Аппараты для перемешивания жидких сред

Классификация химических машин и аппаратов

Введение

Содержание

Введение……………………………………………………………………….…1

Аппараты для перемешивания для перемешивания жидких сред……....3

Уплотнения………………………………………………………………….….36

Фильтры для разделения суспензий………………………………………...54

Центрифуги……………………………………………………………………..83

Червячные машины………………………………………………………….130

Валковые машины……………………………………………………………142

Кристаллизаторы……………………………………………………………..158

Грануляторы…………………………………………………………………..182

Теплообменная аппаратура………………………………………………….228

Сушильные установки………………………………………………………..301

Реакторы химической промышленности…………………………………..349

Трубопроводные системы……………………………………………………437

Одной из главных задач в области развития высшего образования в стране, является подготовка специалистов широкого профиля, способных ориентироваться в своей и смежных профессиях, поэтому появилась необходимость в систематизации учебного материала по общехимическому оборудованию, который будет помогать инженеру-механику в решении задач любого производства, независимо от его разновидности. Курс лекций по дисциплине “Машины и аппараты химических производств“ содержит характеристику основного технологического оборудования, изложение методик расчета наиболее распространенных конструкций, и рекомендаций по предпочтительным областям использования машин и аппаратов различных модификаций. Внутри каждой главы материал излагается в следующем порядке: общие положения и классификация машин и аппаратов; конструктивные схемы типовых современных видов оборудования; описание конструкций основных типов машин и аппаратов, и особенностей их использования; параметрические расчеты некоторых видов оборудования; список литературы.

Классификацией называется логическая операция, состоящая в разделении множества предметов по обнаруженным сходствам на отдельные группы.

Классификация машин и аппаратов осуществляется для упорядочения номенклатур и специализации заводов химического машиностроения. В качестве примера можно привести укрупненную классификацию химического оборудования, включающую 20 групп. При этом было выделено 15 групп оборудования по химическому процессу:

1. Аппараты емкостного типа с перемешивающими устройствами

2. Аппараты емкостного типа с неподвижными устройствами

3. Фильтры

4. Центрифуги

5. Жидкостные сепараторы

6. Кристаллизаторы

7. Грануляторы

8. Теплообменные аппараты

9. Выпарные аппараты

10. Колонные аппараты

11. Сушильные аппараты

12. Аппараты с вращающимися барабанами для обжига, сушки и кристаллизации

13. Электролизеры

14. Краскотерочные машины

15 Промышленные печи

Три группы по специфическим качествам самой аппаратуры:

1. Аппараты высокого давления (Р.>64 кг/см²)

2. Эмалированная аппаратура

3. Аппараты из неметаллических материалов

И две группы выделены в зависимости от производственно-отраслевого назначения оборудования:

1. Оборудования для целлюлозной промышленности

2. Оборудование для переработки пластмасс и резины

Перемешивание в жидких средах применяется в химической промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. В последнем случае перемешивание осуществляют непосредственно в предназначенных для проведения этих процессов аппаратах, снабженных перемешивающими устройствами.

Цель перемешивания определяется назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах, где градиент скорости жидкости имеет большое значение, происходит наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы.

В случае гомогенизации, приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных градиентов в объеме аппарата.

При использовании перемешивания для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов в гетерогенных системах создаются лучшие условия для подвода вещества в зону реакции, к границе раздела фаз или к поверхности теплообмена.

Увеличение степени турбулентности системы, достигаемое при перемешивании, приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности взаимодействующих фаз. Это вызывает существенное ускорение процессов тепло - массообмена.

Способы перемешивания и выбор аппаратуры для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов. Широкое распространение в химической промышленности получили процессы перемешивания в жидких средах.

Независимо от того, какая среда смешивается с жидкостью - газ, жидкость или твердое сыпучее вещество, - различают два основных способа перемешивания в жидких средах: механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом).

Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах и перемешивание с помощью сопел и насосов.

Эффективность и интенсивность перемешивания. Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнительной оценки, являются:

1. Эффективность перемешивающего устройства

2. Интенсивность его действия

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий эффективность перемешивания характеризуется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата; при интенсификации тепловых и диффузионных процессов – отношением коэффициентов тепло - и массоотдачи при перемешивании и без него. Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость.

Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата или числом оборотов мешалки при фиксированном продолжительности процесса (для механических мешалок). Чем выше интенсивность перемешивания, тем меньше времени требуется для достижения заданного эффекта перемешивания. Интенсификация процессов перемешивания приводит к уменьшению размеров проектируемой аппаратуры и увеличение производительности действующей.

Для экономичного проведения процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.