На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Роздлення неоднордних систем

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 20.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 Розділення неоднорідних систем.
§ 1. Класифікація і характеристика неоднорідних систем
      Будь-яка  неоднорідна система складається  із двох чи більшої кількості фаз. Одна з них—дисперсна, або внутрішня  фаза характеризується дуже подрібненим станом, інша ж, дисперсійна, або зовнішня, фаза оточує частинки першої і є середовищем, в якому розподілені частинки дисперсної фази. Дисперсна фаза і дисперсійне середовище неоднорідної системи можуть перебувати у будь-якому агрегатному стані: твердому, рідкому або газоподібному.
      Газові  неоднорідні (гетерогенні) системи являють собою газоподібне дисперсійне середовище із завислими твердими або рідкими частинками. Ці системи поділяють на дві групи: механічні і конденсовані системи, що відрізняються одна від одної способом утворення і розміром частинок.
      Механічні газові системи утворюються під час дробіння або стирання твердих тіл, під час розпилювання рідин; такі дисперговані в газі частинки називають пилом. Розміри твердих частинок пилу коливаються в межах від 5 до 50 мкм.
      Конденсовані газові системи утворюються в процесі конденсації частинок з газу (пари) або внаслідок взаємодії двох газів, в результаті чого частинки газу (пари) переходять в рідкий або твердий етан. У першому випадку утворюється туман, у другому — дим. Розміри частинок у конденсованих газових системах коливаються в межах 0,3...0,001 мкм.                             
      Рідкі неоднорідні системи поділяють на три класи: суспензії, емульсії і піни.
      Суспензії — системи, що складаються з рідкого дисперсійного середовища завислих у ньому твердих частинок.
      Емульсії—системи, в яких рідке дисперсійне середовище і завислі в ньому частинки однієї чи кількох інших рідин.
      Піни  — системи, що складаються з рідкого дисперсійного середовища і завислих у ньому частинок газу.               
      З усіх трьох класів рідких неоднорідних систем у техніці найчастіше зустрічаються суспензії. За ступенем подрібненості твердої дисперсної фази умовно розрізняють:
      а)грубі  суспензії, в яких розмір завислих частинок більший за 100 мкм;
      б) тонкі суспензії з частинками твердої фази від 100 до 0,5 мкм;
      в) каламуті, в яких розмір завислих частинок не перевищує 100 мкм; в каламутях завислі частинки інтенсивно рухаються (броунівський рух) і не осідають під дією сили тяжіння;
      г) колоїдальні розчини — з частинками у межах від 100 мкм.        
      Важливою  характеристикою суспензій є  їх концентрація. Підвищення вмісту твердої речовини збільшує в'язкість суспензії і при певній концентрації в'язкість може бути настільки значною, що суспензія втрачає .властивості текучості і практично перестає бути рідиною. З достатньою для розрахунків точністю в'язкість суспензії можна визначити за емпіричною формулою А. І. Бачинського
m = m0 (1 + 4,5j),  н • с/м2 ,                          (1)
де m0 —в'язкість чистої рідини, яка е дисперсійним середовищем, н • с/м2;
j—вміст твердої фази в суспензії, який виражають відношенням об'єму твердої фази до загального об'єму всієї суспензії.
      Характерні  особливості мають І емульсії. Вони мало стійкі і при певних розмірах завислих частинок швидко розшаровуються. Емульсії істотно відрізняються від суспензій здатністю перетворення фаз. При підвищенні концентрації дисперсної фази, коли з'являється можливість безпосереднього стикання окремих краплинок, останні .зливаються в одну загальну систему, в якій завислими частинками будуть вже частинки первісного дисперсійного середовища. Таким чином, підвищення концентрації емульсії призводить до обміну фаз: дисперсійне середовище перетворюється в дисперсну фазу, а та -  в дисперсійне середовище.
      В'язкість  емульсій, так само як і суспензій, змінюється залежно від концентрації, причому максимальна в'язкість відповідатиме такій концентрації, при якій відбувається перетворення фаз.
      У харчовій промисловості у процесі  обробки різних продуктів і матеріалів утворюються найрізноманітніші неоднорідні системи.
      Під час дробіння вугілля перед спалюванням  його в топках парових котлів, дробіння цукру-рафінаду на рафінадних заводах, подрібнення зерна на борошномельних заводах і в дробильних цехах спиртових та пивоварних заводів утворюється вугільний, цукровий, борошняний пил. Пил утворюється також під час просіювання різних сипких матеріалів: зерна, борошна, цукрового піску та інших продуктів.
      Процеси висушування і транспортування  сипких матеріалів здебільшого супроводжуються пилоутворенням. Газові неоднорідні системи утворюються під час сушіння жому, барди, цукру-піску, солоду, під час транспортування борошна тощо. Прикладом утворення рідких неоднорідних систем може бути обробка соку цукрових буряків вапняним молоком, а потім вуглекислим газом. У результаті цього одержують суспензію—сатураційний сік, що складається з цукрового розчину і твердих частинок карбонату кальцію. При кристалізації цукру на заводах, під час кристалізації глюкози в крохмале-патоковому виробництві одержують суміші кристалів цукру, або глюкози з міжкристальним, розчином (утфелі). До рідких неоднорідних систем відносять також суміш кристалів крохмалю і маточного розчину з водою при виробництві сухого крохмалю тощо.
      У теплових процесах прикладом утворення  гетерогенної системи є туман, що виникає при конденсації водної пари внаслідок охолодження повітря. Такі системи утворюються під час випарювання цукрових розчинів, барди, молока, а також в перегінних апаратах спиртових заводів.
§ 2. Методи розділення неоднорідних систем
      У виробничій практиці неоднорідні системи  часто доводиться розділяти на їх складові частини. У цукробуряковому  виробництві суспензію, одержану в  сатураційних апаратах, розділяють для  одержання чистого цукрового розчину вільного від твердих частинок; утфель розділяють, щоб дістати кристалічний цукор; у пивних заторах відокремлюють сусло від шротини; з повітря і газів після сушіння виділяють тверді частинки з метою очищення цих газів (димових) або для збереження цінного продукту, (цукровий, борошняний пил).
      Метод для розділення вибирають залежно  від характеру складових частин системи і стану фаз. При цьому треба також враховувати фізико-хімічні властивості середовища: в'язкість, густину, розмір частинок та їх щільність тощо. Часто для розділення неоднорідних систем можна застосувати кілька різних методів. Наприклад, газ від пилу можна очистити фільтруванням Крізь тканину або у відцентрових і електричних осаджувачах.
      У практиці для розділення неоднорідних систем застосовують такі методи: осідання, або відстоювання і фільтрування.
      Осідання, або відстоювання,  в свою чергу можна здійснити у полях: а) гравітаційному; б) відцентровому; в) електричному.
      Фільтрування   здійснюють  звичайно  у полях:   а)  гравітаційному;  б) відцентровому; в) поверхневих сил.
§ 3. Осідання в гравітаційному полі
      Неоднорідні рідкі або газові системи з  більш-менш грубий подрібненням дисперсної фази піддаються розділенню під дією самої тільки сили тяжіння. Якщо густина дисперсної фази більша від густини дисперсійного середовища, завислі частинки осідають на дно посудини, і, навпаки, якщо Густина дисперсійного середовища більша від густини завислих частинок, останні спливають на поверхню.
      Відокремлення частинок від в'язкого середовища, в якому вони перебувають у завислому стані, під дією сили тяжіння називають відстоюванням або осіданням. Швидкість осідання завислих частинок залежить як від густини, так і від ступеня дисперсності, причому осідання відбуватиметься тим повільніше, чим меншого розміру частинки дисперсної фази і чим менша різниця між густинами обох фаз. Практично методом осідання користуються, головним чином, для розділення грубих суспензій.
      Узагальнене рівняння для швидкості  осідання. Розрахунковою величиною при визначенні розмірів і продуктивності відстійних апаратів є швидкість осідання. Швидкість падіння тіл у безповітряному просторі визначають за відомою формулою
w = qt , м/с,                                                 (2)
де  q —прискорення сили тяжіння, м/с2; t—тривалість падіння, с.
      За  цією формулою досить точно можна  визначити швидкість падіння  тіл великого розміру у повітряному  середовищі, оскільки опір середовища при цьому буде незначним і  зменшить силу тяжіння лише на 0,05...0,1%. Проте в разі падіння тіл дуже малої величини у більш в'язкому середовищі, наприклад у воді, картина руху частинки зовсім інша. На початку тверді частинки рухаються за законом вільного падіння тіла (формула 2), потім з рівномірного прискореного руху тіло переходить у сповільнений і, нарешті, тверда частинка падає рівномірно із сталою швидкістю. Оскільки тривалість першого і другого періодів дуже незначні і пройдені відстані шляху при цьому дуже малі, то першими двома періодами звичайно нехтують і вважають, що протягом усього періоду руху тіло падає із сталою швидкістю. Швидкість такого рівномірного падіння називатимемо швидкістю осідання і позначатимемо wо. Цю швидкість можна обчислити за загальним законом опору руху тіла у в'язкому середовищі.
      Стала швидкість падіння частинок, очевидно, встановлюється тоді, коли сила тяжіння, яка діє на частинку G, стає рівною силі опору в'язкого середовища R, тобто існує рівність         
G = R, н.                                                  (З)
      Сила  тяжіння, за вирахуванням підйомної (архімедової), для частинок кулькоподібної форми, завислих в дисперсійному середовищі, дорівнює
G = V(r1 - r2)q = pd3/6 (r1 - r2)q , H,                           (4)
де  V =pd3/6 — об'єм частинки, м3; d — діаметр частинки, м; r1, r2 - густини відповідно твердої частинки і середовища, кг/м3.
      Силу  опору середовища у загальному випадку  визначають за законом Ньютона
R =xF(wо2r2 )/2 = (x pd2/4) (wо2r2 )/2, H,                     (5)
де  F = pd2/4—проекція поперечного перерізу кулькоподібної частинки на напрям її руху, м2 ; x —коефіцієнт опору середовища.
      Підставивши значення G і R у рівняння (3), матимемо
pd3 (r1 - r2)q/6 = x pd2wо2r2/4.2 ,                               (6)
або після  скорочення на p і на 2
q d3(r1 - r2)/3 = x d2wо2r2/4,                                     (7)
звідки  швидкість осідання
wо = (4d (r1 - r2)q/3x r2 )0,5, м/с.                              (8)
      Формулу (8) називають узагальненим рівнянням  для швидкості осідання.
      В умовах осідання твердих частинок у  повітряному (газовому) середовищі густина середовища дуже мала порівняно з густиною твердої частинки. Нехтуючи величиною r2 у чисельнику рівняння (8), швидкість осідання у повітряному (газовому) середовищі можна обчислити за формулою
wо = (4d r1 q / 3x r2 )0,5, м/с.                               (9)
      Коефіцієнт  опору середовища — величина безрозмірна. Вона є функцією числа Рейнольдса і визначається дослідним шляхом. Цей коефіцієнт залежить від швидкості  руху частинок в середовищі, від  їх розмірів, густини і в'язкості середовища.
      Експериментальне  встановлено, що е три режими обтікання  твердого тіла, яким відповідають три  граничних значення коефіцієнта x для ламінарного режиму, тобто при 0 < < 2
x =24/ Rе;                                               (10)
для перехідного режиму, тобто при 500 > > 2
x =18,5/ Rе0,6 ;                                               (11) 

для турбулентного  режиму, тобто коли 150000 > > 500 коефіцієнт опору сталий і дорівнює x = 0,44.                   (УІІ-12)
      На  рис.1 зображено залежність коефіцієнта опору середовища x від критерія Рейнольдса для тіл різної форми.

Рис.1. Залежність коефіцієнта опору від критерію Рейнольдса для тіл різної, форми: 1 — кулі; 2 — диска; 3 — циліндра.
      Для розрахунку швидкості осідання за формулою (8) треба попередньо знати числове значення критерію Рейнольдса, в яке входить і шукана величина швидкості осідання. Тому для розв'язання задачі треба наперед задатися швидкістю осідання wо потім розрахувати критерій Rе; за величиною розрахувати за відповідними рівняннями (10), (11) і (12) коефіцієнт x, підставити його в рівняння (8) і знайти значення швидкості осідання wо. Якщо одержане значення швидкості збігається з наперед вибраним її значенням wо, то розрахунок вважають закінченим. Якщо ж збігу не досягнуто, треба вибрати нове значення швидкості і розрахунок повторити, що практично є недоліком цього методу.
      Розрахунок  швидкості осідання за методом Стокса. Цей метод є окремим випадком застосовуваності узагальненого рівняння (8). В його основу покладено положення про те, що режим руху тіла в рідині ламінарний, максимальне значення критерію = 2 і коефіцієнт опору середовища у цьому випадку
x =24/ Rе = 24m / wо d r2.
      Підставивши цей вираз у формулу (8), після нескладних перетворень дістанемо
wо = q dкр2(r1 - r2)/ 18m , м/с.                          (13)
      З цієї формули випливає, що в межах  2 швидкість осідання кулькоподібних завислих частинок пропорційна квадрату їх діаметра, різниці густин частинок і середовища і обернено пропорційна в'язкості середовища.
      Критичний розмір частинок, осідання яких ще відбувається за законом Стокса, визначають так. У ліву частину рівняння (ІЗ) замість  швидкості wо підставляємо вираз її з критерію Рейнольдса     
m / dкр r2  = q dкр2(r1 - r2)/ 18m ,
а тепер  заміст підставляємо його максимальне значення для ламінарного режиму, тобто Rе = 2. Тоді
2m / dкр r2  = q dкр2(r1 - r2)/ 18m ,
звідси  критичне значення dкр визначатиметься виразом
dкр = =3,29 , м.                           (14)
      У практиці, використовуючи цей метод  розрахунку, роблять так. Знаючи в'язкість  середовища, а також густини частинок і середовища, за рівнянням (14) визначають максимальний розмір частинок, коли ще можливе осідання за методом Стокса. Якщо добуте значення dкр не перевищує розміру частинок, d, які мають осісти, то швидкість осідання розраховують за формулою Стокса (ІЗ). Треба мати, на увазі, що формула (14) не дає відповіді на запитання про характер руху частинок при d > dкр. У цьому випадку режим руху частинок в суспензії треба визначати за іншим методом, який викладено нижче. Отже, незручністю розрахунку швидкості осідання за методам Стокса є обмежена застосовуваність рівняння (ІЗ), виражена границями для числа Рейнольда 0 < <2.
      Розрахунок  швидкості осідання за методом Лященка. В основу Цього методу покладено рівняння (6)
pd3 (r1 - r2)q/6 = x pd2wо2r2/4.2 ,
      Зробимо такі заміни і перетворення. Безрозмірний комплекс x p /8 позначимо через y; p : 6 = 0,523.  Швидкість осідання виразимо через критерій Rе, тобто
wо = m / dr2 = n / d.
Тоді  рівняння (6) перепишеться так:
0,523d3 (r1 - r2)q  = 2yn2r2 .
Ці рівняння розв'яжемо відносно 2y
2y = 0,523d3 (r1 - r2)q  / n2r2.                           (15)
      Безрозмірний  комплекс фізичних величин правої частини  рівняння (15) названо критерієм Лященка
Ly= Rе2y = 0,523d3 (r1 - r2)q  / n2r2.                    (16)
Отже, можна  записати, що критерій Лященка є  функцією від критерію Рейнольдса
Ly=f(Rе).                                                  (17)
      До  критерію Лященка входять такі величини, як розмір частинок та їх густина, а також в'язкість і густина середовища.
      Порядок розрахунку швидкості, осідання за цим  методом такий:
      а) за формулою (16) обчислюють критерій Лященка;
      б)за величиною Ly на графіку залежності Ly=f(Rе) значення критерію (рис.2);   
         в) знаючи величину критерію Рейнольдса, визначають швидкість осідання    
wо = m / dr2 = n / d.                                 (18) 

      У технічних розрахунках метод Лященка набув значного поширення. При цьому треба завжди користуватися графіком функції Ly=f(Rе).       
                                         
 

Рис. 2. Графік залежності 2y від Rе. 

Розрахунок  швидкості осідання за функцією критерію Архімеда.
      В основу цього методу розрахунку покладено  рівняння (7). Замінивши в ньому  швидкість wо через критерій Рейнольдса (18), дістанемо
d3 (r1 - r2)q  / 3 = x2n2r2 /4,
або
(?)x2 = (d3q/n2) (r1 - r2)/ r2.                                (19)
Права частина цього рівняння —це критерій Архімеда
Ar = (d3q/n2) (r1 - r2)/ r2.                                (20)
Тоді  рівняння (19) можна виразити в вигляді
Ar =(?)x2.                                              (21)
      Обчислимо критичні значення критерію Архімеда для трьох граничних величин критерію Рейнольдса, що відповідає трьом режимам руху тіла у в'язкому середовищі.
      Для умов осідання в межах підлягання закону Стокса, тобто при  2, коефіцієнт опору x = 24/ і критичне значення критичне значення критерію Архімеда дорівнюватиме.
Arкр = (?)x2 = Rе2 (?)24/Rе = 18 Rе,
або                                            
Arкр = 18 . 2 = 36.                                                  (22)
      Для проміжного режиму руху, тобто при 2<<500, x = 18,5/ Rе0,6 і критичне значення критерію Архімеда дорівнює
Arкр =2 (?)18,5/ 0,6 = 1,4(?)18,5 = 5001,4(?)18,5 =84000.        (23)
      За  умов автомодельного режиму осідання, тобто при 150000>>500, x=0,44 і
Arкр = 2 (?)0,44 = Rе2 0,33 = 0,33 . 5002,
або
Arкр >84000.                                                (24)
      Швидкість осідання за цим методом обчислюють так:
а) за рівнянням (20) знаходять величину критерію Архімеда (рис. 3),
б) за числовим значенням критерію Архімеда встановлюють значення критерію Рейнольдса. Якщо Ar
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.