Гидромеханические процессы. Виды неоднородных систем
Гидромеханические процессы — это процессы, которые связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (неоднородные системы), при этом химического взаимодействия между ними не происходит.
Гидромеханические процессы подразделяются на три группы:
- Процесс разделения неоднородных систем.
- Процесс получения неоднородных систем.
- Процесс транспортировки неоднородных систем.
Неоднородные системы — это системы, которые состоят из двух или нескольких фаз.
По физическому состоянию фаз неоднородных систем различают такие виды, как туман, пыль, эмульсии пена, суспензия. Суспензии состоят из жидкости и твердых взвешенных частиц, находящихся в ней. Они подразделяются на тонкие (от 0,5-100 мкм), грубые (более 100 мкм) и мелкие (до 0,5 мкм). Эмульсии состоят из жидкости и распределенной в ней, виде капель, другой жидкости, которая не смешивается с другой. Размеры частиц находятся в широком диапазоне. Из-за действия силы тяжести эмульсии могу расслаиваться, но если размер их капель менее 0,4 мкм или в них добавлен стабилизатор, то они становятся устойчивы и не расслаиваются. В состав пены входят жидкость и распределенного в ней газа в виде пузырьков. Свойства у данных систем почти такие же, как у эмульсий. Пыль представляет собой неоднородную систему, состоящую из газа и твердых частиц, распределенных в нем. Пыли и дымы, как правило, образуются в результате механического распределения твердых частиц в газе (транспортировка твердых материалов, давление, смешивание). Размеры частиц пыли находятся в диапазоне от 3 до 70 мкм. Дым образовывается из-за конденсации газов (паров) во время перехода их в твердое или жидкое состояние. В этом случае размер твердых частиц может составлять от 0,3 до 5 мкм. Туманы получаются из частиц жидкой дисперсной системы, размер которых не превышает 5 мкм. Туманы, дымы и пыли относят к одной группе — аэрозолям.
Оборудование для гидромеханических процессов.
Для получения неоднородных систем в основном применяют перемешивание в жидких средах. Между собой способы перемешивания отличаются и зависят от цели процесса перемешивания и агрегатного состояния перемешиваемых веществ и материалов. Двумя самыми распространенными способами перемешивания являются — механический и пневматический. Механическое перемешивание осуществляется при помощи специальных мешалок, имеющих различные конструкции, а пневматическое перемешивание осуществляется сжатым воздухом или инертным газом. Процесс перемешивания может также осуществляться в трубопроводах во время транспортировки системы, при помощи установленных в нем специальных вставок, винтовых насадок, насосов и сопел. Основным экономическим параметром процесса перемешивания является его скорость.
Разделение неоднородных систем может преследовать две основных цели: выделение ценных продуктов или очистка от примесей. Известно четыре основных способа разделения:
- Отстаивание. Данный процесс представляет собой осаждение, которое происходит из-за действия силы тяжести. На предприятиях данный способ используется для предварительного грубого разделения. Основным оборудованием являются сгустители и отстойники. Отстаивание самый дешевый способ разделения неоднородных систем.
- Фильтрование. Данный процесс подразумевает разделение неоднородной системы при помощи специальной пористой перегородки, которая задерживает твердые частицы, но пропускает жидкие и газовые. От качества перегородки зависит производительность фильтра и качество получаемого фильтрата. Самым распространенным оборудованием, используемого в процессе фильтрации — карусельный фильтр, фильтровальные патроны, ленточный и барабанный вакуум-фильтры.
- Центрифугирование. Данный процесс представляет собой разделение эмульсий и суспензий в в поле центробежных сил, с использованием специальных перегородок. Основным оборудование для осуществления процесса центрифугирования являются сепараторы и центрифуги и гидроциклоны.
- Мокрое разделение. Данный процесс представляет собой улавливание взвешенных частиц находящихся в газе жидкостью, осуществляемое под действием сил тяжести или инерции. Обычно применяется в совокупности с другими способами разделения.
Транспортирование неоднородных систем производится с помощью трубопроводов, так как он более выгодный и экономичный. В систему транспорта, помимо трубопроводов, входят резервуары (и прочие хранилища), транспортирующие машины (насосы или компрессоры). Компрессоры и насосы используются с целью создания перепада давлений, что способствует перемещению жидкости или газа.
Сейчас неоднородные системы могут транспортироваться при помощи движущегося потока воздуха — такой пневмотранспорт применяют, в основном, для перемещения сыпучих веществ. Скорость потоку придается при помощи разности давлений на входе и выходе из трубопровода. К такому транспорту относятся воздуходувки, пневмоструйные насосы, пневмокамерные насосы, а также пневмотранспортная система, состоящая из питателя, разгрузителя, воздуходувки, приемника и пневмопривода.
