Влияние отдельных факторов на критическую скорость

Общий принцип таков: чем гибче вал, тем ниже его критическая скорость, а чем он жестче, тем критическая скорость выше. Другими словами, чем больше при заданных силах, деформация вала, тем критическая скорость ниже, поэтому всякое изменение параметров системы, вызывающее увеличение деформаций, влечет за собой уменьшение критической скорости.

К снижению w _кр ведут: уменьшение диаметра вала; увеличение длины вала (пролета между опорами и консоли); уменьшение (I₀ - I_э), поскольку при этом уменьшается гироскопический момент; увеличение вылета d, ведущее к увеличению деформаций; установка упругого горлового подшипника. Валы могут работать как при скорости ниже критической , так и при . В первом случае вал называют жестким, во втором, как уже отмечалось, гибким.

Опыт показал, что для жестких валов должно быть:

, (89)

а для гибких:

, (90)

Для хорошей работы центрифуги рекомендуется:

, (91)

Изложенные соображения о влиянии отдельных факторов указывают пути, ведущие к изменению w _кр в желательную сторону. Следует, однако, не упускать из виду, что каждый из этих путей может быть использован в определенных пределах. Так, диаметр вала может быть уменьшен в пределах, совместимых с его прочностью. Увеличение длины вала может привести к нежелательному увеличению габаритов. Пружины упругого подшипника не должны садиться и т.д.

Вопросы для повторения

1. Принцип разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил.
2. Деление центрифуг по принципу действия.
3. Фильтрующие центрифуги, область применения.
4. Отстойные центрифуги, область применения.
5. Фактор разделения.
6. Классификация центрифуг по фактору разделения.
7. Классификация центрифуг по способу выгрузки осадка.
8. Классификация центрифуг по схеме и креплению валов роторов.
9. Номенклатура базовых моделей центрифуг.
10. Гравитационная выгрузка осадка.
11. Поршневая выгрузка осадка.
12. Ножевой съем осадка.
13. Инерционная выгрузка осадка.
14. Вибрационная выгрузка осадка.
15. Устройство, принцип действия маятниковой центрифуги, преимущества, недостатки, область применения.
16. Устройство, принцип действия подвесной центрифуги, преимущества, недостатки, область применения.
17. Устройство, принцип действия центрифуги с ножевым съемом осадка, преимущества, недостатки, область применения.
18. Устройство, принцип действия центрифуги с поршневой выгрузкой осадка, преимущества, недостатки, область применения.
19. Устройство, принцип действия центрифуги с вертикальной шнековой выгрузкой осадка, преимущества, недостатки, область применения.
20. Расчет центрифуги периодического действия.
21. Энергетический расчет центрифуги периодического действия.
22. Расчет фильтрующей центрифуги с ножевым съемом осадка.
23. Энергетический расчет автоматической фильтрующей центрифуги с ножевым съемом осадка.
24. Расчет отстойной центрифуги с ножевым съемом осадка.
25. Расчет осадительной шнековой центрифуги.
26. Энергетический расчет шнековой центрифуги.
27. Расчет толщины стенки ротора центрифуги.
28. Расчет фактической скорости ротора центрифуги.
29. Понятия прямой и обратной прецессии ротора центрифуги.
30. Понятия жесткого и гибкого вала ротора центрифуги.
31. Технические решения, ведущие к снижению критической скорости вращения вала центрифуги.

ГЛАВА 7. РЕАКТОРЫ

Основное содержание химической технологии составляет многочисленные и разнообразные процессы химического превращения вещества. Они осуществляются в специальных аппаратах, которые носят название реакторов или реакторных устройств.

В широком смысле слова химическим реактором можно считать любой аппарат (или устройство), в котором имеет место химическая реакция. Однако не всегда такие аппараты используются для получения непосредственно вещества (химического продукта). Например, газовая горелка, двигатель внутреннего сгорания, аккумулятор необходимый лишь для получения одного из эффектов: теплового, механического, электрического и т.д. поэтому в дальнейшем мы будем говорить о химических реакторах только как об аппаратах, в которых осуществляется химическая реакция с целью получения определенного вещества в условиях одного технологического процесса.

Таким образом, реактор является главным аппаратом технологической установки и по значению занимает ведущее место в производстве химических продуктов.

Основным показателем при оценке работы реактора является его производительность, выражаемая количеством продукта, образованным в единице объема реактора за единицу времени. Производительность определяется прежде всего скоростью, с которой развивается процесс. Обычно химическая реакция, проводимая в реакторе, сопровождается физическими явлениями массопередачи. Поэтому в отличие от скорости химической реакции пользуются понятием общей (глобальной) скорости процесса. Общую скорость получают суммированием скоростей всех химических и физических этапов процесса по определенным законам.

Химическое превращение осуществляемое в реакторе путем сложного физико-химического процесса, происходит обычно по не всегда понятному и лишь частично известному механизму. Это относится как к массопередаче, так и к химической реакции.Знание механизма процесса не является главным при изучении реакторов, в то время как знание химической кинетики и термодинамики совершенно необходимо.

Химическая кинетика - учение о скоростях химической реакции. Под кинетикой реакции понимают зависимость скорости данной реакции от концентраций, температуры, давления. Большое значение имеет знание кинетики реакций, что связано не только с задачами проектирования реакторов, но и с задачами теории механизма реакций.Термодинамика дает представление о возможности осуществления, а также о направлении развития как самой химической реакции, так и отдельных ее этапов. Кроме того, термодинамика позволяет получить данные, необходимые для определения степени превращения при равновесии, теплового эффекта реакции, зависимости константы равновесия от температуры и т.д. Однако термодинамика не определяет время, необходимое для получения заданной степени превращения; этот вопрос можно решить рассматривая совместно кинетику и термодинамику химической реакции.

Классификация реакторов

Химическими реакторами принято считать аппараты, в которых осуществляются химические процессы с целью получения определенного вещества в рамках одного технологического процесса.

При оценке работы реактора очень важно знать основные его характеристики (степень превращения, выход и избирательность-селективность), определяемые с помощью следующих соотношений:

Классификация химических реакторов

Рассматривая все многообразие реакционных устройств, применяемых в настоящее время в химической промышленности, можно сделать вывод о том, что во всех реакторах имеют место определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения собственно химического превращения вещества (химической реакции). Для осуществления этих физических процессов реактор имеет в своем устройстве конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т.д.).

Поэтому все химические реакторы можно рассматривать как аппараты комплексные, состоящие из известных конструктивных элементов, большинство из которых отдельно используется для проведения технологических операций, не сопровождающихся химическим превращением перерабатываемых веществ.

Критериями, по которым классифицируют реакционную аппаратуру является периодичность или непрерывность процесса, его гидродинамический и тепловой режимы, физические свойства взаимодействующих веществ.

По принципу организации процесса химическая реакционная аппаратура может быть разделена на три группы:

- непрерывного действия;

- периодического действия;

- полунепрерывного действия.

По гидродинамическому режиму различают следующие типы реакторов:

- полного вытеснения;

- полного смешения;

- промежуточного типа (с промежуточным гидродинамическим режимом).

По тепловому режиму работы реакторы делят на следующие типы:

- изотермический реактор;

- адиабатический реактор;

- реактор с программированным тепловым режимом.

По конструктивным особенностям - классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в следующие группы:

- типа реакционной камеры;

- типа колонны;

- типа теплообменника;

- типа печи.

По фазовому состоянию:

- гомогенные;

- гетерогенные.

Важнейшим из факторов, определяющих устройство реактора, можно отнести следующие: агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции, а также их химические свойства, температуры и давление, при которых протекает процесс, тепловой эффект процесса и скорость теплообмена; интенсивность перемешивания реагентов, непрерывность или периодичность процесса; удобство монтажа и ремонта аппарата, простоту его изготовления; доступность конструкционных материалов и т.д. Из всех перечисленных выше факторов агрегатное состояние вещества оказывает самое большое влияние на принцип действия реактора, и его конструктивного оформления. Кроме того, в зависимости от этого фактора определяется выбор некоторых основных и вспомогательных узлов аппарата, таких, как, например, питатель, перемешивающее устройство, поверхность теплообмена и т.д.

Дата добавления: 2014-01-07