1. System transportu pneumatycznego

2. Porównanie pomp wyporowych i wirowych, charakter pracy, zalety i regulacje parametrów

3. Mieszadła szybkoobrotowe w fazie ciekłej (mieszadło turbinowe)

4. Aparaty do odpylania gazów metodą mokrą

5. Baterie wyporowe (prądowe i przeciwprądowe) Warunki pracy i działania

6. Zagadnienie ssania i tłoczenia pomp tłokowych

7. Zagadnienia zużycia energii dla maszyn rozdrabniania materiałów stałych. Omów zasady cyklu zamkniętego i otwartego

8. Budowa i zależności określające wymiary i działanie komór pyłowych i grawitacyjnych

9. Podaj trzy przykłady aparatów, w których głównym elementem jest obracający się bęben

10. Podaj praktyczne aspekty eksploatacji przeponowych wymienników ciepła

11. Charakterystyka pracy pomp, punkt pracy, współpraca pomp, parametry i regulacja pracy

12. Instalacja filtra bębnowego próżniowego, budowa i działanie, analiza zmian ciśnienia podczas obrotu bębna

13. Odpylacze działające na zasadzie siły odśrodkowej. Dwa przykłady rysunkowe, warunki poprzecznego działania, zakres stosowania (cyklony, multicyklony)

14. Wyparki z naturalnym i wymuszonym obiegiem (cyrkulacja) 2 rys

15. Aparaty kolumnowe półkowe, kolumny z wypełnieniem 2 rys

16. Pompy specjalne

17. Cyklony i multicyklony parametry pracy (?)

18. Elektrofiltr

19. Prasa filtracyjna ramowa

20. Filtr bębnowy próżniowy - cykl jednego obrotu

21. Przedstaw budowę i zależności określające wymiany działania komór pyłowych grawitacyjnych

22. Metoda sucha i mokra (storbery (m), filtry (s), komory pyłowe (s), odpylacz pionowy (m),

23. Komory pyłowe

24. Podział wirówek

25. Intensyfikacja wymienników ciepła

26. Podział pomp - sprężarek (działanie, wydajność, moc)

27. Porównanie pomp wyporowych i specjalnych

28. Przetłaczarki

29. Kruszarki i młyny (zasada działania, warunki dobrej pracy Q i N)

30. Młyny kulowe

31. Rozdrabniarki dwurozporowe

32. Omów procesy filtracyjne

33. Przedstaw zagadnienia teoretycznej i względnej wysokości podnoszenia pomp wirowych

34. Przedstaw budowę suszarki talerzowej

35. Budowa talerzowego filtru próżniowego

36. Komory pyłowe (?)

37. Odstojniki

38. Przenośniki bezcięgnowe i cięgnowe

Ad. 1

Transport pneumatyczny realizowany jest w zamkniętym przewodzie i polega na przemieszczaniu materiałów sypkich w strumieniu płynącego z odpowiednią prędkością powietrza. W zależności od ciśnienia panującego w przewodzie transportowym rozróżnia się przenośniki ssące (podciśnieniowe) i tłoczące (nadciśnieniowe) oraz systemy mieszane ssąco-tłoczące. W tych ostatnich przenośnikach część pracuje w warunkach podciśnienia, a część w warunkach nadciśnienia.

Przenośniki pneumatyczne stosowane są do transportu materiałów sypkich, nie lepiących się o granulacji nie przekraczającej 80 mm i temperaturze poniżej 500˚C. Przykłady takich materiałów to: cement, nawozy sztuczne, węgiel, popiół, kruszywa, kokaina, zboża, mąki, proszki, trociny.

Ad. 2

Pompy wyporowe:

W rezultacie odpowiedniej konstrukcji pompy i ruchu jej elementu roboczego pompa przetłacza ciecz, dawkami, z części ssawnej do tłocznej. Warunkiem działania jest szczelne oddzielenie tych przestrzeni od siebie, co osiąga się przez styk współpracujących ze sobą części pompy. Ruchy elementu roboczego i przetłaczanej cieczy są ze sobą związane; zmiana położenia tego elementu powoduje przemieszczenie pompowanej cieczy.

Biorąc pod uwagę rodzaj ruchu elementu roboczego pomp wyporowych, dokonuje się ich podziału na:

- pompy wyporowe o postępowo-zwrotnym ruchu elementu roboczego (tłoka, nurnika, przepony)

- pompy wyporowe rotacyjne o obrotowym ruchu elementu roboczego

- pompy wyporowe o obrotowo-zwrotnym ruchu elementu roboczego

Istotną cechą pomp wyporowych jest to, że ciśnienie, które może być wytworzone przez te pompy, jest teoretycznie nieograniczone; z tego powodu wywołany przez nie przepływ cieczy może być dławiony w ograniczonym zakresie.

Zalety:

- bardzo duża wysokość podnoszenia,

- niezmienna (w pewnym zakresie) wydajność przy zmieniających się warunkach pracy,

- stosunkowo duża sprawność,

- zdolność samo zasysania,

- mała wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy.

Regulacja parametrów pracy:

W przypadku pomp wyporowych występuje potrzeba regulacji ich wydajności, gdyż wytwarzanie przez nie ciśnienia kształtują się na poziomie wartości panującego w instalacji przeciwciśnienia.

Wydajność pomp tłokowych można regulować, zmieniając ich objętość skokową poprzez zmianę długości skoku tłoka pompy. Można również regulować liczbę skoków tłoka pompy w czasie, poprzez zmianę częstości obrotów wału napędzającego pompę. W przypadku pomp rotacyjnych regulację wydajności przeprowadza się przez zmianę liczby obrotów wykonujących ruch obrotowy elementów roboczych. Ten sposób regulacji jest najbardziej ekonomiczny.

Pompy wirowe:

W zależności od sposobu przemiany energii pompy wirowe dzieli się na pompy krętne i pompy krążeniowe. Energia przekazywana w tych pompach do cieczy jest ograniczona i zależy od rodzaju oraz liczby obrotów wirnika. Dławienie przepływu nie stwarza zagrożenia w postaci gwałtownego wzrostu ciśnienia jak w pompach wyporowych.

Cechą charakterystyczną pomp wirowych jest znacznie większa wydajność w porównaniu z pompami wyporowymi.

Działanie pompy wirowej wywołane jest ruchem obrotowym wirnika powodującym przepływ cieczy od strony ssawnej do tłocznej. Zmniejszenie ciśnienia u wlotu do pompy wywołane jest efektem ssącym. Podczas przepływu cieczy przez wirnik, w wyniku przekazania energii mechanicznej, następuje zwiększenie jej krętu.

W zależności od kierunku przepływu cieczy przez wirnik rozróżnia się pompy wirowe:

- odśrodkowe

- helikoidalne

- diagonalne

- śmigłowe.

Teoretyczna wydajność pomp wirowych zależy od powierzchni wlotu do wirnika i promieniowej składowej prędkości bezwzględnej przepływu cieczy w wirniku.

Zalety:

- duże i bardzo duże i nawet wykurwiste w chuj wydajności

- niewielkie wymiary

- pełna równomierność parametrów pracy przy ustalonych warunkach pracy,

- bezpośrednie sprzężenie z szybkoobrotowymi silnikami napędzającymi,

- duża niezawodność pracy, dzięki otwartej budowie i bardzo małej liczbie ruchomych, zużywających się części,

- zdolność samoregulacji, tj. samoczynnego przystosowania się do zmieniających się warunków pracy

Regulacja parametrów pracy pomp wirowych:

Regulacji podlegają wydajność i wysokość podnoszenia. Regulacja ta może być realizowana w warunkach:

- stałej częstości obrotowej wirnika pompy

- zmiennej częstości obrotowej wirnika.

Ten pierwszy sposób jest najprostszy i najczęściej stosowany i polega na dławieniu przepływu w rurociągu tłocznym za pomocą zainstalowanego w tym przewodzie zaworu. Niedopuszczalne jest dławienie przepływu w rurociągu ssawnym pompy, ponieważ może to spowodować wystąpienie kawitacji.

Ad. 3

Mieszadła turbinowe obejmują dużą grupę zróżnicowanych konstrukcji, które dzieli się na mieszadła turbinowo-łapowe i turbinowo-łopatkowe. Wśród tych ostatnich wyróżnia się mieszadła turbinowe odkryte i zakryte. Wszystkie mieszadła turbinowe należą do szybkoobrotowych. Wirnik mieszadła turbinowo-łapowego zbudowany jest z tulei, do której przymocowanych jest kilka łap prostych lub ustawionych pod kątem 30-60˚ do poziomu. Średnica wirnika zawiera się w przedziale: d = (0,33-0,5)D. Mieszadła turbinowo-łapowe są stosowane do mieszania cieczy o lepkościach nie przekraczających 10 Pa·s, do wytwarzania zawiesin i do przyspieszenia rozpuszczania ciał stałych w cieczach. Wirnik mieszadła turbinowo-łopatkowego otwartego składa się z tulei, do której przyspawana jest pierścieniowa tarcza z zamocowanymi do niej łopatkami w ilości 4-16, rozmieszczonymi promieniowo. Łopatki są najczęściej prostokątne, mogą być proste, pochylone pod kątem do poziomu lub wygięte w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu. Stosowane pochylenie łopatek, najczęściej pod kątem 45˚ do poziomu, intensyfikuje ruch osiowy cieczy. Wirnik mieszadła turbinowo-łopatkowego zamkniętego zbudowany jest z dwóch pierścieni między którymi rozmieszczone są łopatki. Podczas ruchu obrotowego wirnika ciecz zasysana jest do przestrzeni między łopatkami wzdłuż osi obrotu od dołu i do góry, a następnie wskutek działania siły odśrodkowej przepływa kanałami międzyłopatkowymi i wypływa promieniowo na zewnątrz.

Pod względem budowy i działania wirniki zamknięte mieszadeł turbinowych są zbliżone do dwustrumiennych wirników pomp wirowych.

Mieszadła turbinowe, otwarte i zamknięte, w większości rozwiązań konstrukcyjnych wytwarzają głównie cyrkulację promieniową cieczy znajdującej się w otoczeniu wirnika powodując jej mieszanie w całej objętości mieszalnika. W celu zmniejszenia niekorzystnego, z punktu widzenia operacji mieszania, wirowania cieczy wokół osi obrotu mieszadła, w otoczeniu wirników mieszadeł turbinowych zamkniętych umieszcza się pierścienie z łopatkami kierującymi, zagiętymi w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu wirnika. Mieszadła turbinowe są stosowane do mieszania cieczy o małej, jak i o dużej lepkości (do 500 Pa·s), pracują w zakresie częstości obrotowej 200-2000 obr/min. Mogą być stosowane do rozpuszczania ciał stałych w cieczach, wytwarzania emulsji i zawiesin o stężeniach do 60% fazy stałej złożonej z cząstek o wymiarach do 1,5 mm dla mieszadeł otwartych.

Ad. 4

Odpylacze, w których cząstki ciała stałego są wydzielane za pomocą cieczy nazywane są skruberami. Zastosowanie metod mokrych jest celowe w tych przypadkach, gdy cząstki ciała stałego w postaci pyłu nie mają żadnej wartości użytkowej, a więc są odpadem. Metodami mokrymi otrzymuje się cząstki stałe w stanie wilgotnym lub w postaci zawiesiny.

Odpylanie metodami mokrymi prowadzi się przez:

1. zatrzymanie cząstek pyłu w cieczy

2. zatrzymanie na zwilżonej przegrodzie porowatej

3. odpylanie pod działaniem sił bezwładności

4. odpylanie pod działaniem sił pola elektrostatycznego

Odpylanie gazów metodami mokrymi prowadzi się w skruberach, gdzie następuje kontaktowanie się zapylonego gazu z fazą ciekłą. W wyniku tego kontaktu dochodzi do zwilżenia cząstek fazy stałej i wchłonięcia ich do fazy ciekłej. Najprostsze skrubery są konstrukcjami wieżowymi o kształcie cylindrycznych kolumn. Kierunek przepływu strumieni zapylonego gazu i cieczy, najczęściej wody, może być dowolny, jednak najlepsze wyniki uzyskuje się przy przepływie przeciwprądowym.

Skrubery dzielimy na:

- bez wypełnienia

- z wypełnieniem nieruchomym

- z wypełnieniem ruchomym

W każdym z nich ciecz rozpylona w górnej części kolumny, opadając ku dołowi w postaci kropelek, styka się z zapylonym gazem przepływającym ku górze. Zwilżone cząstki fazy stałej opadają do najniżej położonej części skrubera, skąd w postaci zawiesiny są odprowadzane na zewnątrz. Odpylony gaz odpływa z górnej części skrubera.

Innym rodzajem aparatu do odpylania metodą mokrą jest odpylacz pianowy.

Zapylony gaz wprowadzany jest od dołu aparatu i przepływając ku górze przez otwory w przegrodzie, na której wytwarzana jest warstwa piany - ulega odpyleniu. Po przegrodzie, prostopadle do kierunku przepływu gazu przepływa woda.

Burzliwy przepływ gazu przez warstwę wody powoduje tworzenie się warstwy piany o dużej powierzchni kontaktu międzyfazowego. Stopień odpylania uzyskiwany w odpylaczach pianowych sięga 99 %, a wielkość zatrzymywanych cząstek fazy stałej wynosi ok. 1 μm. Część większych cząstek pyłu zatrzymywana jest na przegrodzie i odprowadzana z wodą przelewającą się przez znajdujące się w przegrodzie otwory.

Ad. 5

Baterie składają się z szeregu wyparek połączonych rurociągami tak, że mogą pracować w układzie współprądowym lub przeciwprądowym.

współprądowe - roztwór rozcieńczony; para grzejna - do działu pierwszego

przeciwprądowe - roztwór rozcieńczony do działu ostatniego; para grzejna do działu pierwszego

Roztwór przetłaczamy przez kolejne działy pompami. Roztwór zatężony odbieramy z działu pierwszego.

Baterie przeciwprądowe są większe od współprądowych; większe zużycie pary i energii elektrycznej.

Ad. 6

Zasadniczymi elementami konstrukcji pomp tłokowych są cylinder, znajdujący się wewnątrz niego tłok oraz zawory tłoczny i ssawny. Zasysanie cieczy do cylindra oraz jej wtłaczanie odbywa się w oddzielnych suwach, w pompach dwustronnego działania. Tłok odsuwając się od zaworu ssawnego tworzy podciśnienie w cylindrze i otwiera ów zajebisty zawór. Pompowana ciecz wypełnia cylinder. W drugiej fazie tłok przesuwa się w kierunku przeciwnym, zamyka zawór ssawny i tworząc nadciśnienie w cylindrze otwiera zawór tłoczny. Ciecz opuszcza cylinder i wchodzi do odcinka tłocznego sieci.

Ad. 7

Rozdrabnianie w kruszarkach prowadzi się zwykle metodą suchą, mielenie zaś można prowadzić metodą mokrą. Podczas mielenia na mokro zużywa się mniej energii, ponadto eliminuje się unoszenia pyłu. Mielenie na sucho powoduje mniejszą ścieralność elementów rozdrabniających oraz mniejsze zanieczyszczenie produktu mielenia materiałem, z którego wykonane są elementy rozdrabniające. Operację rozdrabniania można prowadzić w układzie otwartym lub zamkniętym.

Układ zamknięty jest korzystniejszy w eksploatacji, ponieważ materiał krócej przebywa w maszynie i drobne cząstki nie hamują operacji rozdrabniania. Koszty inwestycyjne tego układu, z uwagi na obecność klasyfikatora, są jednak większe w porównaniu z kosztami inwestycyjnymi układu otwartego. Rozdrabnianie, w szczególności mielenie, jest operacją kosztowną ze względu na znaczne zużycie energii i szybkie zużywanie się elementów rozdrabniających. Szacuje się, że światowe roczne zużycie energii na rozdrabnianie materiałów stałych kształtuje się na poziomie ok. 350 miliardów kWh. Dużo, co?

Praca rozdrabniania rośnie wraz ze wzrostem wartości stopnia rozdrobnienia i ze zmniejszaniem się wymiarów ziaren w produkcie operacji rozdrabniania.

Jeżeli materiał przeznaczony do rozdrabniania zawiera także ziarna drobne (o wielkości ziaren produktu rozdrabniania), zalecane jest ich oddzielenie od ziaren większych. Rozdrabnianiu należy poddawać wyłącznie ziarna duże. Praktyczna realizacja tego zalecenia jest możliwa w układzie otwartym. Gdy w materiale przeznaczonym do rozdrabniania ziaren drobnych jest niewiele, a produkt rozdrabniania powinien być jednorodny pod względem wielkości ziaren, w celu zmniejszenia zużycia energii stosuje się prowadzenie operacji w układzie zamkniętym.

Ad. 8

Odpylanie zapylonego gazu w grawitacyjnych komorach pyłowych zachodzi pod wpływem działania siły ciężkości podczas przepływu aerozolu przez aparat odpylający.

Zapylony gaz jest wprowadzany do komory, gdzie wskutek zwiększenia przekroju przepływu (w porównaniu z przekrojem przewodu zasilanego) zmniejsza znacznie swoją prędkość, umożliwiając osadzania cząstek fazy stałej na dnie komory w czasie przebywania gazu w aparacie. Czas opadania cząstek t w komorze o długości L i wysokości H, dla liniowej prędkości przepływu gazu u i prędkości opadania cząstek u₀ określają zależności

Komory pyłowe mają znaczne wymiary i niską sprawność odpylania, ok. 40% zwłaszcza cząstek najmniejszych, dlatego stosowane są do odpylania wstępnego. W celu zmniejszenia długości komory pyłowej o wysokości H, dzieli się jej przestrzeń wewnętrzną przegrodami poziomymi (półkami) na szereg komór poziomych o wysokości h. Rozwiązanie takie skraca drogę opadania cząstek i przyspiesza ich wydzielanie ze strumienia gazu. Liczba pojedynczych komór poziomych wyniesie:

Komory takie są znane pod nazwą komór Howarda. Stosowane w nich odległości między półkami wynoszą 50-100 mm, a długości ok. 3-5 m. Sprawność odpylania dochodzi do 70%.

Ad. 9

Młyn kulowy

Wirówka sedymentacyjna

Filtr bębnowy próżniowy

Ad. 10

Ad. 11

Charakterystykami pompy nazywane są krzywe stanowiące wykresy funkcji:

H = f(Q); N = f(Q); η = f(Q)

W warunkach eksploatacji pompy bowiem, rzadko pracuje ona przy nominalnych wartościach parametrów, podlegając regulacji zależnej od układu (dostosowanie się pompy do warunków układu następuje samoczynnie). Z tych powodów znajomość charakterystyk pompy określających współzależności między parametrami pracy pompy w warunkach jej pracy jest niezbędna do właściwej eksploatacji pompy. Jest to także konieczne przy współpracy większej liczby pomp w układzie.

Charakterystyka przepływu H = f(Q), określająca zależność wysokości podnoszenia H od wydajności Q, nazywana również krzywą dławienia, jest główną charakterystyką pompy. Charakterystyka poboru mocy N = f(Q) określa zależność pobieranej przez pompę mocy N od wydajności Q. Charakterystyka sprawności pompy η = f(Q) określa zmianę stosunku mocy efektywnej, zużywanej na zmianę parametrów pracy pompy, do mocy pobieranej przez pompę o zmiennej wydajności.

Wymienione charakterystyki uzyskuje się w wyniku badań pomp.

Pompa współpracuje z przewodem ssawnym, tłocznym lub ssawnym i tłocznym jednocześnie tworząc układ pompowy. Zadaniem pompy w danym układzie jest wytworzenie ciśnienia niezbędnego dla podnoszenia pompowanej cieczy na wysokość odpowiadającą różnicy poziomów cieczy w zbiornikach, pokonania różnicy ciśnień w zbiornikach oraz pokonania oporów przepływu.

Wartość ciśnienia potrzebna na pokonanie różnicy poziomów i ciśnień w zbiornikach jest wielkością stałą, niezależną od natężenia przepływu.

Opory przepływu są proporcjonalne do kwadratu prędkości przepływu cieczy, a więc również do kwadratu natężenia jej przepływu. Krzywa charakterystyczna określająca zależność tych oporów przepływu wyrażonych w metrach słupa przetłaczanej cieczy od natężenia przepływu nazywana jest charakterystyką przewodu.

Punkt przecięcia się charakterystyki pompy z krzywą charakterystyczną przewodu, jest punktem pracy układu i określa jednocześnie parametry pracy pompy. Wynika to z równości natężenia przepływu cieczy w przewodzie z wydajnością pompy. Tej wartości wydajności odpowiada jednocześnie wysokość podnoszenia pompy i wartość całkowitych oporów przewodu.

Wydajność pomp wirowych jest zależna od oporów jakie muszą być pokonane, a punkty pracy tych maszyn leżą na charakterystyce przewodu, czyli w punkcie ich przecięcia się ze sobą.

Ze wzrostem oporów przepływu przebieg charakterystyki przewodu staje się bardzo stromy, zmniejszenie oporów przepływu skutkuje bardzie płaskim jej przebiegiem.

Zmiany wartości różnic ciśnień czy poziomów cieczy w zbiornikach powodują przesunięcie charakterystyki przewodu w górę lub w dół przy zachowaniu jej kształtu.

Zmiana charakterystyki przewodu (rurociągu) powoduje w konsekwencji zmianę punktu pracy układu.

Regulacji podlegają wydajność i wysokość podnoszenia. Regulacja ta może być realizowana w warunkach:

- stałej częstości obrotowej wirnika pompy,

- zmiennej częstości obrotowej wirnika

Ten pierwszy sposób jest najprostszy i najczęściej stosowany i polega na dławieniu przepływu w rurociągu tłocznym za pomocą zainstalowanego w tym przewodzie zaworu. Niedopuszczalne jest dławienie przepływu w rurociągu ssawnym pompy, ponieważ może to spowodować wystąpienie kawitacji.

Zmianę wydajności i wysokości podnoszenia można uzyskać także zawracając część strumienia cieczy z rurociągu tłocznego do ssawnego. Jest to jednak związane ze stratą energii na przetłaczanie części cieczy w obiegu zamkniętym.

Ad. 12

Filtr bębnowy próżniowy jest klasycznym rozwiązaniem filtru o działaniu ciągłym. W skład filtru wchodzi cylindryczny bęben podzielony na sekcje (10-36), którego boczna ściana, wykonana z dziurkowanej blachy, obciągnięta tkaniną, stanowi przegrodę filtracyjną.

Bęben obraca się (0,25 - 3 obr/min) w tzw. wannie, do której doprowadzana jest zawiesina. W wannie zainstalowane jest mieszadło, którego ruch przeciwdziała sedymentacji ziaren fazy stałej. Jeden z czopów bębna stanowi element układu napędowego, drugi jest tzw. głowicą ruchomą filtru.

W głowicy ruchomej znajdują się przelotowe otwory połączone przewodami z sekcjami bębna. Głowica ruchoma styka się z nieruchomą głowicą rozdzielczą filtru, która łączy kolejno sekcje filtru z układem próżniowym i ciśnieniowym (sprężonego powietrza).

W czasie ruchu obrotowego bębna każda z sekcji łączy się kolejno ze wszystkimi strefami głowicy rozdzielczej. Zanurzone w zawiesinie sekcje bębna łączą się z układem próżniowym. Pod działaniem różnicy ciśnień pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną przestrzenią bębna na jego zewnętrznej powierzchni odkłada się osad, a filtrat zostaje poprzez głowicę rozdzielczą odprowadzony do zbiornika filtratu.

Po wynurzeniu z zawiesiny osad podsusza się, następnie przemywa cieczą wypływającą ze zraszaczy i ponownie podsusza.

Podczas połączenia sekcji ze strefą głowicy nieruchomej, do której doprowadzane jest sprężone powietrze, dopływa ono pod tkaninę filtracyjną powodując dalsze podsuszanie oraz rozluźnienie struktury osadu, co ułatwia skrobakowi jego usunięcie.

Po zdjęciu warstwy osadu, tkanina jest przedmuchiwana powietrzem od wewnątrz w celu jej oczyszczenia.

Po zakończeniu wymienionych czynności cały ich cykl odpowiadający jednemu pełnemu obrotowi bębna filtru powtarza się.

Usuwanie osadu za pomocą skrobaków jest możliwe przy odpowiedniej grubości jego warstwy (powyżej 10 mm), w przeciwnym przypadku występuje zagrożenie uszkodzenia tkaniny filtracyjnej. Takie zagrożenie nie występuje innych rodzajów usuwania osadu, które umożliwiają zdejmowanie warstwy osadu o grubości ok. 2 mm.

Jako wady wymienia się: szybkie zużywanie się tkaniny filtracyjnej wskutek okresowej pracy pod ciśnieniem, trudność w uzyskaniu szczelności ze względu na długość linii uszczelnienia, uciążliwą obsługę z uwagi na konieczność ręcznego usuwania osadu.

Ad. 13

Cyklon zbudowany jest z części cylindrycznej i połączonej z nią części stożkowej. Wewnątrz części cylindrycznej znajduje się współosiowo umieszczona rura nazywana kominem cyklonu.

Gaz zapylony wprowadzany przewodem usytuowanym stycznie do części cylindrycznej cyklonu wykonuje w jej wnętrzu ruch wirowy po torach spiralnych.

W pierwszej fazie gaz zapylony wykonuje 1,5-3 zwoje i porusza się ku dołowi w kierunku króćca wylotowego tworząc wir zewnętrzny, a następnie przechodzi w zwrotny ruch spiralny ku górze - wir wewnętrzny, wypływając na zewnątrz przez komin cyklonu. Cząstki fazy stałej pod działaniem siły odśrodkowej przemieszczają się w kierunku ścian cyklonu. W wyniku zderzeń ze sobą i ze ścianą cyklonu tracą energię kinetyczną i pod działaniem siły ciążenia wypadają ruchem spiralnym z cyklonu.

Gaz pozbawiony większości cząstek fazy stałej odpływa ku górze, a następnie rurą współśrodkową na zewnątrz cyklonu.

Skuteczność odpylania zależy od wielkości siły odśrodkowej.

Cyklony: cząstki fazy stałej powyżej 50 μm

Multicyklony: cząstki fazy stałej 5-10 μm

Ad. 14

wyparka z cyrkulacją wymuszoną:

- pompa śmigłowa w dolnej części

- u_cieczy do 2,5 m/s

- do zatężenia roztworów, z których szybko wykrystalizowują kryształy

- komora grzejna poza aparatem

Ad. 15

Kolumny są zbudowane z szeregu cylindrycznych segmentów, spawanych lub łączonych za pomocą kołnierzy. Wnętrze kolumn zabudowane jest urządzeniami zapewniającymi efektywny kontakt oparów i cieczy. Są to tak zwane półki lub wypełnienia umieszczone na rusztach oporowych. Półki są montowane w płaszczyźnie poziomej zwykle w jednakowej odległości od siebie. Wielkością wyjściową do obliczeń elementów półek rektyfikacyjnych jest wielkość przekroju powierzchni kolumny. Natężenie przepływu pary rozdzielonej surówki jest obliczane z bilansu materiałowego kolumny.

Istotnym parametrem pracy półki jest wysokość pozioma cieczy nad otworem w kołpakach, przez które przepływają opary. Duża wysokość słupa cieczy zwiększa sprawność półki. Zwiększa to jednak spadek ciśnienia dla przepływu pary.

Dobór półek do rektyfikacji jest oparty zazwyczaj na:

- wydajności

- zakresie stabilnej pracy

- spadku ciśnienia

- koszcie

Kolumny wypełnione

Rolę półek spełnia wypełnienie; zapewnia odpowiednio dużą powierzchnię kontaktu oparów i cieczy, przy małych oparach przepływu pary.

Elementy wypełnienia - metale.

Ceramika - dla cieczy korozyjnych z wyjątkiem alkenów.

Grafit, tworzywa sztuczne z wyjątkiem rozpuszczalników cieczy o wysokich temperaturach

Wypełnienia mogą być usypane swobodnie lub układane w przesunięte względem siebie rzędy.

Warunki, jakie powinno spełniać wypełnienie:

- duża powierzchnia jednostki objętości

- duża swobodna objętość (porowatość)

- mała gęstość

- duża wytrzymałość mechaniczna na zgniatanie

- dobra odporność chemiczna na działanie oparów i cieczy

- małe opory dla przepływających oparów i cieczy

- dobry i równomierny spływ cieczy

- niska cena

Aby zapewnić właściwą dystrybucję cieczy i zminimalizować efekty ścienne należy stosować odpowiednich rozmiarów wypełnienia względem średnicy kolumny.

Zbyt duże wypełnienie cieczą - zalewanie, po którym następuje gwałtowny wzrost oporów przepływu par.

Zbyt małe obciążenie cieczą - zmniejszenie powierzchni kontaktu międzyfazowego.

Ad. 16

Do pomp specjalnych zaliczane są:

- pompy strumieniowe (strumienice),

- powietrzne podnośniki cieczy,

- pneumatyczne przenośniki cieczy (przetłaczarki)

Ad. 17

Parametry pracy:

- prędkość wlotowa

- średnica części cylindrycznej

Ad. 18

W elektrofiltrze cząstki fazy stałej aerozoli lub krople cieczy mgieł, są wydzielane podczas przepływu gazu zapylonego (mgły) przez pole elektrostatyczne o wysokim napięciu, wytworzone między katodami (elektrodami emisyjnymi) i anodami (elektrodami osadczymi). Odpylanie gazu następuje w wyniku:

- jonizacji gazu w wysokonapięciowym polu elektrostatycznym,

- ładowania elektrostatycznego cząstek fazy stałej,

- przepływu gazu w polu elektrostatycznym z prędkością umożliwiającą opadanie cząstek fazy stałej na elektrody osadcze,

- usuwania wydzielonych cząstek fazy stałej z powierzchni elektrod osadczych.

Stosowane w elektrofiltrach napięcia przykładane do elektrod wynoszą 30-100 kV, a gradient różnicy potencjałów elektrod 3-7 kV/cm odległości między elektrodami. W tych warunkach przepływający między elektrodami gaz ulega jonizacji, powstałe jony poruszają się w kierunku elektrod o przeciwnym znaku, zderzając się z cząstkami fazy stałej oddają im swój ładunek. Pod wpływem sił pola elektrostatycznego naładowane cząstki fazy stałej osiadają na uziemionych elektrodach osadczych, gdzie nadmiar ładunków spływa do ziemi.

Pozbawione ładunku cząstki fazy stałej opadają, w wyniku działania siły ciążenia i wymuszonych drgań elektrod osadczych, na dno aparatu. Ze względu na kształt elektrod osadczych rozróżnia się dwie podstawowe konstrukcje elektrofiltrów: rurowe i płytowe.

Ponieważ siły pola elektrostatycznego działają bezpośrednio na cząstki fazy stałej, elektrofiltry charakteryzują się wysoką, dochodzącą w warunkach przemysłowych do 99% skutecznością odpylania.

Ad. 19

Prasa filtracyjna ramowa zbudowana jest z dwóch płyt skrajnych między którymi umieszczone są naprzemiennie płyty i ramy dociśnięte do siebie za pomocą specjalnego urządzenia. Między płytami i ramami umieszczone są przegrody z tkanin filtracyjnych pokrywających boczne profilowane powierzchnie płyt. Ramy i płyty mają przelotowe otwory, które po dociśnięciu płyt i ram do siebie tworzą przewody wzdłuż prasy, do których doprowadza się zawiesinę (w czasie filtracji) lub cieczą przemywającą (w czasie przemywania).

Otwory ram mają połączenie z wewnętrzną przestrzenią ramy. W co drugiej płycie (a więc w płytach parzystych) otwory mają połączenie z wewnętrzną przestrzenią (między tkaninami filtracyjnymi) płyty. Wszystkie płyty mają u dołu króćce zamykane zaworami, którymi w czasie filtracji odpływa filtrat.

W okresie filtracji zawiesina dopływa pod ciśnieniem króćcem w płycie skrajnej, a następnie wzdłuż prasy przewodem utworzonym przez przelotowe otwory ram i płyt. Otworami w ramach, łączącymi je z ich przestrzenią wewnętrzną, zawiesina jest doprowadzana do tych przestrzeni oddzielonych tkaninami filtracyjnymi od sąsiadujących z ramami płyt. Ciecz przepływa przez tkaninę filtracyjną do króćców odpływowych filtratu.

Osad pozostaje na tkaninie filtracyjnej. W początkom okresie filtracji uzyskuje się filtrat mętny, który zawracany jest do ponownej filtracji.

Podczas filtracji wzrasta grubość warstwy osadu w przestrzeniach ram, co powoduje wzrost oporów przepływu filtratu i zakończenie okresu filtracji przez odcięcie dopływu zawiesiny.

Po zakończeniu filtracji następuje zamknięcie kurków spustowych płyt parzystych, a następnie przemywanie osadu. Ciecz przemywająca dopływa pod ciśnieniem króćcem w płycie skrajnej, a następnie wzdłuż prasy kanałem utworzonym przez przelotowe otwory płyt i ram.

Otworami w parzystych płytach prowadzącymi do przestrzeni między tkaninami filtracyjnymi, ciecz przemywająca przepływa przez te tkaniny i rozpływa się do przestrzeni, gdzie znajduje się osad. Wpływ popłuczyn następuje przez otwarte zawory spustowe w płytach nieparzystych.

Po przemyciu osadu zwalnia się docisk skrajnej płyty nieruchomej, rozsuwa się wszystkie płyty i ramy i usuwa osad z powierzchni tkanin filtracyjnych. Tkaniny te są zmywane przed ich ponownym użyciem. Po wykonaniu tych czynności ponownie dociska się wszystkie ramy i płyty i rozpoczyna filtrację.

Do zalet pras filtracyjnych zalicza się: dużą powierzchnię filtracyjną, znaczną siłę napędową operacji (różnica ciśnień), możliwość kontroli pracy i prostą konstrukcję.

Jako wady wymienia się: szybkie zużywanie się tkaniny filtracyjnej wskutek okresowej pracy pod ciśnieniem, trudność w uzyskaniu szczelności ze względu na długość linii uszczelnienia, uciążliwą obsługę z uwagi na konieczność ręcznego usuwania osadu (gówniana robota).

Ad. 20

Bęben obraca się (0,25 - 3 obr/min) w tzw. wannie, do której doprowadzana jest zawiesina. W wannie zainstalowane jest mieszadło, którego ruch przeciwdziała sedymentacji ziaren fazy stałej. Jeden z czopów bębna stanowi element układu napędowego, drugi jest tzw. głowicą ruchomą filtru.

W głowicy ruchomej znajdują się przelotowe otwory połączone przewodami z sekcjami bębna. Głowica ruchoma styka się z nieruchomą głowicą rozdzielczą filtru, która łączy kolejno sekcje filtru z układem próżniowym i ciśnieniowym (sprężonego powietrza).

W czasie ruchu obrotowego bębna każda z sekcji łączy się kolejno ze wszystkimi strefami głowicy rozdzielczej. Zanurzone w zawiesinie sekcje bębna łączą się z układem próżniowym. Pod działaniem różnicy ciśnień pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną przestrzenią bębna na jego zewnętrznej powierzchni odkłada się osad, a filtrat zostaje poprzez głowicę rozdzielczą odprowadzony do zbiornika filtratu.

Po wynurzeniu z zawiesiny osad podsusza się, następnie przemywa cieczą wypływającą ze zraszaczy i ponownie podsusza.

Podczas połączenia sekcji ze strefą głowicy nieruchomej, do której doprowadzane jest sprężone powietrze, dopływa ono pod tkaninę filtracyjną powodując dalsze podsuszanie oraz rozluźnienie struktury osadu, co ułatwia skrobakowi jego usunięcie.

Po zdjęciu warstwy osadu, tkanina jest przedmuchiwana powietrzem od wewnątrz w celu jej oczyszczenia.

Po zakończeniu wymienionych czynności cały ich cykl odpowiadający jednemu pełnemu obrotowi bębna filtru powtarza się.

Ad. 21

Odpylanie zapylonego gazu w grawitacyjnych komorach pyłowych zachodzi pod wpływem działania siły ciężkości podczas przepływu aerozolu przez aparat odpylający.

Zapylony gaz jest wprowadzany do komory, gdzie wskutek zwiększenia przekroju przepływu (w porównaniu z przekrojem przewodu zasilającego) zmniejsza znacznie swoją prędkość, umożliwiając osadzanie cząstek fazy stałej na dnie komory w czasie przebywania gazu w aparacie. Czas opadania cząstek t w komorze o długości L i wysokości H, dla liniowej prędkości przepływu gazu u i prędkości opadania cząstek u₀ określają zależności

Rzeczywistą prędkość opadania przyjmuje się z zależności

u_or = 0,5·u_ot

Z pierwszej zależności otrzymuje się proporcje wymiarów dla komory pyłowej

Wydajność komory pyłowej traktowana jako objętościowe natężenie przepływu zapylonego gazu

Q_v = A·u

Komory pyłowe mają znaczne wymiary i niską sprawność odpylania, ok. 40%, zwłaszcza cząstek najmniejszych, dlatego stosowane są do odpylania wstępnego. W celu zmniejszenia długości komory pyłowej o wysokość H, dzieli się jej przestrzeń wewnętrzną przegrodami poziomymi (półkami) na szereg komór poziomych o wysokości h. Rozwiązanie takie skraca drogę opadania cząstek i przyspiesza ich wydzielenie ze strumienia gazu.

Ad. 22

Storbery (?) chyba chodzi o skrubery

Odpylanie gazów metodami mokrymi prowadzi się w skruberach, gdzie następuje kontaktowanie się zapylonego gazu z fazą ciekłą. W wyniku tego kontaktu dochodzi do zwilżenia cząstek fazy stałej i wchłonięcia ich do fazy ciekłej. Najprostsze skrubery są konstrukcjami wieżowymi o kształcie cylindrycznych kolumn. Kierunek przepływu strumieni zapylonego gazu i cieczy, najczęściej wody, może być dowolny, jednak najlepsze wyniki uzyskuje się przy przepływie przeciwprądowym.

Filtry

W filtrach prowadzony jest operacja filtracji (kto by pomyślał?), która polega na rozdziale zawiesiny na fazę ciekłą i stałą przy użyciu przegrody porowatej. Na przegrodzie przepuszczającej ciecz zatrzymywane są ziarna fazy stałej. Rozróżnia się filtrację oczyszczającą (klarowanie) stosowaną do zawiesin o stężeniu fazy stałej <0,1% w celu uzyskania filtratu, oraz filtrację rozdzielającą (separacyjną). Filtracja rozdzielająca stosowana jest do zawiesin o stężeniu fazy stałej >1% w celu uzyskania filtratu lub wartościowego osadu.

Komory pyłowe

Opisane w poprzednim punkcie.

Odpylacz pianowy

Zapylony gaz wprowadzany jest od dołu aparatu i - przepływając ku górze przez otwory w przegrodzie, na której wytwarzana jest warstwa piany - ulega odpyleniu. Po przegrodzie, prostopadle do kierunku przepływu gazu przepływa woda.

Burzliwy przepływ gazu przez warstwę wody powoduje tworzenie się warstwy piany o dużej powierzchni kontaktu międzyfazowego.

Stopień odpylania uzyskiwany w odpylaczach pianowych sięga 99%, a wielkość zatrzymywanych cząstek fazy stałej wynosi ok. 1 μm. Część większych cząstek pyłu zatrzymywana jest na przegrodzie i odprowadzana z wodą przelewającą się przez znajdujące się w przegrodzie otwory.

Ad. 23

Komory pyłowe bezwładnościowe

W tych aparatach oddzielenie cząstek stałych od gazu zachodzi w wyniku działania sił bezwładności.

Zabudowanie przestrzeni wewnętrznej komory pyłowej dodatkowymi pionowymi przegrodami, tzw. odbijającymi, powoduje wielokrotną zmianę kierunku przepływu strumienia gazu, a zawieszone w nim cząstki o większej bezwładności, nie nadążające za tymi zmianami wydzielają się z układu.

Dodatkowe działanie na cząstki fazy stałej sił bezwładności i efekt bezpośredniego zderzenia z przegrodą powodują, że cząstki o wymiarach większych od 30 μm wydzielane są ze sprawnością ok. 70%, natomiast w przypadku cząstek o wymiarach powyżej 75 μm sprawność odpylania przekracza 90%.

Ad. 24

Według przeznaczenia technologicznego rozróżnia się wirówki:

- filtracyjne - do oddzielenia fazy stałej od cieczy

- separacyjne - do rozdzielania zawiesin i emulsji

- sedymentacyjne - do zagęszczania zawiesin przez oddzielenie części fazy ciekłej

Ad. 25

Wzrost szybkości przenoszenia ciepła osiąga się przez modyfikację płaszcza lub mieszanie. Stosuje się również orurowanie (wężownice) lub zwiększa prędkości przepływów. Wartość współczynnika wymiany ciepła można zmieniać poprzez dobór odczynników np. gaz -gaz, woda - gaz itd.

Ad. 26

Sprężarki dzielimy na:

- pompy strumieniowe

- powietrzne podnośniki cieczy

- pneumatyczne przenośniki cieczy

Pompy strumieniowe

Czynnik roboczy (pośredniczący) jest doprowadzany pod ciśnieniem do dyszy 1, gdzie wskutek wzrostu prędkości jego przepływu następuje spadek ciśnienia. Wskutek tego następuje zasysanie cieczy pompowanej i wymieszanie jej z czynnikiem roboczym w dyszy 2. Następnie mieszanina przepływa przez rozszerzający się dyfuzor, gdzie zmniejsza się jej prędkość przepływu, a ciśnienie wzrasta co umożliwia jej wytłoczenie do przewodu tłocznego.

Strumienice stosowane do odsysania określonych czynników nazywane są eżektorami, a używane do ich wtłaczania pod ciśnieniem - inżektorami. W efekcie końcowym uzyskuje się mieszaninę czynnika roboczego (pośredniczącego) z pompowanym, stąd zastosowanie tego typu pomp w sytuacjach gdzie otrzymywanie takich mieszanin jest oczekiwane oraz gdy zanieczyszczenie płynu pompowanego czynnikiem roboczym jest dopuszczalne.

Zaletą tego rodzaju pomp jest ich prosta konstrukcja, łatwa obsługa i możliwość budowy układów wielostopniowych. Wadą jest niska sprawność 0,1 - 0,3.

Powietrzne podnośniki cieczy

W skład podnośnika wchodzą rury, komora zasysania oraz tzw. studnia. Do rury tłocznej doprowadza się gaz (najczęściej powietrze). Rury w miejscu połączenia są dziurkowane, co powoduje tworzenie się piany wskutek mieszania się gazu z cieczą. Piana znajdująca się w rurze tłocznej o gęstości mniejszej od gęstości cieczy w studni unosi się ku górze.

Im mniejsza gęstość piany (większa ilość dodawanego gazu) oraz większa głębokość zanurzenia rur, tym większa wysokość podnoszenia. Wysokość tę można określić na podstawie teorii naczyń połączonych, które tworzą tu studnia - o wysokości cieczy H₀ oraz rura tłoczna o wysokości piany (H_c+H)

H_c·ρ_c·g = (H+H_c)·ρ_p·g

Określając gęstość piany jako:

Otrzymuje się:

Zapotrzebowanie powietrza w podnośnikach powietrznych wynosi od 2-3 m³ na 1 m³ przetłaczanej wody. Całkowita sprawność mieści się w zakresie 0,3-0,6, a geometryczna wysokość podnoszenia może przekraczać 200 m.

Pneumatyczne przenośniki cieczy

W sytuacjach konieczności okresowego przetłaczania niewielkich ilości cieczy znajdują zastosowanie przetłaczarki. Ich działanie polega na wypieraniu cieczy ze zbiornika przetłaczarki wskutek bezpośredniego oddziaływania na nią sprężonego gazu (najczęściej powietrza) lub pary.

Konstrukcja przetłaczarki zawiera zbiornik ciśnieniowy i system przewodów transportowych wyposażonych w zawory. Jednym przewodem doprowadzana jest do zbiornika przepompowywana ciecz, a drugim przewodem doprowadzany jest sprężony gaz. Ciecz ze zbiornika wypompowywana jest sięgającym do jego dna przewodem tłocznym.

Możliwy jest grawitacyjny napływ cieczy do zbiornika przetłaczarki przy jej ustawieniu poniżej zbiornika magazynowego oraz przy otwartym zaworze w przewodzie i zaworze odpowietrzającym. Przy ustawieniu przetłaczarki powyżej poziomu cieczy w zbiorniku magazynowym, napływ cieczy do zbiornika przetłaczarki jest możliwy dzięki obniżeniu ciśnienia w przetłaczarce. W tym celu przetłaczarka ma połączenie z pompą próżniową. Po napełnieniu zbiornika przetłaczarki zamyka się zawory w przewodzie doprowadzającym i odpowietrzającym, a otwiera się zawór w przewodzie tłocznym i przewodzie doprowadzającym do przetłaczarki sprężone powietrze.

Wartość ciśnienia p, konieczną do przetłoczenia cieczy o gęstości ρ na wysokość H określa równanie:

W przetłaczarkach do przetłaczania cieczy, których opary tworzą z powietrzem mieszaniny wybuchowe stosowane są gazy obojętne (azot, dwutlenek węgla), natomiast do przetłaczania cieczy o wysokiej lepkości używana jest para wodna. Sprawność przetłaczarek nie przekracza 0,2.

Ad. 27

Oba rodzaje pomp zostały opisane wcześniej. Porównaj sobie sam.

Ad. 28

Opisane w punkcie 26.

Ad. 29

Do wstępnego rozdrabniania stosowane są kruszarki (łamacze) szczękowe i stożkowe. Spośród rozdrabniarek do rozdrabniania średniego rozróżnia się kruszarki stożkowe, walcowe i młotkowe. Do rozdrabniania drobnego służą młyny walcowe, dezintegratory, gniotowniki i młyny młotkowe, natomiast do rozdrabniania bardzo drobnego: młyny kulowe, tarczowe, pierścieniowe i żarnowe. Rozdrabniarki do rozdrabniania ultradrobnego i koloidalnego dzieli się na: wibracyjne, strumieniowe i udarowe.

Ad. 30

Młyny kulowe są najbardziej rozpowszechnionymi maszynami stosowanymi do rozdrabniania bardzo drobnego. Młyn kulowy to wolnoobrotowy bęben wypełniony częściowo (25-35%) kulami; najczęściej metalowymi i materiałem przeznaczonym do rozdrabniania (15-25%).

Rozdrabnianie uzyskuje się przez uderzanie i ścieranie materiału mielonego między kulami oraz między kulami a wewnętrzną powierzchnią bębna. Stopień rozdrobnienia może osiągać wartości ≈100 i zależy od średnicy kul mielących. Kule o większych średnicach stosowane są do mielenia wstępnego, a mniejsze do końcowego. Optymalne warunki pracy osiąga się gdy średnica kul mieści się w przedziale

W zależności od wartości stosunku długości bębna L do jego średnicy D i kształtu bębna wyróżnia się:

- młyny bębnowe (L/D = 0,5-2)

- młyny rurowe (L/D = 4-6)

- młyny cylindryczno stożkowe

Wewnętrzna ściana bębna wyłożona jest płytami pancernymi o profilowanej powierzchni ułatwiające podnoszenie kul mielących.

Podczas obrotowego ruchu bębna kule (lub elementy o innym kształcie, np. cylindryczne pręty) podnoszone są na pewną wysokość, z której następnie zsuwają się (ruch lawinowy) lub opadają (ruch kataraktowy) grawitacyjnie rozdrabniając przy tym materiał przez uderzenia. W wyniku przemieszczania się kul względem siebie, materiał wypełniający przestrzenie między kulami jest rozdrabniany przez ścieranie.

Ruch kul, w opisanej sytuacji, odbywa się pod działaniem siły odśrodkowej F:

i siły ciężkości G:

Ad. 31

---