Гунич С.В., Янчуковская Е.В. Аппараты химической технологии
Подождите немного. Документ загружается.
11
1 2
5
4
3
1
3
2
4
5
6
3
4
2
1
3
2
1
5
2. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Любое движение жидкостей, газов и неоднородных систем, состоящих из
жидкости и мелко измельченных взвешенных в ней твердых частиц (суспен-
зий), характеризуется законами гидромеханики жидких тел – гидростатики и
гидродинамики. К группе гидромеханических процессов относятся перемеще-
ние и сжатие жидкостей и газов, перемешивание в жидкой среде, разделение
жидких неоднородных систем (отстаивание, фильтрование, центрифугирова-
ние), сухая и мокрая очистка газов от пыли.
2.1. Перемещение жидких и газовых сред, сжатие газов
Перемещение жидкостей и различных неоднородных систем проводится с
помощью насосов (плунжерных, центробежных, погружных и пр.) за счет соз-
дающегося перепада давления в результате движения рабочих частей. Для
транспортировки и нагнетания газов в технологических процессах применяют-
ся вентиляторы, компрессоры и газодувки, имеющие схожие конструкции и
принципы действия.
Рис. 2.1. Схема горизонтального плунжерного
насоса простого действия:
1 – плунжер (скалка), 2 – цилиндр, 3 – сальник,
4 – всасывающий клапан, 5 – нагнетательный
клапан
Рис. 2.2. Схема горизонтального
плунжерного насоса
двойного действия:
1 – цилиндры, 2 – плунжер, 3, 5 –
всасывающие клапаны, 4, 6 – нагне-
тательные клапаны
Рис. 2.3. Турбогазодувка:
1 – корпус, 2 – рабочее колесо, 3 – на-
правляющий аппарат, 4 – всасываю-
щий патрубок, 5 – нагнетательный
патрубок
12
5 5
4
4 3
2
1
1
3
2
4
1
1
Рис. 2.4. Схема многоступенчатого насоса:
1 – рабочее колесо, 2 – корпус, 3 – вал, 4 – от-
водной канал
Рис. 2.5. Центробежный насос:
1 – всасывающий трубопровод, 2 – рабочее колесо, 3 – корпус, 4 – лопатки, 5 – нагнетатель-
ный трубопровод
Рис. 2.6. Пропеллерный насос:
1 – направляющий аппарат, 2 – корпус, 3 –
рабочее колесо
Рис. 2.7. Погружной насос:
1 – рабочее колесо, 2 – вал, 3 – всасывающий патрубок, 4 – напорные трубы, 5 – подшипник
5
4 2 4
5
3
1
1
2
3
13
3
III
2
I
1
II
Рис. 2.8. Струйный насос:
1 – сопло, 2 – корпус насоса, 3 – диффузор. Потоки: I – рабочая жидкость, II – перекачивае-
мая жидкость, III – смесь
Рис. 2.9. Конструкции насосов:
а – диафрагмовый (мембранный) насос: 1 – цилиндр, 2 – плунжер, 3 – диафрагма, 4 – вса-
сывающий клапан, 5 – нагнетательный клапан; б – шестеренный насос: 1 – корпус, 2 – шес-
терни; в – пластинчатый ротационный насос: 1 – ротор, 2 – корпус, 3 – пластины, 4 – ра-
бочее пространство, 5 – всасывающий патрубок, 6 – нагнетательный патрубок
Рис. 2.10. Одновинтовой (героторный) насос:
1 – корпус, 2 – цилиндр, 3 – винт, 4 – всасывающая по-
лость, 5 – напорный трубопровод
Рис. 2.11. Монтежю:
1 – корпус, 2 – 6 – краны, 7 – труба для передавливания
5
1 2 3 4
а 2 б в
2 1
2
5 3 1
3 1
4
4 5 6
4 5
3
2 6
1 7
14
2 1 3
4
4 5
1
3
2
4 I II 5
1
2 6
1
2
3
Рис. 2.12. Вихревой насос:
А – входное окно, Б – уплотняющий участок; 1 –
корпус, 2 – рабочее колесо, 3 – кольцевой канал, 4
– нагнетательный патрубок
Рис. 2.13. Воздушный подъемник (эрлифт):
1 – труба для подачи сжатого воздуха, 2 – смеситель, 3 – подъемная труба, 4 – отбойник, 5 –
сборник
Рис. 2.14. Ротационный
водокольцевой компрес-
сор (а) и схема его уста-
новки для откачки газов
(б):
1 – корпус, 2 – ротор, 3 –
всасывающее отверстие, 4
– нагнетательное отвер-
стие, 5 – бачок, 6 – пере-
ливная труба для заполне-
ния вакуум-насоса жидко-
стью. Потоки: I – откачи-
ваемый газ, II – вода
Рис. 2.15. Осевой компрессор:
1 – корпус, 2 – ротор, 3 – лопатки, 4 – направляющий аппарат
Рис. 2.16. Схема
осевого вентилятора:
1 – корпус, 2 – рабочее
колесо, 3 – лопатки, 4 -
рама
2 3
1
А
Б
4
1
2
3
4
15
2.2. Смешение и перемешивание неоднородных систем
Смешение твердых (сыпучих) материалов по существу представляет со-
бой гидродинамический процесс и проводится в специальных аппаратах (сме-
сителях, смесовых барабанах). Конструкции данных аппаратов зависят в основ-
ном от метода смешения и физико-химических свойств компонентов, от тре-
буемого качества, эффективности и интенсивности смешения.
При переработке суспензий, эмульсий и прочих гетерогенных растворов
применяется перемешивание. Посредством перемешивания достигается тесное
соприкосновение частиц и непрерывное обновление поверхности взаимодейст-
вия веществ. Наиболее распространенным способом перемешивания в жидких
средах является механическое перемешивание при помощи мешалок, снабжен-
ных лопастями той или иной формы (лопастные – с плоскими лопастями, про-
пеллерные – с винтовыми лопастями, турбинные, специальные), функциони-
рующих в тихоходном и быстроходном режимах.
Рис. 2.17. Смесовой барабан:
1 – корпус, 2 – опорный ролик, 3 – спирали, 4 – полка,
5 – шнек
Рис. 2.18. Типы мешалок:
а – якорная мешалка, б – рамная
мешалка, в – листовая мешалка
Рис. 2.19. Двухвальный противоточный смеситель:
1 – корпус, 2, 3 – лопастные валы, 4 – разгрузочное отверстие
а б в
1
3
4
5
2
1 2
4 3
16
а б
Рис. 2.20. Устройство
мешалок:
а – барабанная мешалка,
б – дисковая мешалка
Рис. 2.21. Турбинные мешалки:
а – открытая с прямыми лопатками, б – открытая с криволинейными лопатками, в – открытая
с наклонными лопатками, г – закрытая с направляющим аппаратом
Рис. 2.22. Двухвальный смеситель с Z-образным валом:
а – общий вид, б – конструкция Z-образного смешивающего вала; 1 – корпус, 2 – вал
Рис. 2.23. Шнековый смеситель
с Т-образными лопастями
Рис. 2.24. Лопастной вал ленточного смесителя:
1 – стержень, 2 - лента
2
1
17
7 4
6
1
5
1 2 3 4 3 2
2
а б в
2
2
1
1
3 3 3
Рис. 2.25. Смеситель с псевдоожижением ма-
териала вращающимся ротором:
1 – корпус, 2 – вал, 3 – верхний диск, 4 – ниж-
ний диск
Рис. 2.26. Смеситель
с вращающимся конусом:
1 – корпус, 2 – вал, 3 – конус, 4 – ок-
но, 5 – лопастная мешалка, 6 – рама,
7 - тормоз
2.3. Отстаивание
Отстаивание является разновидностью осаждения взвешенных в жидко-
сти или газе жидких или твердых частиц под действием силы тяжести. Отстаи-
вание (сгущение) широко применяется для первичного разделения неоднород-
ных систем в сооружениях очистки сточных вод и в технологиях обезвожива-
ния. Данный процесс осуществляется главным образом в отстойниках или сгу-
стителях, весьма разнообразных по своим конструкциям и типоразмерам (гори-
зонтальные, вертикальные, радиальные, многоярусные, периодические и непре-
рывные).
В природоохранных технологиях сооружения для отстаивания сточных
вод подразделяются на первичные (предварительное гравитационное осажде-
ние взвешенных частиц) и вторичные (осаждение активного ила после биоло-
гической очистки). В стадию первичного отстаивания также входят процежива-
ние очищаемой воды через решетки для грубой очистки, удаление всплываю-
щих веществ и эмульсий в нефтеловушках и жиросборниках.
Рис. 2.27. Виды решеток с граблями
для предварительного процеживания сточной воды:
а, б, в – решетки; 1 – решетка, 2 – бесконечная цепь, 3 – грабли
18
2 3 4 5
6
7
9 8
11 10
1
12
I
1 2 3 4 5
6
7
8
Рис. 2.28. Горизонтальный отстойник:
1 – лоток, подводящий воду, 2 – распределительный лоток, 3 – скребковый механизм, 4 – по-
воротная труба с щелевидными прорезями для удаления плавающих веществ, 5 – сборный
лоток, 6 – отводящий трубопровод осветленной воды, 7 – камера плунжерных насосов, 8 –
трубопровод для удаления плавающих веществ, 9 – трубопровод для аварийного сброса, 10 –
трубопровод активного ила, 11 – трубопровод для опорожнения, 12 – трубопровод сырого
осадка
Рис. 2.29. Тонкослойная
нефтеловушка:
1 – вывод очищенной воды, 2 –
нефтесборная труба, 3 – перегород-
ка, 4 – плавающий пенопласт, 5 –
слой нефти, 6 – ввод сточной воды,
7 – секция из гофрированных пла-
стин, 8 - осадок. Потоки: I – вывод
осадка
19
1
4 5
2 3
6
7
I
1
2
II
Рис. 2.30. Одноярусный радиальный первичный отстойник:
1 – илоскреб, 2 – подводящий трубопровод, 3 – распределительная чаша, 4 – трубопровод
сырого осадка, 5 – жиросборник, 6 – насосная станция сырого осадка, 7 – отводящий трубо-
провод
Рис. 2.31. Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками:
1 – корпус, 2 – наклонные перегородки, 3 – бункера. Потоки: I – суспензия, II – осветленная
жидкость
20
3
2
I
1
II III
1
5
2
4
3
8
7 1
2 2
3
4
6 5
Рис. 2.32. Аппарат для разделения
взвешенных частиц по фракциям
(фракционатор):
1 – корпус, 2 – сопло, 3 – сетка. Потоки: I – сточ-
ная вода, II – грубая фракция, III – тонкая фрак-
ция
Рис. 2.33. Отстойник непрерывного действия с коническими полками:
1 – штуцер для подвода разделяемой суспензии, 2 – конические полки, 3 – штуцер для отвода
шлама, 4 – каналы для отвода осветленной жидкости, 5 – штуцер для вывода осветленной
жидкости
Рис. 2.34. Многоярусный отстойник:
1 – распределительное устройство, 2 – трубы, 3 – стакан, 4 – гребковая мешалка, 5 - разгру-
зочный конус, 6 – скребок, 7 – коллектор, 8 – рама