заттарды ұстап, олардан оңай бөлінетін, жеткілікті механикалық беріктігі, төмен гидравликалық кедергісі және химиялық төзімділігі бар сүзгі қалқасы. Ол фильтраттың физика-химиялық қасиеттерін өзгертпеуі керек, регенерация мүмкіндігін қамтамасыз етуі керек, қол жетімді және арзан болуы керек. Сүзгі бөлімдерін таңдау сүзілетін суспензияның физикалық-химиялық қасиеттеріне (сұйық фазаның еру қабілеті, құбылмалылық, тұтқырлық, ортаның рН және т. б.), қатты фазаның концентрациясы мен дисперсиясына, фильтрат сапасына, өндіріс ауқымына және т. б. Дисперсті қатты фазаға, химиялық агрессивтілікке және сұйық ортаның тұтқырлығына байланысты металл, асбест, шыны, мақта, жүн және полимерлі талшықтар мен торлардан, сондай-ақ тоқыма емес материалдардан жасалған сүзгі қалқалары қолданылады. Ұзақ қызмет ету мерзімі калибрленген бөлшектерді бір-бірімен немесе байланыстырғыштардың қатысуымен агломерациялау арқылы алынған кеуекті керамикалық, металл және металл керамикалық плиткалармен ерекшеленеді. Бұл бөлімдердің маңызды кемшілігі-тесіктерге енген ұсақ бөлшектерді алып тастау қиындықтары. Құрылымы бойынша барлық сүзгі материалдарын бөлуге болады: тоқылған (табиғи және синтетикалық шыққан) және тоқыма емес. Тоқылған материалдар өз кезегінде бөлінеді: 1.Табиғи мақта (белтинг, кенеп, кенеп, саржа, дәке және т.б.) кеуектерінің мөлшері 2,9-дан 55 мкм-ге дейін. 2.Табиғи жүн (әр түрлі маталар). 3.Табиғи жібек маталар. 4.Полихлорвинил, полиамид, лавсан және тефлон талшықтарынан жасалған синтетикалық маталар. 5.Бейорганикалық талшықтардан жасалған маталар. Тоқыма сүзгі материалдары: 1.Кеуектерінің мөлшері 8-12 мкм АФБ-1 маркалы сүзгі қағазы, 5-7 МКМ кеуектері бар АФБ - 5, 5-10 мкм кеуектері бар БФМ. 2.Бұл топқа сонымен қатар FPP-20s перхлорвинил сүзгілері, құрамында фтор бар f-42 талшықтары, 7-13 мкм кеуекті таспа түріндегі PNS-5 маркалы кеуекті тот баспайтын болат, 3-8 МКМ кеуек өлшемдері бар FNS маркалы сүзгі баспайтын болат кіреді. 3.Жуу немесе шөгінді қабаттар (диатомды жер, сүзгі перлит, ақ саз, белсендірілген көмір, целлюлоза, кальций сульфатының кристалдары және т.б.). Қолданар алдында сүзгі материалдарын еритін заттар, бөлшектер немесе талшықтар толығымен жойылғанша жуу керек. Сүзу процесінде шөгінділердің табиғаты мен құрылымы үлкен рөл атқарады. Олардың кеуектілігі, сүзу процесінде кеуектердің пішіні мен мөлшерін сақтау қабілеті осы факторларға байланысты. Қысым айырмашылығының әсерінен жауын-шашын, әсіресе өте ұсақ бөлшектерден тұрады, сығылады. Процесс үлкен фазалар арасындағы люмендерде ұсақ бөлшектердің тұндырылуына байланысты қатты фазаның полидисперсиясының үлкен дәрежесінде одан әрі күрделене түседі. Монодисперсті және өте ұсақ емес бөлшектерден тұратын жауын-шашын сығылмайтынын ескеріңіз. Нақты жауын-шашынның көпшілігінде сығылу қасиеті бар, оның мөлшері бөлшектердің мөлшерінің төмендеуімен артады. Сүзгі қалқасы да қысылуы мүмкін. Осыған байланысты теориялық талдауда сығылмайтын және сығылатын жауын-шашын мен бөлімдер болған кезде сүзу процестері ажыратылады. Жұқа дисперсті суспензиялар, сондай-ақ оңай Деформацияланатын қатты заттар жағдайында сүзгі қалқасының және тұнбаның тесіктерінің бітелуін көбінесе қосалқы заттарды (0,1-0,5, кейде 2% - ға дейін) қосу немесе бөлімдегі соңғы қабаттың белгілі бір орналасуы арқылы болдырмауға болады. Бұл заттар (диатомит, перлит, асбест, көмір, силикагель, диатомды Жер, ақ саз, целлюлоза ұнтағы және т.б.) тері тесігінің бітелуіне жол бермейтін жақтауды құрайды. Егер қосылған заттар адсорбциялық қасиеттерге ие болса (мысалы, силикагель, белсендірілген көмір), онда олар көбінесе 0,01 мкм-ге дейінгі қатты заттарды ұстай алады. Қолданылатын заттар, әрине, химиялық инертті және сұйық фазада ерімейтін болуы керек, сонымен бірге тар фракциялық құрамы (жақын өлшемдегі бөлшектер) болуы керек. 7.3.3. Сүзуге арналған аппараттардың құрылғысы және жұмыс принципі Естеріңізге сала кетейік, сүзгі қалқасының екі жағындағы қысымның төмендеуі сұйықтық бағанының массасы, вакуумдау, артық газ қысымы және сұйық сорғылармен айдау арқылы жасалуы мүмкін. Қысымның төмендеуі центрифугалық күштің әсерінен пайда болатын сүзгі аппараттары сүзгі центрифугалары деп аталады. Көптеген сүзгі конструкциялары бар және оларды әртүрлі критерийлер бойынша жіктеуге тырысады. Біз ең көп таралған сүзгілерді қарастырумен шектелеміз, оларды мерзімді және үздіксіз құрылғыларға бөлеміз. Ең қарапайым мерзімді аппарат-бұл әдетте төмен қуатты өндірісте қолданылатын ноқат сүзгісі. Ол сүзгі қалқасымен екі тең емес камераға бөлінген тік цилиндрлік корпус. Бастапқы ерітінді жоғарғы жағына жүктеледі, ал сүзгі төменгі камераға жиналады. Қажетті қысымның төмендеуі төменгі камераны вакуумдау арқылы жасалады (жоғарғы жағы атмосферамен байланысады). Жуғаннан кейін тұнба босатылып, цикл қайталанады. Нутч сүзгілері қоспасыз жауын-шашын қажет болған жағдайда ыңғайлы. Шырышты тұнбасы бар сұйықтықтар өте нашар сүзіледі. Сондай-ақ, эфир мен алкогольді экстракциялар мен ерітінділерді сүзуге болмайды, өйткені эфир мен алкоголь жоғары разрядта тез буланып кетеді, ал олардың түтіндері сорғымен сорылып, ауаға шығарылады. Қысыммен жұмыс істейтін жалпы мерзімді сүзгілердің қатарына druk сүзгілері жатады. Олар жоғарғы жартысы жабық және герметикалық ноқат болып табылады, сондықтан ол сүзуді жылдамдату үшін қажетті қысымды жасай алады. Друкфильтрдің төменгі бөлігі ағып кетеді. Қажетті қысым сығылған ауаның көмегімен жасалады. Друк сүзгілерін қайнау температурасы төмен алкоголь, эфир және басқа органикалық еріткіштермен жұмыс істеген жағдайларда қолдануға болады. Тұтқыр сұйықтықтарды сүзгілер арқылы сүзуге болады. Сүзгі – жоғары өнімділікке ие үлкен сүзгі қабілеті бар пресс-аппараттар. Сүзгі прессі жақсы тазартылған сұйықтықтарды ғана емес, сонымен қатар жуылған жауын-шашынды да алуға мүмкіндік береді. Ол және о - бірнеше ауыспалы қуыс шойын жақтауларынан және шұңқырлары бар қатты ойық плиталардан тұрады. Плиталар мен жақтаулардың арасына сүзгі мата бөлімдері (белдеу) салынады, содан кейін бүкіл пакет гидравликалық механизммен тартылады. Сорғымен айдалатын сүзгіден өткізілетін сұйықтық сүзгі пресс камераларына түседі, сол жерден сүзгі әр камераның екі сүзгі қалқасынан өтіп, науалар арқылы Шығыс арналарына ағып, камералардың ішінде тұнба жиналады. Сүзгіні алып тастағаннан кейін, шөгінділерді жуғыш сұйықтықпен жуады, ол сүзгі бөлімдерін босатады, қарама-қарсы плитаның арықтарынан ағып кетеді. Шойыннан, болаттан және керамикадан жасалған плиталар мен жақтаулар қажет болған жағдайда салқындатқыштар мен хладоагенттерге арналған арнайы арналармен қамтамасыз етіледі. Сүзгі престеріндегі сүзу беті 140 м-ге жетеді2, жұмыс қысымы 1,5 МПа, кейде 1,6 МПа дейін. Мерзімді құрылғылардың қатарына картридж сүзгілері де кіреді. Олар бойлық қабырғалары мен қабырғаларында тесіктері бар төменнен жабық құбырлар түріндегі элементтерден тұрады. Бұл құбырларда керамикадан, Сығылған диатомиттен немесе шыныдан жасалған кеуекті сақиналар бар. Мұндай картридждердің шоғыры жабық цилиндрлік корпусқа орналастырылады, онда олар кеуекті сүзгі элементтері арқылы енетін сүзгіні ағызуға қызмет ететін ішкі параллель арналары бар тор ұяларына мықтап салынған. Сүзілетін сұйықтық патрондар арасындағы кеңістікке 0,8 мПа дейін қысыммен айдалады. Жұмыс циклі мен шөгінділерді кетіру әдісі бойынша Картридж сүзгілері параққа ұқсас. Сүзу беті 50 м2 жетеді, картридждің кеуектілігі 40%, ұзындығы 2 м дейін. жүктеу/скачать 231,13 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|