Сочинения, рефераты скачать бесплатно

Фильтры непрерывного действия

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:44:32 GMT

Наиболее широко в химической промышленности применяют барабанные вакуум-фильтры. По конструкции эти фильтры подразделяют на аппараты с внешней и внутренней фильтрующей поверхностью. Чередование операций в барабанных фильтрах происходит с помощью распределительной головки или специальных клапанов (рисунок 6.1). Барабан и ванна фильтра могут быть чугунными или стальными, для регулирования частоты вращения барабана применяют коробку скоростей. Способ удаления осадка зависит от его свойств и толщины. Плотный, маловлажный осадок толщиной 8-10 мм снимается с помощью ножа.

Для удаления тонких (2 ÷ 4 мм) слоев осадка применяют бесконечные шнуры, охватывающие барабан. Тонкие мажущие осадки удаляются съемным валиком. Очень тонкий осадок (1 мм) снимается с помощью бесконечного полотна фильтрующей перегородки. Для предохранения осадка от растрескивания (во избежания уменьшения вакуума) применяют приспособления для затирания трещин и промывки осадка через холст.

В барабанных фильтрах без центральной распредголовки не происходит подсос воздуха через не плотности и улучшаются условия прохождения фильтрата через каналы. Промывка осуществляется малым количеством воды, однако промывные воды смешиваются с фильтратом. Осадок снимается без обдувки при помощи ножа. Такие фильтры отличаются высокой производительностью, эффективной промывкой, малыми гидравлическими сопротивлениями каналов.

Другой конструкцией аппарата без распредголовки является безъячейковый фильтр. Он обеспечивает меньший расход сжатого воздуха и возможность разделения фильтрата и промывной жидкости.

Для фильтрации высококонцентрированных суспензий с кристаллической твердой фазой, быстро переходящей в легко проницаемые осадки, для которых требуется промывка и хорошая просушка, применяют вакуум-фильтры с верхней подачей. Осадок образуется сразу при поступлении суспензии на барабан, и затем проходит зоны промывки и просушки. Для получения осадка низкой влажности его просушивают горячим сжатым воздухом

Фильтры периодического действия.

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:44:04 GMT

К ним относятся нутч-фильтры, листовые фильтры, фильтрпрессы, патронные сгустители. В фильтрах периодического действия фильтруемая суспензия подается порциями, затем последовательно происходят процессы фильтрации, сушки, промывки, разгрузки и регенерации фильтруемой ткани во всей зоне фильтра.

Нутч-фильтры. Нутч представляет собой наиболее простой фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или давлением, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают.

Нутч, работающий под вакуумом, изготавливается в виде прямоугольного или круглого открытого резервуара с плоским или выпуклым дном, над которым на некотором расстоянии находится. ложное дно, предназначенное для поддержания горизонтальной фильтровальной перегородки. Суспензия заливается на нутч сверху и в пространстве под ложным дном создается вакуум, в результате чего жидкая фаза суспензии проходит в виде фильтрата сквозь фильтровальную перегородку и удаляется из нутча, а твердая фаза суспензии в виде осадка накапливается на этой перегородке. Преимуществом такого нутча является простота конструкции, а недостатком необходимость удаления осадка вручную.

Достоинством всех нутчей является возможность равномерной и полной промывки осадка, поскольку промывная жидкость может быть равномерно распределена по всей его поверхности в необходимом количестве. Общий недостаток нутчей относительно большая занимаемая ими площадь помещения, приходящаяся на 1 м² поверхности фильтрования.

В настоящее время сохранили значение лишь сравнительно небольшие нутчи, которые используются для лабораторных и полузаводских работ, а также для разделения суспензий в производствах малой мощности.

Фильтрпрессы. Фильтром периодического действия, работающим под давлением, является фильтрпресс с вертикальными рамами (плиточнорамный фильтр пресс рисунок 6.2), в котором направления силы тяжести и движения фильтрата перпендикулярны.

Этот фильтр можно рассматривать как ряд нутчей небольшой высоты и особой конструкции, размещенных вертикально вплотную один к другому, в результате чего достигается большая поверхность фильтрования, отнесенная к единице производственной площади, занимаемой фильтром

Центробежные фильтры

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:42:59 GMT

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий при помощи пористой перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей взвешенные в ней твердые частицы.

Различают следующие виды фильтрования:

– фильтрование с образованием слоя осадка на фильтровальной перегородке;

– сгущение – отделение твердой фазы от жидкой не в виде осадка, а в виде высококонцентрированной (сгущенной) суспензии;

– осветление – фильтрование жидкостей с незначительным содержанием твердой фазы.

Можно условно считать, что фильтрование с образованием осадка характеризуется содержанием в фильтруемой суспензии более 1% объема твердой фазы, осветление менее 0,1%. Суспензии, содержащие 0,1÷1% твердой фазы, перед фильтрованием желательно подвергать предварительному сгущению в отстойниках.

Фильтрование с образованием осадка наиболее распространено. В большинстве случаев твердые частицы в первые моменты с начала фильтрования проходят через поры фильтровальной перегородки, но вскоре накапливаются на ней, и через фильтр начинает протекать только осветленная жидкость – фильтрат. Таким образом, в этом процессе образующийся слой осадка играет роль основной фильтрующей среды.

Фильтрование с образованием осадка наиболее часто проводится при постоянном давлении, так как этот режим процесса прост и удобен в практическом отношении. Однако при проведении процесса под постоянным давлением скорость фильтрования с увеличением слоя осадка будет уменьшаться.

Для поддержания постоянной скорости фильтрования приходится увеличивать перепад давления на фильтре по мере протекания процесса. В некоторых случаях фильтрование проводят при постоянной скорости, например в фильтр прессах.

В процессе фильтрования очень вязких жидкостей с небольшим содержанием мелких твердых частиц последние проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются в них. При этом на поверхности фильтровальной перегородки почти не образуется слоя осадка. В таком процессе, называемом фильтрованием с закупориванием пор, по мере задержки все большего количества твердых частиц в порах фильтровальной перегородки ее сопротивление быстро возрастает и скорость фильтрования уменьшается. Поэтому фильтрования с закупориванием пор стремятся избежать, однако на практике фильтрование иногда протекает с частичной закупоркой пор; возможно также сочетание процессов фильтрования с образованием осадка и с частичным закупориванием пор.

Осветление жидкостей часто производится путем добавки вспомогательных веществ в суспензию или создания намывного слоя этих веществ на фильтре. В качестве вспомогательных веществ, применяют кизельгур и диатомит, а также бумажную массу, уголь, асбест, отбеливающую землю и др. Эти вещества, накапливаясь на фильтре, задерживают очень мелкие частицы осадка (диаметром 1 мкм и менее), а некоторые из них, например отбеливающая земля и активированный уголь, адсорбируют на поверхности мельчайшие твердые частицы.

Вспомогательные вещества добавляют в количестве 0,1÷0,5% (иногда до 2%) от веса суспензии и после промывки часто вновь используют. Иногда вместо добавления в суспензию вспомогательные вещества намывают в виде слоя небольшой толщины на поверхность фильтра, что значительно облегчает отделение тонкодисперсных взвешенных частиц.

Фильтрование часто сопровождается осаждением частиц под действием сил тяжести. Осаждение способствует фильтрованию, если движение суспензии вследствие разности давлений и движение осаждающихся частиц совпадают по направлению, т.е. если фильтровальная перегородка горизонтальна и находится под слоем суспензии. В противном случае осаждение частиц препятствует фильтрованию.

Получаемые при фильтровании осадки делятся на сжимаемые, частицы которых деформируются и размер пор уменьшается с повышением давления, и несжимаемые.

Одной из основных характеристик, используемых для классификации фильтров, является периодичность или непрерывность их действия, в связи с чем они подразделяются на фильтры периодического и непрерывного действия. Для осуществления процессов фильтрования с образованием осадка применяют как периодически, так и непрерывно действующие фильтры. Для проведения процессов фильтрования с закупориванием пор используют фильтры периодического действия. На фильтрах периодического действия осуществляют любой режим фильтрования, на фильтрах непрерывного действия практически лишь режим фильтрования при постоянной разности давлений. Для производств малой мощности при большом ассортименте выпускаемых продуктов могут быть рекомендованы фильтры периодического действия. Для производств большой мощности и производств с непрерывным технологическим процессом необходимы фильтры непрерывного действия.

По способу создания разности давлений фильтровальное оборудование может быть подразделено на фильтры, работающие под вакуумом, и фильтры, работающие под давлением. В ряде случаев фильтр, в основе действия которого лежит определенный принцип, может работать и под вакуумом, и под давлением при соответствующем изменении его конструкции.

По конструктивным соображениям целесообразно использовать, где это возможно, фильтры, работающие под вакуумом, поскольку фильтры, работающие под давлением, должны быть механически более прочными. Однако в тех случаях, когда осадок обладает существенным гидравлическим сопротивлением, но не слишком большой сжимаемостью, целесообразно применять фильтры, работающие под давлением

Спиральные теплообменники.

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:42:24 GMT

В спиральных теплообменниках поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну) и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и прочности, а также для фиксирования расстояния между спиралями, к листам с обеих сторон приваривают дистанционные бобышки. Спиральные каналы прямоугольного сечения ограничиваются торцовыми крышками. Уплотнение каналов в спиральных теплообменниках осуществляется различными способами.

Спиральные теплообменники отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей, но они сложны в изготовлении, и давление рабочих сред не должно превышать 1 МПа.

Пластичные теплообменники

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:41:55 GMT

Пластинчатые разборные теплообменники отличаются интенсивным теплообменом, простотой изготовления, компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями, удобством монтажа и очистки от загрязнений.

Эти теплообменники состоят из отдельных пластин, разделенных резиновыми прокладками, двух концевых камер, рамы и стяжных болтов (рисунок 5.4). Толщина пластин – 0,7 мм. Для увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потока проточную часть пластин выполняют гофрированной или ребристой, причем гофры могут быть горизонтальными или расположенными "в елку" (шаг гофр 11,5; 22,5; 30 мм; высота 4 – 7 мм). К пластинам приклеивают резиновые прокладки круглой и специальной формы для герметизации конструкции; теплоноситель направляют либо вдоль пластины, либо через отверстие в следующий канал.

Оросительные теплообменники

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:41:36 GMT

Оросительные теплообменники (холодильники и конденсаторы) представляют собой петлевые змеевики с горизонтально расположенными трубами, над которыми устанавливают оросительные устройства с отверстиями для воды. Под змеевиком устанавливают поддон для сбора охлаждающей воды.

Достоинство этих теплообменников – высокий коэффициент теплопередачи и сравнительно малый расход охлаждающей воды вследствие частичного ее испарения. Оросительные теплообменники из свинца, ферросилида, графита и других кислотостойких материалов широко применяют при работе с кислотами.

Погружные теплообменники.

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:41:12 GMT

Теплообменники этого типа состоят из плоских или цилиндрических змеевиков, погруженных в сосуд с жидкой рабочей средой. Вследствие малой скорости омывания жидкостью и низкой теплоотдачи снаружи змеевика погружные теплообменники являются недостаточно эффективными аппаратами. Их целесообразно использовать, когда жидкая рабочая среда находится в состоянии кипения или имеет механические включения, а также при необходимости применения поверхности нагрева из специальных материалов (свинец, керамика, ферросилид и др.), для которых форма змеевика наиболее приемлема.

Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”.

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:40:56 GMT

Теплообменники этого типа состоят из ряда последовательно соединенных звеньев. Каждое звено представляет собой две соосные трубы. Для удобства чистки и замены внутренние трубы соединяют между собой "калачами" или коленами. Если один из теплоносителей – насыщенный пар, то его как правило, направляют в межтрубное пространство. Побором диаметров внутренней и наружной труб можно обеспечить обеим рабочим средам, участвующим в теплообмене, необходимую скорость для достижения высокой интенсивности теплообмена.

Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе” бывают двух видов:

– разборные (при разности температур более 70 ºС);

– неразборные или цельносварные (при разности температур менее 70 ºС).

Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе” обладают высоким коэффициентом теплоотдачи, пригодны для нагрева или охлаждения сред при высоком давлении, просты в изготовлении, удобны для монтажа и обслуживания. Но в то же время они громоздки, дороги вследствие большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене, а также сложны в очистке кольцевого пространства.

Кожухотрубчатые теплообменники.

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:40:37 GMT

Кожухотрубчатые теплообменники – наиболее распространенная конструкция теплообменной аппаратуры.

Эти теплообменники достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации и в то же время достаточно универсальны, то есть могут быть использованы для осуществления теплообмена между газами, парами, жидкостями в любом сочетании теплоносителей и в широком диапазоне их давлений и температур.

Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой. Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном, так и в межтрубном пространствах.

В зависимости от величины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.

Аппараты жесткой конструкции предусматривают небольшие разности температур корпуса и пучка труб и отличаются простотой устройства.

В кожухотрубчатых ТО нежесткой конструкции предусматривается возможность некоторого независимого перемещения теплообменных труб и корпуса для устранения дополнительных напряжений от температурных удлинений.

В аппаратах полужесткой конструкции температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных на корпусе они применяются, если разность температурных деформаций не превышает 10 ÷ 15мм, а условное давление в межтрубном пространстве менее 0,25 МПа.

Для ликвидации застойных зон и обеспечения наиболее полного обтекания пучка иногда на его концах устанавливают распределительные кожухи с окнами для направления потока внутрь пучка. Вследствие сравнительно небольшого зазора между крайней перегородкой и корпусом поток из штуцера направляется внутрь кожуха через окна.

Как правило, в горизонтальных теплообменниках с плавающей головкой трубы располагают по повернутому на 45^о квадрату при этом повышается тепловая эффективность аппарата

Теплообменники

veider — Thu, 14 Nov 2013 17:39:18 GMT

Теплообменные аппараты предназначены для проведения процессов теплообмена, при необходимости нагревания или охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации тепла.

Теплообменная аппаратура составляет весьма значительную часть технологического оборудования в химической и смежных отраслях промышленности. Удельный вес на предприятиях химической промышленности теплообменного оборудования составляет в среднем 15 ÷ 18 %, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленностях 50 %. Значительный объем теплообменного оборудования на химических предприятиях объясняется тем, что почти все основные процессы химической технологии (выпаривание, ректификация, сушка и др.) связаны с необходимостью подвода и отвода тепла.

Теплообменные аппараты можно классифицировать по следующим признакам:

– по конструкции – аппараты, изготовленные из труб (кожухотрубчатые, "труба в трубе”, оросительные, погружные змеевиковые, воздушного охлаждения); аппараты, поверхность теплообмена которых изготовлена из листового материала (пластинчатые, спиральные, сотовые); аппараты с поверхностью теплообмена, изготовленной из неметаллических материалов (графита, пластмасс, стекла и др.);

– по назначению – холодильники, подогреватели, испарители, конденсаторы;

– по направлению движения теплоносителей – прямоточные, противоточные, перекрестного тока и др.;

– по способу передачи тепла – поверхностные (среды обмениваются теплом через стенки теплопроводного материала) и смесительные (тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред).

Поверхностные теплообменники, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через распределительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и тоже направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева.

Из–за разнообразия требований предъявляемых к теплообменным аппаратам требований, связанных с условиями их эксплуатации, применяют аппараты самых различных конструкций и типов, причем для аппарата каждого типа разработан широкий размерный ряд поверхности теплообмена (от нескольких квадратных метров до нескольких тысяч в одном аппарате). В размерном ряду теплообменники различаются по допускаемым давлениям и температурам рабочей среды, а также по материалам, из которых изготовлен аппарат.

Широкая номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам позволяет выбрать для конкретных условий теплообмена аппарат, оптимальный по размерам и материалам. Выбор конструкции аппарата для определенных условий теплообменного процесса зависит от конструктора. Однако существуют рекомендации общего характера, которыми можно руководствоваться при выборе конструкции теплообменного аппарата и схемы движения в нем теплоносителей:

– при высоком давлении теплоносителей предпочтительнее трубчатые теплообменники; в этом случае в трубное пространство желательно направить теплоноситель с более высоким давлением, поскольку из–за малого диаметра трубы могут выдержать большее давление, чем корпус;

– коррозийный теплоноситель в трубчатых теплообменниках целесообразно направлять по трубам, так как в этом случае при коррозионном изнашивании не требуется замена корпуса теплообменника;

– при использовании коррозионных теплоносителей предпочтительнее теплообменные аппараты из полимерных материалов. Например, фторопласта и его сополимеров, обладающих уникальной коррозионной стойкостью;

– если один из теплоносителей загрязнен или дает отложения, то целесообразно направлять его с той стороны теплообмена, которая более доступна для очистки (в змеевиковых теплообменниках – это наружная поверхность труб, в кожухотрубчатых – внутренняя);

– для улучшения теплообмена не всегда требуется увеличение скорости теплоносителя (так, например, при конденсации паров для улучшения теплообмена необходимо обеспечить хороший отвод конденсата с теплообменной поверхности, для чего следует подобрать аппарат соответствующей конструкции).