1. Podaj definicję filtracji i jej wady i zalety.

Filtracją nazywamy operację technologiczną polegającą na rozdzieleniu składników mieszaniny cieczy lub gazu z zawieszonymi cząstkami ciał stałych za pomocą urządzeń mających przegrodę przepuszczającą dla cieczy lub gazu, przesącz, filtratu, a nieprzepuszczalną dla cząstek ciał stałych. Zalety: Intensywność operacji, dokładny rozdział faz, uzyskanie osadu o małej zawartości wilgoci. Wady: duży opór przepływu przez warstwę filtracyjną

2. Przedstaw schemat filtru, rozkład ciśnień i występujące różnice ciśnień.

p₂-p_r=Δp - ciśnienie filtracji

p₂-p₁=Δp_o - ciś zgniatające osad

p₁-p_r=Δp_p - ciśnienie zgniatające przegrodę równe jej wytrzymałości

(rysunki)

3. Przedstaw podział filtrów

ze względu na opór przepływu: grawitacyjne, ciśnieniowe, próżniowe

ze względu na charakter pracy: o działaniu ciągłym, o działaniu okresowym

ze względu na konstrukcje: jedno lub wielowarstwowe (taśmowe, komorowe, prasy filtracyjne, ściekowe), obrotowe (bębnowe), wirówki

4. Podaj definicję masowego współczynnika oporu właściwego osadu.

Jest to opór stawiany strumieniowi filtratu przez warstwę osadu zawierającego 1 kg fazy stałej w 1m² powierzchnia filtracji.

5. Podaj definicję stałej filtracji C dla filtracji z tworzeniem się osadu.

C - jest to objętość filtratu przy przejściu, której przez przegrodę filtracyjną odłoży się warstwa osadu, której opór jest równoważny oporowi przegrody filtracyjnej.

6. Opisz pełny cykl filtracji.

Filtracja zawiesin polega na zatrzymaniu przez przegrodę filtracyjną cząstek ciała stałego, przepuszczaniu przez tę przegrodę cieczy, którą nazywamy przesączem lub filtratem. Przegroda filtracyjna może mieć strukturę ziarnistą albo włóknistą. Tworząca się w czasie filtrowania warstwa osadu jest w tym przypadku wykorzystywana jako warstwa filtrująca, podnosząca zdolność rozdzielczą filtru. Jeżeli opór jest niewielki wtedy wykorzystujemy zwykle ciśnienie hydrostatyczne słupa cieczy nad warstwą osadu.

7. Podaj definicję wydajności filtracji.

Ze względu na filtrat:

[m³/m²s], ∑τ - czas pełnego cyklu

Ze względu na suchy osad:

8. Przedstaw rodzaje mieszadeł.

Podział mieszadeł jest umowny i zależy od przyjętego kryterium podziału:

-profil prędkości cieczy w mieszalniku - są to mieszadła wytwarzające: promieniowy strumień cieczy, osiowy strumień cieczy strumień okrężny (styczny) strumień cieczy

-iloraz średnicy mieszadła i mieszalnika d/D - prędkość obwodowa końca łopatek mieszadła i zakres przepływu (laminarny, burzliwy)

-zakres lepkości

-konstrukcja mieszadła: turbinowe, śmigłowe, łapowe (wolnoobrotowe), kotwicowe, ramowe, ślimakowe

9. Przedstaw rodzaje zbiorników mieszalnika

Mają zwykle kształt cylindryczny oraz dno płaskie lub wypukłe o różnym kształcie (stożkowe, elipsoidalne, polisferyczne).

Najczęściej ustawione są pionowo, rzadziej poziomo. Wewnątrz zbiornika mogą być wbudowane przegrody dla uniknięcia wirowania cieczy w mieszalniku oraz tworzenia się lejka. Przegrody mogą być umieszczone: przy samej ściance zbiornika mieszalnika, w pewnej odległości od niej, pod pewnym kątem względem promienia obrotu mieszadła, na całej długości zbiornika. Tylko na pewnej głębokości cieczy

10. Wyjaśnij termin: mieszanie i mieszanie mechaniczne.

Mieszanie to proces bardzo rozpowszechniony w wielu przemysłach i życiu codziennym.

Może zachodzić w rurociągu, przez, który przepływa płyn w pompie przetłaczającej oraz w aparatach przeznaczonych specjalnie do tego celu tzw. mieszalnikach. Mieszanie to przemieszczanie się różnych cząstek danego ośrodka w celu uzyskania i utrzymania jego jednorodności.

Mieszanie mechaniczne prowadzi się w celu: wytworzenia jednolitego roztworu lub mieszaniny, intensyfikacji procesów wymiany ciepła, intensyfikacji procesów wymiany masy czysto fizycznej bądź też połączonej z reakcją chemiczną.

11. Wyjaśnij pojęcie „stopnia zmieszania”.

Jest to stosunek rozprowadzenia wzajemnego dwu lub więcej substancji do stanu rozprowadzenia idealnego osiągniętego po doskonałym wymieszaniu układu. Jest on pewnego rodzaju miarą efektu mieszania, zaś jego zmiany mogą być wykorzystane do oceny intensywności mieszania.

12. Wyjaśnij pojęcie „intensywność mieszania”.

Pojęcie intensywności mieszania używane jest dość często jednak nie ma jeszcze ścisłej definicji. Potocznie określa się intensywność mieszania przy pomocy takich wielkości jak: częstość obrotów mieszadła (n), prędkości obrotowej końców łopatek mieszadła (u), zastępcza liczba Reynoldsa dla procesów mieszania (Re_m), moc mieszania liczona na jednostkę objętości mieszanej cieczy lub jednostek miary masy mieszanej cieczy

13. Wyjaśnij pojęcie „efektywność mieszania”.

Określa, przy jakim nakładzie energii jest możliwe osiągnięcie żądanego efektu technologicznego. Z dwóch mieszalników ten pracuje bardziej efektywnie, w którym osiąga się określony efekt technologiczny przy niższym nakładzie energii.

14. Podaj definicję liczby mocy, zmodyfikowanej liczby Re, Fr dla procesów mieszania.

Liczba mocy (zmodyfikowana liczba Newtona - Eklera dla procesów mieszania)

Zmodyfikowana liczba Re:

Zmodyfikowana liczba Froude'a Fr:

15. Na czym polega przewodzenie ciepła.

Przewodzenie ciepła polega na przekazywaniu energii od jednej cząsteczki chemicznej danej substancji do drugiego za pośrednictwem ruchu drgającego (oscylacyjnego) tych cząsteczek.

16. Na czym polega konwekcja ciepła.

Polega na przenoszeniu ciepła przez cząstki (pakiety) gazu lub cieczy z jednej przestrzeni do drugiej podczas ich ruchu wywołanego: różnicą gęstości, różnicą temperatury lub na skutek ruchu wymuszonego przez czynniki zewnętrzne np. ogrzewanie cieczy w kotle za pomocą gorącej powierzchni kotła, ogrzewanie pokoju za pomocą centralnego ogrzewania.

17. Na czym polega promieniowanie.

Jest to termin określający wymianę energii przez przestrzeń za pomocą fal elektromagnetycznych. Występuje głównie w gazach i próżniach.

18. Podaj definicję liczb kryterialnych: Nu, Pr, Gr.

Liczba (kryterium) Nusselta:

α-współczynnik wnikania ciepła, λ-współczynnik przewodzenia ciepła, d-średnica

Liczba (kryterium) Prandta (podobieństwo fizyko - chemiczne):

μ-lepkość dynamiczna płynu, c-ciepło właściwe płynu

Liczba (kryterium) Grashofa:

g- przyspieszenie ziemskie, L-długość przewodu, ν- lepkość kinetyczna, β- współczynnik rozszerzalności cieplnej, Δt- różnica temperatur między płynem a ścianką

19. Wyjaśnij pojęcia: ilość ciepła, strumień ciepła i gęstość strumienia ciepła

Gęstość strumienia ciepła - ilość ciepła wymienianego w warunkach ustalonych, jednostkowym czasie, przez jednostkowa powierzchnię, przy równomiernym przenoszeniu ciepła przez całą powierzchnię biorącą udział w wymianie ciepłą. q=Q_h/A [W/m²]

Strumień cieplny -Q_h [J/s]. to stosunek elementarnej ilości ciepła dQdo czasu trwania wymiany tej ilości ciepła dt

Ilość ciepła - Q [J]

20. Podaj definicję współczynnika przewodzenia ciepła.

Współczynnik przewodzenia ciepła danego ciała oznacza tą ilość ciepła, jaka jest przewodzona przez ciało o powierzchni 1m² i grubości ścianki 1m w ciągu sekundy przy różnicy temperatur na przeciwległych ściankach wynoszącej 1 stopień.

21. Na czym polega wnikanie ciepła.

Wnikanie ciepła obejmuje: przewodzenie ciepła w laminarnej warstewce płynu przylegającej do powierzchni wymiany ciepła, konwekcję w górnej masie płynu

Konwekcja + przewodzenie = wnikanie ciepła

22. Podaj definicje współczynnika wnikania ciepła.

Liczbowo jest on równy ilości ciepła, jaka zostanie wymieniona między ścianką i cieczą w jednostce czasu, przez jednostkową powierzchnię przy jednostkowym spadku temperatury.

[W/m²deg]

23. Na czym polega konwekcja wymuszona.

Konwekcyjny ruch ciepła odbywany podczas uwarstwionego, przejściowego lub burzliwego przepływu płynu wywołany czynnikami wymuszającymi ruch, jak przesyłanie cieczy w przewodzie za pomocy pompy lub przesłanie gazu za pomocą wentylatora

24. Na czym polega konwekcja naturalna.

Jest związana ruchem płynu wywołanym różnicą temperatur między temperaturą powierzchni, z którą styka się płyn i wymienia z nią ciepło, a temperaturą płynu.

25. Przedstaw rodzaje procesu wrzenia.

Wrzenie cieczy na powierzchni ciała stałego (wrzenie powierzchniowe), wrzenie w całej objętości cieczy

26. Podaj warunki konieczne do powstania procesu wrzenia.

Wystąpienie przegrzanej cieczy w stosunku do temperatury nasycenia i obecność ośrodków tworzenia pęcherzyków pary

27. Scharakteryzuj wrzenie pęcherzykowe i błonkowe.

Wrzenie pęcherzykowe - powstają okresowo pęcherzyki pary, które rosną, odrywają się od powierzchni grzejnej i wędrują do powierzchni cieczy.

Wrzenie błonkowe - po koalescencji poszczególnych pęcherzyków pary, aż do utworzenia ciągłej błonki parowej na powierzchni grzejnej.

28. Co to jest zwilżalność?

Zwilżalność to kąt graniczny między powierzchnią grzejną, a styczną do powierzchni pęcherzyka θ.

29. Do czego służą wymienniki ciepła? Jakie znasz ich rodzaje?

Służą do wymiany ciepła między płynami.

-Rekuperatory - dwa czynniki o różnych temperaturach przepływają w przestrzeniach oddzielonych przegrodą stałą (aparaty przeponowe)

-Regeneratory - powierzchnia grzejna najpierw kontaktuje się z gorącym czynnikiem, a następnie z zimnym (grzejniki powietrza, piece martenowskie)

-Aparaty bezprzeponowe - bezpośredni kontakt między gorącym i zimnym płynem (węże chłodnicze w elektrociepłowniach)

30. Jakie prowadzi się obliczenia dla wymienników cieplnych?

Obliczenia projektowe: Nowy aparat Cel: wyznaczenie powierzchni wymiany ciepła. Obliczenia sprawdzające: Istniejący aparat Cel: wyznaczenie ilości przenoszonego ciepła, temperatury końcowych czynników (wymienniki o znanej powierzchni wymiany ciepła).

31. Wymień podstawowe kierunki przepływu w wymiennikach.

-Współprąd, przeciwprąd, przepływ krzyżowy wielokrotny (mieszany)

32. Scharakteryzuj ruch masy.

Pod pojęciem ruchu masy rozumie się wszystkie te procesy, w których następuje przemieszczanie się składnika lub składników przez granicę faz lub wewnątrz tej samej fazy.

33. Wyjaśnij pojęcie dyfuzji masy.

Gdy przenoszenie masy odbywa się w nieruchomym ośrodku lub poruszającym się ruchem laminarnym to wynika ono z termicznego ruchu cząsteczek i nosi nazwę przenoszenia molekularnego - dyfuzji.

34. Wyjaśnij pojęcie konwekcji masy

Jeżeli przynajmniej część układu znajduje się w ruchu to przenoszenie masy w tej części zachodzi pod wpływem procesu makroskopowego mieszania i jest nazywana przenoszeniem konwekcyjnym. Konwekcja masy wynikającą z sił ciążenia ziemskiego to konwekcja naturalna, a z siłą działających na układ z zewnątrz to konwekcja wymuszona.

35. Podaj definicje destylacji.

Destylacja to proces polegający na przeprowadzeniu w stan pary i ponownym skropleniu jednego lub kilku składników mieszaniny ciekłej w celu ich rozdzielenia lub oczyszczenia.

36. Podaj definicje rektyfikacji.

Rektyfikacja to proces polegający na przeciwprądowym kontakcie cieczy i pary przy równoczesnej wymianie ciepła i masy.

37. Opisz aparaty, w których prowadzony jest proces rektyfikacji, scharakteryzuj rektyfikację okresową i ciągłą.

Rektyfikacja okresowa występuje wtedy, gdy do aparatu rektyfikacyjnego doprowadza się surówkę jednorazowo w celu rozdzielenia.

Rektyfikacją ciągłą nazywamy taki proces rektyfikacji, w którym doprowadzenie cieczy surowej, odprowadzenie rektyfikatu i cieczy wyczerpanej odbywa się w sposób ciągły i równoczesny.

Aparaty służące do rektyfikacji nazywamy kolumnami rektyfikacyjnymi. Dzielą się one na dwie zasadnicze grupy: kolumny rektyfikacyjne o działaniu ciągłym i kolumny o działaniu okresowym. Z punktu widzenia konstrukcyjnego rozróżniamy kolumny półkowe (dzwonowe, tunelowe, zaworowe, rusztowe, sitowe itd.) oraz kolumny z wypełnieniem, w których zamiast półek znajduje się warstwa wypełnienia złożona z takich elementów jak pierścienie

38. Podaj definicję półki teoretycznej.

Pod pojęciem półki teoretycznej w kolumnie rektyfikacyjnej będziemy rozumieć taką półkę, z której odpływająca w górę para znajduje się w równowadze fizykochemicznej ze spływającą w dół cieczą z tej samej półki.

39. Podaj definicje liczby powrotu

40. Podaj równanie górnej linii operacyjnej z uwzględnieniem liczby powrotu

---