і частинок і рідини, кг/м3;
? ж - динамічна в'язкість рідини, Па · с;
l - характеристичний розмір частинки, м;
- швидкість осадження, м/с.
На підставі експериментальних даних встановлено такі режими частинок в середовищі: ламінарний, перехідний і турбулентний.
Ламінарний режим осадження настає при Re lt; 1,85 або? Ar lt; 33, при цьому залежність (6) приймає вигляд:
(9)
Перехідний режим осадження настає при 1,85? Re? 500 або 33 ?? Ar? 83 · 103, при цьому залежність (6) приймає вигляд:
(10)
Турбулентний режим осадження настає при Re gt; 500 або? Ar gt; 83 · 103, при цьому залежність (6) приймає вигляд:
(11)
За значенням критерію Рейнольдса визначають швидкість осжденія частки в рідини під дією сили тяжіння
(12)
яка у разі ламінарного режиму осадження частинок правильної сферичної форми може бути визначена за формулою Стокса
(13)
4.3 Відстоювання під дією гравітаційного поля
Розглянемо роботу відстійника (рис. 4.1). У прямокутний відстійник з розмірами камери l, b, h надходить на поділ неоднорідна суміш з лінійною швидкістю. При русі суспензії у відстійнику відбувається відстоювання: тверді частинки осідають на дно, утворюючи шар осаду.
Малюнок 1. До розрахунку продуктивності відстійника
Відстійники розраховують на відстоювання самих дрібних частинок.
Робочий об'єм відстійника дорівнює:
(14)
де W?- Секундна об'ємна продуктивність відстійника по очищеному продукту, м3/с;
? 0 - середня тривалість відстоювання частинок, с.
Остання пов'язана з середньою швидкістю відстоювання частинок співвідношенням:
(15)
Тоді секундна об'ємна продуктивність відстійника дорівнює:
(16)
т. е. вона дорівнює добутку площі відстоювання (F0=lb) на швидкість відстоювання. Швидкість відстоювання визначається залежно від режиму.
Тривалість відстоювання можна скоротити, якщо зменшити висоту шару рідини (шлях відстоювання). Ця умова реалізовано в конструкціях багатоярусних відстійників в тарілчастих сепараторах.
Якщо задана продуктивність відстійника по очищеному продукту, то з рівняння (16) можна визначити площу поверхні відстоювання:
(17)
Секундна об'ємна продуктивність відстійника по очищеному продукту пов'язана з масовою секундна продуктивністю відстійника по очищеному продукту співвідношенням:
(18)
? п - щільність продукту, кг/м3,
Секундна об'ємна продуктивність відстійника по очищеному продукту пов'язана з кількістю очищеного продукту співвідношенням:
(19)
де?- Тривалість процесу, сек.
Тоді з урахуванням формул (19) і (20) формула (18) набуває вигляду:
(20)
а з урахуванням формули (2) і матеріального балансу поділу
(21)
де Gc - кількість вихідної суспензії, кг.
Ефективність роботи відстійника може бути збільшена за допомогою зменшення шляху відстоювання часток, тобто. е. висоти шару рідини h. Ця умова реалізовано в багатоярусних відстійниках.
5. розрахунок параметрів процесу
Визначити площу відстоювання відстійника безперервної дії при освітленні виноматеріалів. Продуктивність відстійника по вихідному виноматеріалу - 20 т/ч. Мінімальний діаметр твердих частинок виноматеріалу дорівнює 100 мкм, а їх щільність - 2000 кг/м3. Початкова концентрація часток виноматеріалу - 10%; очищеного виноматеріалу - 0,05%; осадка - 90%. Щільність рідкої фази виноматеріалу - 1000 кг/м3; в'язкість - 1? 10-3 Па? с.
Дано:
Рішення
Площа відстоювання визначаємо за формулою
Невідомими величинами є швидкість відстоювання і щільність очищеного продукту.
Площа відстоювання визначаємо за формулою Стокса
Перевіряємо правильність використання формули (визначаємо режим відстоювання)
тобто режим відстоювання
ламінарний, і швидкість визначена вірно.
Щільність очищеного продукту визначаємо за формулою щільності суспензії
де - Частка твердих частинок очищеного виноматеріалу. =0,005.
Тоді площа відстоювання дорівнює
Висновок
Виноробство як галузь промисловості знайшло широке застосування в усьому світі. Сировиною для виробництва вин є фрукти і ягоди, серед яких особливе місце займають розливні сорти винограду. Технологія виробництва вин - досить помилковий процес, що виник в давні часи, і удосконалюється по теперішній час.
Однією з операцій технологічног...
