Aparatura procesowa: kolokwium II

1. Ciekły układ niejednorodny – mieszanina składająca się z co najmniej dwóch faz, w której jedna

stanowi fazę rozpraszającą (ciągłą), a druga rozproszoną (nieciągłą). Każdy z układów charakteryzuje się
stężeniem i rozmiarem cząstek fazy rozproszonej (średnica):
-zawiesina – układ ciecz-ciało stałe (rozmiar cząstek powyżej 0,1 μm),
-emulsja – układ ciecz-ciecz (różne stężenie i rozmiar cząstek),
-piana – układ ciecz-gaz (pęcherzyki otoczone są warstewkami cieczy i zamknięte w ich strukturze).

2. Rozdzielanie mechaniczne:

a) sedymentacja:
-grawitacyjna (osadniki, klarowniki)
-odśrodkowa (wirówki, hydrocyklony)
b) filtracja:
-nadciśnienie i podciśnienie (filtry warstewkowe, prasy filtracyjne, wirówki filtracyjne)
Sposób rozdzielania zależy od:
-stężenie, rozmiar i charakter powierzchni cząstek fazy rozproszonej
-wielkość strumienia zawiesiny
-preferencja odnośnie do produktów rozdzielania i ich czystości.

3. Odstojniki (klarowniki) – opadanie cząstek stałych z prędkością zależną od ich stężenia i rozmiaru:

-koagulanty (substancje nieorganiczne, neutralizujące ładunki powierzchniowe, związki Al, Fe)
-flokulanty (substancje organiczne, poliakrylany).
Efektem działania jest tworzenie się agregatów z pojedynczych cząstek ciała stałego, które mają większą
masę i tym samym szybciej opadają.
Szybkość opadania cząstek w zawiesinie opisuje równanie Richardsona i Zaki (gdy Re < 0,2) oraz prawo
Stokesa, wg, którego szybkość opadania cząstek maleje wraz ze wzrostem ich stężenia.

4. Przebieg sedymentacji:

5. Proces rozdzielania dwufazowego:

Znajomość strumieni i ich składu umożliwia obliczenie całkowitej sprawności rozdzielania:

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

m

m

V

V

V

m

C

E

m

V

m

C

V





 



 

V – objętość natężenie przepływu [m

3

/s]

m – masowe natężenie przepływu [kg/s]
C – stężenie [kg/m

3

].

t

h

klarowność

osad

const.

ciało stałe

ciało stałe
w cieczy

V

0

, m

0

, C

0

V

2

, m

2

, C

2

V

1

, m

1

, C

1

6. Sprawność zależy od średnicy ziarna – wszystkie ziarna większe od d

d

zostają wydzielone, natomiast

mniejsze opuszczają aparat wraz z cieczą.
Im większa sprawność tym krzywa frakcyjna przebiega bardziej stromo.

7. Ilościowa ostrość rozdziału:

25%,

75%,

r

r

d

I

d



.

8. Komora pyłowa - zapylony gaz wprowadzany jest do obszernej komory i wskutek różnicy powierzchni

przekroju (S

1

< S

2

) na wylocie i wlocie zmniejsza swoją prędkość (V

K

< V

0

):

W

d

– prędkość opadania

U – prędkość unoszenia

Z – prędkość opadania
grawitacyjnego.

Opadanie cząstek pod
wpływem siły grawitacji podczas odpylania gazów przebiega w zakresie prawa Stokes’a. Gęstość gazu
jest mała, dlatego prędkość opadania będzie zależała:
-wprost proporcjonalnie od kwadratu średnicy cząstek, gęstości i przyśpieszenia ziemskiego,
-odwrotnie proporcjonalnie od lepkości dynamicznej.

-Czas opadania cząstek w komorze:

s

d

h

W





.

-Czas przebywania gazu w komorze:

s

L

U





.

-Przepustowość:

1

V

U S

 



9. Cyklony – mechanizm odpylania polega na działaniu sił odśrodkowych na cząstki aerozolowe.

10. Odpylacze filtracyjne (sprawność odpylania wynosi 99,99% dla cząstek do 0,01 μm):

-filtry warstwowe – stanowią luźno upakowanych lub sprasowanych włókien oraz różnego rodzaju
elementy wypełnień nieruchomych lub ruchomych,
-filtry tkaninowe – stanowią tkaniny plecione, tkane, filcowe, formowane w kształcie worków, kieszeni.

11. Elektrofiltry – cząstki aerozolu (stałe lub ciekłe) są wydzielane podczas przepływu strumienia aerozolu

przez wysokonapięciowe pole elektryczne, wytworzone pomiędzy dwoma elektrodami (cienkimi płytkami
ułożonymi naprzemiennie w komorze):
-katodą (elektroda emisyjna),
-anodą (elektroda osadcza).
Sprawność wynosi 99%.

12. Skrubery (odpylacze na morko) – strumień zapylonego gazu jest odpylany, wskutek kontaktu z cieczą,

cząstki aerozolowe są wydzielane na kroplach, strugach lub warstewkach cieczy. Sprawność wynosi 95%.

Autor: Grzegorz Kowalczyk

W s z e l k i e p r a w a z a s t r z e ż o n e

s
p
r
a
w
n
o
ś
ć

0 / 0%

1 / 100%

średnica ziarna granicznego d

d

d

d

E(d

d

)

1

0

1

d

d

d

d

d

d

m

E

m

 

V

K

V

0

U

1

S

1

S

2

U

2

Z

W

d