PODSTAWY INŻYNIERII CHEMICZNEJ
1. Proces okresowy. Proces ciągły.
PROCES OKRESOWY – proces cyklicznie powtarzany, co jest związane z cyklicznymi zmianami parametrów fizycznych (np. temperatura, ciśnienie, stężenia reagentów). Surowce są dostarczane do instalacji w odstępach czasu, wynikających z technologicznej koncepcji procesu. Produkty i półprodukty są odbierane okresowo po zakończeniu procesu lub osiągnięciu stanu określonego w tej koncepcji.
PROCES CIĄGŁY - to taki, w którym na dowolnym skończonym odcinku czasu możemy wyróżnić nieskończoną liczbę zmian a różnice między nimi są dowolnie małe. Takie procesy opisują wiele podstawowych zjawisk fizycznych.
2. Stan ustalony. Stan nieustalony.
STAN USTALONY - stan układu fizycznego, w którym opis tego układu jest niezależny od zmiennej czasu. Należy zwrócić uwagę, iż nie oznacza to braku ruchu, przepływu ciepła itp., a jedynie niezmienność tych wielkości w czasie.
STAN NIEUSTALONY (przejściowy) – w teorii sterowania, stan dla którego w układzie występują zmiany sygnału wyjściowego. Następuje do momentu ustalenia się wartości sygnału wyjściowego.
3. Rodzaje przepływów.
4. Liczba Reynoldsa, definicja, znaczenie w zagadnieniach inżynierii chemicznej:
5. Prawo ciągłości strugi.
Ruch cieczy doskonałej:
Ciecz doskonała – ciecz nielepka i nieściśliwa
Strumień stacjonarny – wektor prędkości jest funkcją położenia, nie zależy od czasu
Linia prądu – krzywa do której jest styczny wektor prędkości
Struga prądu jest wyznaczona przez linie prądu stanowiące jej granice. Szybkość przepływu objętości płynu musi być taka sama we wszystkich miejscach strugi (o różnych polach przekroju poprzecznego).
Płyn przepływa jednostajnie przez odcinek rury o długości L. Od chwili t do chwili t+Δt wpływa płyn z lewej strony, a wypływa z prawej strony taka sama ilość płynu.
Iloczyn nazywany wydatkiem prądu jest objętością cieczy przepływającą przez dany przekrój w jednostce czasu
Prawo ciągłości:
W strudze wody wypływającej z kranu prędkość rośnie w miare spadania wody. Wartość strumienia objętościowego nie może się zmieniać, wobec czego struga musi się zwężać ku dołowi.
Przekrój maleje - prędkość rośnie Przekrój rośnie prędkość maleje
6. Rodzaje ciśnień, prawo Bernoullego.
PRAWO BERNOULLEGO
RODZAJE CIŚNIEŃ
7. Rola ciśnienia dynamicznego przy rozpatrywaniu płynów.
8. Opory przepływu, równania.
9. Budowa i działanie zaworów
10. Zasada działania pompy tłokowej, charakterystyka tej pompy, wady i zalety.
Pompa tłokowa - rodzaj pompy wyporowej, w której elementem zmieniającym objętość komory pompy jest tłok poruszający się ruchem posuwisto zwrotnym w cylindrze.
Przy ruchu tłoka w górę otwiera się zawór nr 1, a przy ruchu w dół zawór nr 2. Po suwie
ssania zawsze następuje suw tłoczenia. Wynikiem takiego działania jest nierównomierny
przepływ cieczy, co zilustrowano na wykresie zależności strumienia objętości od czasu:
ZALETY
WADY
lepsze wykorzystanie energii dzięki dużej możliwości zmian obciążeń
duże rozmiary
możliwość tłoczenia cieczy o bardzo dużej lepkości
duży koszt eksploatacji
stała wydajność, nawet wtedy gdy jest zmienne przeciwciśnienie (dozowanie)
wysoka korozyjność (dla cieczy bardzo czystych)
11. Pompa perystaltyczna.
Pompa przewodowa (perystaltyczna) jest typem pompy wyporowej o specjalnej konstrukcji. W pompie przewodowej ciecz przepychana jest przez elastyczny przewód za pomocą karbowanego paska, karbowanego wałka, toczących się rolek lub wirnika z krzywkami przesuwającego się po przewodzie. W przypadku zastosowania wirnika z krzywkami stosuje się płyn smarujący zmniejszającego tarcie i ułatwiającego odprowadzania ciepła na korpus pompy.
12. Pompa odśrodkowa, charakterystyka, wady i zalety.
Pompy wirowe (odśrodkowe) są mniej sprawne, ale mają dużo innych zalet, dlatego też, to one zyskały przewagę w przemyśle. Najistotniejszą częścią takich pomp jest wirnik obracający się w obudowie pompy. Łopatkowy wirnik zwiększa moment pędu (kręt) cieczy powodując efekt ssania we wlocie i nadwyżkę ciśnienia po stronie tłocznej pompy.
Pompy wirowe dzielą się na: pompy wirowe krętne i krążeniowe.
W pompach wirowych nie jest potrzebne uszczelnienie oddzielające obszar ssawny od tłocznego (w przeciwieństwie do pomp wyporowych).
zwarta budowa i związana z tym oszczędność miejsca
mała sprawność
bezpośrednie związanie z silnikiem
wrażliwość małych pomp na zanieczyszczenia mechaniczne
duża trwałość z powodu małej ścieralności części ruchomych
wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy, co może spowodować przerwanie przepływu
brak zaworów - pompy te nadają się do tłoczenia zawiesin
mniejsza w porównaniu z pompami wyporowymi sprawność małych pomp
duże wydajności przy małych i średnich wysokościach podnoszenia, najczęściej stosowanych w przemyśle
brak zdolności samozasysania (konieczność napełnienia pompy cieczą przed uruchomieniem – oprócz pomp krążeniowych samozasysających
automatyczne zmniejszanie się wydajności w miarę wzrostu oporów bez uszkodzenia pompy
(tłoczenie przez filtry)
13. Zasady działania pompki wodnej, rozpylacza do perfum.
ZASADA DZIAŁANIA POMPKI WODNEJ
Elementem wytwarzającym podciśnienie jest zwężka Venturiego zasilana wodą np. wodociągową. Do zasilania pompki może być też użyta woda w obiegu zamkniętym napędzanym dodatkową pompą np. mechaniczną. Wykonywana jest z metali, tworzyw sztucznych lub szkła. W pompce rurka się zwęża, co powoduje spadek ciśnienia w komorze pompki, do której podłącza się wężyk ssący. Ciecz przed tą rurką gdzie wytwarza się podciśnienie ma mniejszą prędkość niż na wylocie.
ZASADA DZIAŁANIA ROZPYLACZA DO PERFUM
Strumień powietrza przepływający w poziomym kanale wywołuje podciśnienie w kanale pionowym, wyciąga krople perfum i rozpyla, mieszając powietrze z kropelkami płynu. Jeżeli zbliżymy strumień rozpylacza np. do lustra, to stwierdzimy, że na lustrze osiada mgła perfum.
14. Sedymentacja pojedynczej cząstki, równania, charakterystyka.
15. Odstojnik Dorra.
16. Rodzaje filtracji, równania filtracji plackowej, dyskusja zależności.
FILTRACJA - metoda oddzielania substancji stałych od cieczy i gazów, poprzez mechaniczne zatrzymanie jednego ciała stałego w przegrodach porowatych (filtrach) przy użyciu odpowiednich aparatów. Ciecz lub gaz otrzymywane po filtracji nazywa się filtratem. Filtracja jest najczęściej stosowanym sposobem oddzielania ciał stałych od cieczy.
· próżniowa - po stronie filtratu wytworzone jest podciśnienie
· ciśnieniowa - po stronie zawiesiny wytworzone jest nadciśnienie
RODZAJE FILTRACJI
a) Filtracja pod stałym ciśnieniem (p=constans) - założenie to umożliwia scałkowanie równania po rozdzielaniu zmiennych:
...
Beretek