На головну

Перемішування в рідкому середовищі. Способи перемішування. Характеристика процесу перемішування. Критерій потужності при перемещіваніе.

Перемішування -гідромеханіческій процес переміщення частинок в рідкому середовищі з

метою їх рівномірного розподілу всього обсягу під дією імпульсу, переданого середовищі механічним пристроєм, струменем рідини або газу.

цілі перемішування

?Созданіе суспензій-забезпечення рівномірного розподілу твердих частинок в

об'ємі рідини;

?Образованіе емульсій, аерація-рівномірний розподіл і дроблення до

заданих розмірів частинок рідини в рідини або газу в рідині;

?Інтенсіфікація нагрівання або охолодження оброблюваних мас;

?Інтенсіфікація масообміну в перемішуємо системі (розчинення, вилуговування).

Основні схеми перемішування.

§Механіческое-перемішування мішалками, що обертаються в апараті з

переміли середовищем.

§Барботажное -перемешіваніе шляхом пропускання через рідку середу потоку

повітря або газу, роздробленого на дрібні бульбашки, які, піднімаючись в шарі рідини під дією Архимедовой сили, інтенсивно перемішують рідину.

§Ціркуляціонное перемішування -перемешіваніе, здійснюване шляхом

створення багаторазових циркуляційних потоків в апараті за допомогою насоса.

ефективність перемішування

забезпечується вибором параметрів апарату, пристроями,,

числа обертів мішалки, що забезпечують рівномірність концентрації суміші в апараті із заданою інтенсивністю (т. е. за заданий час).

Теоретичні аспекти процесу механічного перемішування

· При обертанні лопаті мішалки в апараті виникає

вимушене рух рідини, яке описується критеріальним рівнянням виду: Euм= F (Reм, Г)

де модифікований критерій Ейлера

модифікований критерій Рейнольдса Re

· Геометричний симплекс Г: Де

d-діаметр мішалки, м;

n-швидкість обертання мішалки, об / с;

r-щільність рідини, кг / м3;

N-потужність, споживана мішалкою, вт;

m-динамічна в'язкість, Па · с;

Кnкритерій потужності.

Переміщення рідин. основні поняття. Класифікація насосів.

Переміщення рідин і газів

Всі наведені в подальшому міркування, пов'язані з рідини, справедливі і для газу.

Як об'єкт управління приймемо трубопровід 6, по якому транспортується рідина від апарату 1 до апарату 8, і відцентровий насос (компресор) 2 з приводом від асинхронного двигуна 4 (рис. 4.1). Показником ефективності даного процесу служить витрата З переміщуваної рідини.

Типова схема автоматизації процесу переміщення рідини

Мал. 4.1. Типова схема автоматизації процесу переміщення рідини

1, 8 - технологічні апарати; 2 насос (компресор); 3 - підшипники; 4 - електродвигун; 5 - зворотний клапан; 6 - трубопровід; 7 - дросельний орган.

Процес переміщення в хімічній промисловості є допоміжним; його необхідно проводити таким чином, щоб забезпечувався ефективний режим основного процесу, що обслуговується цією установкою переміщення. У зв'язку з цим необхідно підтримувати певний, найчастіше постійне, значення витрати С. Це і буде метою управління.

Масова витрата рідини в трубопроводі визначають за формулою

G = V / F - p, де V - швидкість переміщення рідини в трубопроводі; F - поперечний переріз трубопроводу; р - щільність рідини.

Швидкість V в загальному випадку залежить від наступних параметрів:

V = f (P, м, р), де Р - рушійна сила процесу (різниця тисків на початку Рн і в кінці Рк трубопроводу); м - динамічна в'язкість переміщуваної рідини,

Рушійна сила Р залежить від характеристик насоса, від тиску в апаратах, в які і з яких переміщається рідина, і від загального гідравлічного опору трубопроводу (суми опорів. Власне трубопроводу, поворотів, звужень, запірної арматури).

Насос нормального виконання з асинхронним двигуном в якості приводу має постійні характеристики. При використанні спеціального обладнання зі зміною характеристик в об'єкт можуть бути внесені регулюючі дії.

Тиск в апаратах 1 і 8 визначається технологічним режимом процесів, що протікають в них. Якщо режим передбачає зміну тисків, то за даними каналах в об'єкт управління будуть надходити обурення.

Зміна загального гідравлічного опору трубопроводу може бути обумовлено багатьма причинами. Його можна стабілізувати або ж цілеспрямовано змінювати, переміщаючи рухому частину дросельного органу (вентиля, клапана, заслінки), встановленого на трубопроводі (дросельне регулювання).

В'язкість і щільність переміщуваного рідини визначаються технологічним режимом попереднього процесу, тому їх зміни є возмущающими впливами, ліквідувати які при управлінні даним процесом неможливо.

Аналіз об'єкта управління показав, що більшу частину впливів, що обурюють не вдається ліквідувати. З огляду на це, як регульованої величини необхідно взяти безпосередньо показник ефективності - витрата G. Найбільш простим способом регулювання при цьому є зміна положення дросельного органу на трубопроводі нагнітання. Встановлювати дросельний орган на трубопроводі всмоктування не рекомендується, так як це може привести до кавітації і швидкого руйнування лопаток насоса.

При пуску, налагодження та підтримання нормального режиму процесу переміщення необхідно контролювати витрату G, а також тиск у всмоктувальній і нагнітальній лініях насоса} для правильної експлуатації установки переміщення потрібно контролювати - температуру підшипників і обмоток електродвигуна насоса, температуру і тиск мастила і охолоджуючої рідини; для підрахунку техніко-економічних показників процесу слід контролювати кількість енергії, споживаної приводом.

Сигналізації підлягає тиск в лінії нагнітання; оскільки значна зміна його свідчить про серйозні порушення процесу. Крім того, слід сигналізувати тиск і наявність потоку в системі змащення і охолодження, температуру підшипників і обмоток електродвигуна, масла і води. Сигнал про також положення засувок в лініях всмоктування і нагнітання.

Якщо тиск в лінії нагнітання або параметри, що характеризують стан об'єкта, продовжують змінюватися, незважаючи на прийняті обслуговуючим персоналом заходи, то повинні спрацювати автоматичні пристрої захисту. Вони відключають діючий апарат переміщення і включають резервний (на малюнку не показаний).

Регулювання при різних цілях управління.

Часто установка переміщення повинна забезпечити стабілізацію будь-якого параметра процесу, що передує процесу переміщення або наступного за ним. Наприклад, може бути поставлена ??наступна задача: зміною витрати газу підтримувати постійний тиск в апараті або ж зміною витрати рідини в трубопроводі стабілізувати рівень в апараті.

З огляду на різноманіття процесів хімічної технології і завдань, які ставляться при їх проведенні, можна сказати, що в якості регульованої величини при переміщенні. потоків можуть служити будь-які параметри цих процесів: температура, концентрація, щільність, товщина плівки, час і т. д.

Якщо заздалегідь відомо, що на установку переміщення будуть надходити обурення, що призводять до зміни витрати (і, отже, регульованої величини) в подальшому апараті, слід застосовувати багатоконтурну систему регулювання. Основним регулятором у цій системі буде регулятор параметра, сталість якого слід забезпечити, а допоміжним - регулятор витрати.

Класифікація насосів.

Основні терміни та визначення:

1. насос - машина для створення потоку рідин середовища.

2. динамічний насос - насос, в якому середовище переміщається під силовим впливом на неї в камері, постійно сполученої зі входом і виходом насоса.

2.1. Лопасня насос - динамічний насос, в якому рідке середовище переміщується шляхом обтікання лопаті.

2.1.1. відцентровий насос - лопатевої насос, в якому рідке середовище переміщується через робоче колесо від центру до периферії.

2.1.2. осьовий насос - лопатевої насос, в якому рідке середовище переміщується через робоче колесо в напрямку його осі.

2.1.3. діагональний насос - лопатевої насос, в якому рідке середовище переміщується похило, по діагоналі прямокутника, складеного радіальним і осьовим напрямками.

2.2. насос тертя - динамічний насос, в якому рідке середовище переміщується під впливом сил тертя.

2.2.1. черпаковий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується через відведення від периферії до центру.

2.2.2. вихровий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується по периферії робочого колеса в тангенціальному напрямку.

2.2.3. вільновихрові насоси - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується через гвинтовий шнек в напрямку його осі.

2.2.4. шнековий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується через гвинтовий шнек в напрямку його осі.

2.2.5. дисковий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується через робоче колесо від центру до периферії.

2.2.6. вібраційний насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується в процесі зворотно-поступального руху.

2.2.7. струменевий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується зовнішнім потоком рідкого або газоподібного середовища.

2.2.8. наклоннодісковий насос - насос тертя, в якому рідке середовище переміщується від центру до периферії обертового похилого диска.

2.2.9. * Повітряний водоприймач (ерліфт) - насос тертя, в якому рідке середовище виштовхує водоповітряних суміш, що утворюється в водопідйомною трубі при подачі в її нижню частину стисненого повітря (газу).

2.3. електромагнітний насос - динамічний насос, в якому рідке середовище переміщується під впливом електромагнітних сил.

2.4. відцентрово-вихровий насос - динамічний насос, в якому рідке середовище переміщується від центру до периферії і по периферії робочого колеса (коліс) в тангенціальному напрямку.

3. об'ємний насос - насос, в якому рідке середовище переміщується шляхом періодичної зміни обсягу займаної нею камери, поперемінно сполученої зі входом і виходом насоса.

3.1. роторний насос - об'ємний насос з обертовим або обертальним і зворотно-поступальним рухом робочих органів незалежно від характеру руху ведучого ланки насоса.

3.1.1. роторно-обертальний насос - роторний насос з обертовим рухом робочих органів.

3.1.2. роторно-поступальний насос - роторний насос з обертальним і зворотно-поступальним рухом робочих органів.

3.1.3. роторно-поворотний насос - роторний насос з обертальним і зворотно-поворотним рухом робочих органів.

3.2. зворотно-поступальний насос - об'ємний насос з прямолінійним зворотно-поступальним рухом робочих органів незалежно від характеру руху ведучого ланки насоса.

3.2.1. поршневий насос - зворотно-поступальний насос, у якого робочі органи виконані у вигляді поршнів.

3.2.2. плунжерний насос - зворотно-поступальний насос, у якого робочі органи виконані у вигляді плунжеров.

3.2.3. діафрагмовий насос - зворотно-поступальний насос, у якого робочі органи виконані у вигляді пружних діафрагм.

3.2.4. вальний насос - зворотно-поступальний насос з обертовим рухом провідної ланки.

3.2.5. поступально-поворотний насос - зворотно-поступальний насос зі зворотно-поворотним рухом провідної ланки.

3.3. крильчасті насос - об'ємний насос зі зворотно-поступальним рухом робочих органів незалежно від характеру руху ведучого ланки насоса.

3.4. обертальний насос - об'ємний насос з обертовим рухом провідної ланки насоса.

3.5. прямодействующий насос - об'ємний насос зі зворотно-поступальним рухом провідної ланки насоса.

3.6. поворотний насос - об'ємний насос зі зворотно-поворотним рухом провідної ланки насоса.

3.7. * Стрічкові і шнурові водопідйомники (капілярні насоси) - об'ємні насоси, в яких силовий вплив на рідку середу в поверхневих капілярах (які є робочою камерою) нескінченної стрічки або нескінченного шнура, що рухаються по двох шківів, відмовляє підйомна сила, що виникає в результаті примусового обертання одного з шківів.

3.8. * Гідротарани - об'ємні насоси, в яких переміщення рідкого середовища здійснюється енергією гідравлічного удару, який періодично повторюється внаслідок різкого закривання клапана під дією природного потоку рідкого середовища джерела, розташованого вище по відношенню до насоса.

3.9. * Витискувачі (пульсометри) - об'ємні насоси, в яких рідке середовище витісняється з камери за допомогою пари.

3.10. * Насоси Гемфрі - об'ємні насоси, в яких гази, що утворюються від займання горючої суміші, витісняють з камери рідку середу і переміщують її з особливих напірним трубах.

Примітки:

1. роторно-обертальні насоси підрозділяються на зубчасті (в т. Ч. Шестеренні, коловоротні, шлангові) і на гвинтові;

2. роторно-поступальні насоси підрозділяються на роторно-поршневі і шиберні (в т. Ч. Пластинчасті);

3. вальні насоси підрозділяються на кривошипні і кулачкові.

Одиниці виміру величин параметрів насоса і їх співвідношення

1. подача насоса (Q) - кількість рідини переміщується в одиницю часу

[Q] = м3 / с; м3 / год; л / с; л / хв

2. натиск насоса (Н) - різниця питомих енергій рідини в перетинах після насоса і до насоса

[Н] = м (метри водяного стовпа)

3. тиск насоса (Р) - напір насоса з урахуванням питомої ваги рідини (сила тиску рідини на одиницю площі)

[Р] = Н / м2 = (кПа; МПа); бар; ат; мм. рт. ст.

4. потужність насоса (N) - потужність споживана насосом

[N] = Вт; кВт

5. ККД - коефіцієнт корисної дії насоса (h) - відношення корисної потужності насоса до потужності насоса

[H] =%; частки від одиниці

6. вакуумметричних висота всмоктування (Нвак) - характеристика кавітаційних якостей насоса з урахуванням умов експлуатації і роду рідини

[Hвах] = М

7. геометрична висота всмоктування (hв) - різниця між відмітками установки насоса і рівнем води в джерелі

[Hв] = м

Основна связевая формула параметрів насоса:

N = gЧQЧH / h, де g - питома вага рідини, кг / м3.

Основні терміни та визначення:

Насос - гідравлічна машина, в якій підводиться ззовні енергія перетворюється в енергію потоку рідини.

Рис.3.1. Схема консольного відцентрового насоса:

1-вхідний патрубок; 2 відцентрове колесо; 3,4 - передній і задній диски колеса; 5 -лопаті колеса; 6 вал; 7 -спіральні збірник; 8 - напірний патрубок; 9 -підшипники.

Рис.3.2. Поздовжній розріз консольного відцентрового насоса:

1 всмоктуючий патрубок; 2 - корпус зі спіральним відводом; 3 - кільце ущільнювача; 4 - відцентрове колесо, 5 - гайка-обтічник; 6 - сальникова набивка; 7 - захисна втулка; 8 - підтискної гайка; 9 - вал; 10 - опорна стійка; 11 -шарікоподшіпнік.

Насосний агрегат -насос, двигун і пристрій для передачі потужності до насоса, зібрані в єдиний вузол.

Насосна установка - пристрій, що перекачується рідина з джерела до споживача за допомогою насоса; включає в себе насосний агрегат, що всмоктує і напірний трубопроводи з необхідною запірно-регулюючої арматурою.

Енергетичні параметричні (робочі) характеристики насоса - залежність напору, потужності і ККД насоса від подачі при постійній частоті обертання.

Насосні станції - комплекс гідротехнічних споруд і обладнання, що забезпечує забір води з джерела, транспортування і підйом її до місця споживання.

Необхідний напір насоса дорівнює геодезичної висоті підйому рідини плюс сума гідравлічних втрат напору у всмоктувальній і напірної лініях насосної установки.

Напір насосної установки залежить від:

 * Геодезичної висоти підйому води від мінімального рівня води в джерелі до позначки споживача (статичний напір);

 * Величини втрат напору у всмоктуючому і напірному трубопроводах (динамічний напір);

 * Величини вільного напору.

Розрахунковий необхідний натиск насоса:

Н = Нг + hвс + hl + hм + Нсв, м

Тиск насоса визначається залежністю:

Р = Р вих - Рвх + ? · (vвих2-vвх2) / 2 + ? · g · (zвих-Zвх), Па.

Напір насоса насосної установки з позитивною висотою всмоктування дорівнює сумі манометричного і вакуумметричного напорів плюс різниця швидкісних напорів рідини на виході і вході насоса плюс відстань по вертикалі між точками рідини, де тиску відповідають показанням манометра і вакуумметра.

Напір насоса насосної установки з негативною висотою всмоктування дорівнює різниці манометрических напорів на його виході і вході плюс різниця швидкісних напорів на виході і вході плюс відстань по вертикалі між тими точками рідини, де тиску відповідають показанням манометрів на виході і вході насоса.

Втрати по довжині на тертя визначаються гідравлічним ухилом і залежать від матеріалу труби, діаметра труби і величини витрати, що протікає в трубі.

Насоси підбирають по каталогам насосного обладнання, що випускається промисловістю.

Вимоги до підбору наступні: тип і марку головних насосів для кожного конкретного випадку вибирають в результаті техніко-економічних розрахунків з урахуванням рекомендацій нормативних документів в залежності від максимальної подачі, розташування насосів по відношенню до рівня води в джерелі і ін. Чинників. Насоси повинні забезпечувати подачу води за графіком з високим ступенем надійності та економічності, працювати з високими ККД на всіх режимах, володіти необхідними кавітаційними якостями, бути зручними при установці і експлуатації, протистояти дії агресивних вод тощо.

Тип насоса вибирають в залежності від його призначення, розрахункових значень подачі і напору, роду рідини, умов експлуатації та ін. Факторів. Обраний насос повинен стійко, з високим ККД, без кавітації працювати у всьому діапазоні розрахункових (по режимам) подач.

У каталогах насосного обладнання для кожного типу насоса є зведені характеристики Н-Q, за якими для заданих розрахункових значень подачі і напору можна встановити марку і частоту обертання валу насоса. При декількох варіантах перевага віддається насосам з меншою потужністю, більш високим ККД, меншим значенням допустимого кавитационного запасу, меншою масою і габаритними розмірами.

Мал. 3.3. Зведені характеристики насосів типу Д.

При розрахункових подачах менше 2 м3 / с перевагу слід віддавати найбільш надійним, простим по конструкції легким в експлуатації відцентровим насосів горизонтального виконання.

Рис.3.5. Межі зміни параметрів насосів різних типів:

I - об'ємні; II - відцентрові; III - осьові; IV - водоприймачі різних типів.

Напірно-видаткової характеристикою трубопроводу називається залежність, що описується рівнянням Нт ??= Нг + S · Q2, м. (Нг - геодезична висота підйому, м; S · - сумарний коефіцієнт опору трубопроводу).

Точка перетину характеристики трубопроводу з характеристикою насоса називають робочою точкою насосної установки (т. В).

При розбіжності розрахункової точки і фактичної робочої точки для забезпечення надійної технічно і екологічно безаварійної роботи необхідно регулювання насоса одним із способів.

24. Основні характеристики насосної установки: продуктивність, напір, потужність двигуна. Характеристики насоса, трубопроводу. (С. 267-270).

 



 Псевдозрідження зернистого матеріалу. |  Характеристика поршневого насоса.

 Взякость. З-н Ньютона |  Рівняння нерозривності потоку в диференціальної і інтегральної формах. |  Рівняння Бернуллі. |  Диференціальні рівняння руху реальної рідини (Нав'є-Стокса) |  Моделювання ХТП. Два основні методи моделювання. |  Метод узагальнених змінних |  Математичне моделювання |  Теорія подібності. види подібності |  Основні критерії гідродинамічної подібності. |  Рух рідини через шари зернистих матеріалів і насадок. Питома поверхня, вільний обсяг зернистого матеріалу |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати