VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Процесс разделения твердых неоднородных систем широко применяется в химической, пищевой, горнорудной и других отраслях промышленности. Обычно в классификаторах разделяют полидисперсные материалы и выделяют отдельные фракции частиц в диапазоне от нескольких микрометров до 8-10 мм [1].

В химической промышленности также используют классифицирующие кристаллизаторы, в которых процесс роста кристаллов совмещен с их гидравлической классификацией по крупности зерен [3]. Кроме того, извлечение антибиотиков из растворов, также производится в жидкостном псевдоожиженном слое сорбентов [2]. Сорбентом как правило служат ионообменные смолы (зерна ионита), которые могут быть в неподвижном или псевдоожиженном состоянии. В последнем случае условия массопереноса более благоприятны.

В данной работе экспериментально исследован процесс жидкостного псевдоожиженного слоя для разделения мякоти клубней корнеплодов от кусочков кожицы, полученных методом мгновенного сброса давления [4]. Данный метод очистки имеет характерную особенность, заключающейся в том, что заключительный этап процесса сопровождается выбросом очищенного материала из рабочей камеры в специальную ловушку. При этом, на очищенную мякоть обратно налипают кусочки кожиц. Естественно, дальнейшая технологическая переработка требует разделение или вернее отделение кожицы от мякоти.

На рис.1 приведена экспериментальная установка для исследование гидродинамики трехфазного жидкостного псевдоожиженного слоя.

Рис.1. Экспериментальная установка для исследование гидродинамики

трехфазного жидкостного псевдоожиженного слоя.

1 - турбогазодувка; 2,14 – байпасная линия; 3,12 - задвижки; 4-термометр;

5,7 - U-образный дифманометр; 6 - решетка; 8 - цилиндрический корпус;

9 – микроманометр ММН-240; 10,13-измерительная диафрагма; 11-барботер.

Экспериментальная установка для изучения гидродинамики процесса имеет цилиндрический корпус из оргстекла диаметром 0,1 м, что позволяет производить визуальные наблюдения и киносъемку процесса.

В нижней части аппарата на расстояние 0,1 м от штуцера для подачи воды установлена распределительная решетка для выравнивания подаваемого потока жидкости по всему сечению аппарата. Конструкция распределительной решетки такова, она выполнена в виде n-ного количество секций. Причем, в центре каждой секции расположено отверстие с большим диаметром, а по вершинам правильного шестиугольника отверстия малого размера. Характерная особенность подобной решетки в том, что отверстие в виде прямоугольника с закругленными углами.

Живое сечение распределительной решетки варьируется от 10-50%. Для снижения гидравлического сопротивления с наружной стороны отверстий снята фаска 3х45°. Регулировка угла наклона установки решетки осуществлялось в диапазоне от 0 до 40°.

Измерение расхода воды, производилось при помощи измерительной диафрагмы, а численные значения перепада давления определяем по ртутному U-образному дифманометру. Расход воздуха также измерялся при помощи измерительной диафрагмы, только замер производился при помощи микроманометра ММН-240.

Характерная особенность данной конструкции в том, что она позволяет получить осциллирующий режим течения потока, т.е. в большом (центральном) отверстии скорость выше, чем в малых отверстиях (на вершинах шестиугольника). Разработка такой конструкции обусловлено неправильной формой ожижаемого материала, имеющие разнообразную форму при очень малой толщине.

 

Р, Па

 

 

w, м/с

 

Рис.2. Гидравлическое сопротивление решетки специальной конструкции.

Из рисунка видно, что с ростом скорости потока жидкости гидравлическое сопротивление повқшается, т.е. функция Р=f(w) имеет возрастающий характер. Так, если при скорости воды w=3,56 м/с величина гидравлического сопротивления равна Р=1550 Па, то при w=3,82 м/с значение Р=2600 Па, а при w=4,11 м/с - Р=4005 Па. Сопоставление с классической ситчатой решеткой показал, предлагаемая конструкция распределительной решетки по гидравлическому сопротивлению несколько более предпочтительна.

Литература

1. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим слоем. – Л.: Химия, 1968. – 510 с.

2. Девидсон И., Харрисон Д. Псевдоожижение. – М.: Химия, 1974. – 728 с.

3. Вахрушев И.А., Басов В.А. О неоднородном псевдоожижении // Химическая промышленнность, 1996. -№6.-с.401-405.

4. Нурмухамедов Х.С., Абдуллаев А.Ш., Абдуллаева С.Ш. Расчет эффективности очистки корнеплодов методом мгновенного сброса давления // Россия, Хранение и переработка сельхозсырья, 2011.- №2.- с.76-77.

Код для цитирования: Скопировать