Pytania za 2 pkt.

1.Opisz z jakich składników składa się uogólniony proces

technologiczny:

środowisko

Energia 

Proces technologiczny  produkt

Surowce

Informacja

2.Scharakteryzuj siły masowe działające w płynach.

Siły masowe- siły wywierane na każdy element masy płynu

zawartej wewnątrz objętości V przez zewnętrzne pole sił.

Zaliczamy do nich: siłę ciążenia (ciężar płynu), siłę bezwładności

(inercja), siłę odśrodkową wywołaną ruchem naczynia wraz z płynem.

Miarą sił masowych jest jednostkowa siła masowa Fim, czyli

siła przypadająca na jednostkę masy pynu.

Siły powierzchniowe-Siły działające z zewnątrz na powierzchnię

płynu w obszarze V. Zaliczamy do nich siły tarcia i parcie

hydrostatyczne. Miarą sił powierzchniowych jest jednostkowa siła

powierzchniowa czyli siła przypadająca na jednostkę powierzchni

płynu o wymiarze naprężenia w Pascalach. Dla płynu w stanie

spoczynku naprężenie normalne to ciśnienie. Dla płynów poruszających

się p=F/A (F- parcie, A-powierzchnia działania parcia)

3.Scharakteryzuj jednostkową siłę powierzchniową w kierunku

normalnym

Składowa jednostkowej siły powierzchni w kierunku normalnym-

naprężenie normalne.

Dla płynów w stanie spoczynku naprężenie normalne to ciśnienie.

Dla płynów poruszających się ciśnienie to średnia arytmetyczna z

naprężeniem normalnym działającym w danym punkcie w przestrzeni

na trzech wzajemnie prostopadłych powierzchniach. p=F/A

(F- parcie, A-powierzchnia działania parcia)

4.Scharakteryzuj jednostkową siłę powierzchniową w

kierunku statycznym

Zdolność płynu do przenoszenia naprężeń stycznych przy

przemieszczaniu elementów płynu to lepkość. Powstające przy

tym siły są statyczne do kierunku ruchu i noszą nazwę sił statycznych

lub oporów tarcia. Stosunek siły stycznej do powierzchni na której ona

działa określa natężenie styczne.

τ=T/A (τ- naprężenie styczne, T- siła tarcia)

5.Omów prawo tarcia (lepkości) newtona

Gdy górna płyta jest nieruchoma, a płyta dolna porusza się z liniową

prędkością u0. Znak „-‘ wynika stąd, że gradient prędkości w kierunku

y jest w tym przypadku ujemny, a chcemy, aby współczynnik

proporcjonalności była zawsze dodatni

6.Podaj definicję współczynnika lepkości dynamicznej

i kinetycznej

Dynamiczny- jeżeli dwie powierzchnie do 1 dm2 każda odległe od

siebie o 1m, pod działaniem siły N poruszają się z prędkością względną

1m/s to równość płynu jest równa jednostce.

Kinetyczny

1 stokes= 0,0001

U= u/ρ [m2/s]

7.Scharakteryzuj płyny newtonowskie i nienewtonowskie

Newtonowskie- są płynami których naprężenia statyczne są

proporcjonalne do prędkości odkształceń:

Gdzie τ- naprężenie styczne, g- gradient przesunięcia,

h- współczynnik proporcjonalności nazywany współczynnikiem lepkości.

Dla płynów newtonowskich lepkości nie zależy od szybkości ścinania,

zależy natomiast od własności substancji tworzącej płyn i jego

parametrów termodynamicznych takich jak temperatura i ciśnienie.

Nienewtonowskie- to wszystkie płyny, dla których krzywa płynięcia

w ustalonych warunkach temperatury i ciśnienia nie jest linia prostą

przechodzącą przez środek układu współrzędnych. Płyny

nienewtonowskie dzielimy na: reostabilne,reologiczne, sprężysto lepkie.

8. Omów opory sumaryczne przepływu płynów rzeczywistych

opory sumaryczne przepływu - suma oporów tarcia wewnętrznego i

oporów lokalnych, wywołanych zmianą kierunku lub kształtu
geometrycznego rurociągu (np. zagięcia, zwężenia, zawory,

rozszerzenia przewodu)

9.Opisz sumaryczny spadek ciśnienia podczas przepływu płynów

rzeczywistych w przewodach

sumaryczny spadek ciśnienia przepływu płynów rzeczywistych

spowodowany jest tarciem wewnętrznym i oporami miejscowymi

gdy u₁ = 0

10.Opisz przepływ płynu w zwężce pomiarowej i przedstaw

rozkład ciśnienia podczas przepływu płynu przez zwężkę.

Wykorzystuje się zwężenie przekroju strugi w celu zwiększenia

prędkości przepływu a tym samym zmniejszamy ciśnienie statyczne

czyli wywołujemy spadek ciśnienia . W kryzie jak i w otworze

ostro krawędziowym struga podlega kontrakcji a następnie rozszerza

się do swojego pierwotnego stanu. Różnica Δp zwana ciśnieniem

różnicowym przy przepływie cieczy wynosi

Δp= p₁+p₂=h_m(ρ_m-ρ)g= hgp

Strata ciśnienia wynikająca z oporu przepływu w przekrojach 0 i 4

Δp_strat=p₀-p₄

Różnica ciśnienia p₀-p₃ w przekrojach 0 i 3

11.Na czym polega zasada pomiaru prędkości w rotametrze?

Istotną częścią jest rurka szklana w środku której umieszczony jest

pływak. Przy przepływie do góry pływak unosi się do pewnego

poziomu zależnego od szybkości przepływu. Im wyższe położenie

przyjmuje pływak tym większa jest powierzchnia jego pierścienia.

Przy przepływie przez tą szczelinę prędkość ulega zwiększeniu i

maleje ciśnienie. Powstaje różnica ciśnień pod i nad pływakiem i

jest równoważona jego ciężarem i utrzymuje go na pewnym poziomie.

12.Scharakteryzuj wpływ oporu ośrodka płynnego na opadającą

cząstek ciała stałego.

Z podstaw mechaniki wiadomo, że ciała spadają

swobodnie ruchem jednostajnie przyspieszonym. Gdy wymiary

ciała są duże, można pominąć opór ośrodka, jednak dla ciał

o małych wymiarach takie rozumowanie mogłoby doprowadzić do

poważnych błędów. Jeżeli dana cząstka rozpoczyna opadanie

od początkowej prędkości równej zeru, wówczas w ciągu krótkiego

czasu będzie ona opadać ruchem przyspieszonym. Równocześnie w

miarę wzrostu prędkości opadania rosnąć będzie opór ośrodka,

przeciwstawiający się dalszemu wzrostowi prędkości opadania. Gdy siła

oporu ośrodka stanie się równa ciężarowi cząstki opadającej, prędkość,

z jaką porusza się cząstka ustala się i pozostaje już dalej niezmienna.

13.Objaśnij różniczkowe równanie filtracji z tworzeniem osadu.

u- prędkość przepływu cieczy

V- objętość filtratu

A- powierzchnia filtru

x- masa wilgotnego osadu przypada na jednostkę objętości otrzymanego

czystego filtratu

α- masowy współczynnik oporu osadu właściwego

R_M- opór przegrody filtracyjnej

Μ- lepkość

14. Przedstaw równanie filtracji przy stałym ciśnieniu.

. Scharakteryzuj współczynnik ściśliwości osadu

s- współczynnik ściśliwości. Dla osadu nieściśliwego s=0, dla osadów

ściśliwych współczynnik ten zawsze jest w granicach 0<s<1. Wielkość s

traktujemy w pewnym zakresie jako wielkość stałą dla danego osadu.

15.Wyjaśnij znaczenie stałych filtracji C i K

Wartości stałych K i C określa się na filtrze o określonej

powierzchni filtracyjnej F

K [m6/s] – stała kinetyczna

C- [m3] stała charakteryzujaca filtrowany układ, C to objętość przesączu,

jaką uzyskujemy do momentu utworzenia się warstwy osadu o oporze

równym oporowi tkanki filtracyjnej J

.

16.Scharakteryzuj stałe filtracji C i K.

- dla osadów nieściśliwych

- dla ściśliwych osadów

17. Jakie zmienne wpływają na moc mieszania.

Na podstawie licznych badań doświadczalnych wiadomo, że

następujące zmienne wpływają na moc mieszania: parametry

fizyczne układu (gęstość i lepkość) parametry kinetyczne i

dynamiczne (częstość obrotów mieszadła i przyspieszenie siły

ciężkości) parametry geometryczne (średnica mieszadła, zbiornika,

wysokość cieczy w zbiorniku) inne parametry (wymiary, kształt

oraz liczba łopatek mieszadła, kształt zbiornika (obecność w nim

przegród i ich wymiary, kształt i liczba , rodzaj dna zbiornika))

18. Przedstaw i omów prawo Fouriera dla przewodzenie ciepła.

Prawo Fouriera mówi, że gęstość przewodzenie strumienia ciepła jest

wprost proporcjonalna do gradientu temperatury mierzonego wzdłuż

kierunku przepływu ciepła.

q- gęstość strumienia ciepła

λ- współczynnik przewodzenie ciepła

A-powierzchnia

dt/dx- gradient temperatury

19. Przedstaw i omów równanie Newtona opisujące strumień

ciepła, jaki wpływa od ścianek do płynu.

α- współczynnik wnikania ciepła

T- temp. płynu

T_w- temp. ścianki

20. Opisz ogólną zależność kryterialną dla wnikania ciepła.

Nu= f(Re, Pr, Gr, Kg)

- liczba (kryterium) Nusselta

- liczba (kryterium) Reynoldsa

- liczba (kryterium) Prandla

- liczba (kryterium) Grashofa

- liczba (kryterium) podobieństwa geometrycznego

21. Jakie procesy cząstkowe składają się na mechanizm

procesu wrzenia.

- mechanizm tworzenia się pęcherzyka pary

- ustalenie warunków określających miejsce czynne

powierzchni grzejnej

- wpływ napięcia powierzchniowego cieczy na proces wrzenia

- wpływ cyrkulacji wrzącej cieczy na wnikanie ciepła do

ścianki grzejnej i innych.

22.Wyjaśnij pojęcie oporu cieplnego oraz podaj zależności

opisujące opór cieplny przewodzenia,wnikania i lotność względną.

Opór cieplny jest to stosunek grubości warstwy materiału do

współczynnika przewodnictwa cieplnego rozpatrywanej warstwy materiału.

23. Zdefiniuj lotność i lotność względną.

Lotność to stosunek prężności cząsteczkowej do ułamka molowego

tego składnika w mieszaninie cieczy

Lotność względna to stosunek lotności składnika bardziej lotnego do

składnika mniej lotnego

24.Opisz schemat aparatury do destylacji różniczkowej i

przedstaw ogólny bilans masy dla tego procesu.

Aparatura skłda się z kotła destylacyjnego, skraplacza pary i

odbieralników. Ciecz surowa załadowana do kotła ogrzewa się

najcześciej za pomocą pary wodnej przeponowo. Znacznie rzadziej

czynnikiem grzejnym są gazy spalinowe. Para tworząca się z wrzącej

cieczy odpływa przez przewód do skraplacza skąd po ochłodzeniu

utworzoną ciecz kierujemy do odbieralnika lub kilku odbieralników,

w których gromadzą się frakcje o pożądanym składzie.