Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

обычно делают компрессоры невысокого давления и вакуум-насосы. Для получения высоких давлений применяют многоступенчатые компрессоры, в которых газ сжимается в первом цилиндре и из него поступает в охладитель, где температура газа снижается, после чего

Рис. 4-6. Нагнетательный (а) и всасывающий (б) клапаны порш­ невых компрессоров:

/ — клапан; 2 — клапанные отверстия; 3 — прижимающие пружины; 4 — крышки цилиндра

он снова подвергается сжатию во втором цилиндре, затем опять ох­ лаждается и направляется для сжа­ тия в следующий цилиндр и т. д. Таким образом, весь процесс сжа­ тия газа и получения высокого дав­ ления происходит не в одном цилин­ дре, а последовательно в несколь-

ких, т. е. разделяется на ряд ступеней, в каждой из которых происходит сжатие и последующее охлаждение газа. Схема устройства двух­ ступенчатого компрессора показана на рис. 4-7.

Ротационные газодувки и вакуум-насосы

Устройство ротационной газодувки показано на рис. 4-8. У кор­ пуса 1 цилиндрической формы имеется всасывающий 2 и нагнетатель­ ный 3 патрубки. Внутри корпуса на валу 4 эксцентрично относительно корпуса закреплен ротор 5 насоса. На роторе сделаны прорези 6, в ко­ торые вставлены лопасти 7. При вращении ротора под действием цен­ тробежной силы лопасти прижимаются к цилиндрической поверхно­ сти корпуса. Внутренняя поверхность корпуса и кромки лопастей

89

тщательно обработаны, вследствие чего лопасти плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса.

Промежутки между лопастями, сообщающиеся со всасывающим отверстием, заполняются газом, давление которого равно давлению

возрастающее с повышением давления. Поэтому ротационные насосы рассчитаны на небольшие давления, их используют как газодувки или вакуум-насосы для получения неглубокого вакуума.

Центробежные вентиляторы

Устройство центробежного вентилятора показано на рис. 4-9. Его кожух 1 имеет форму расширяющейся улитки, заканчивающейся на­ гнетательным патрубком 2. Сбоку кожуха имеется всасывающий пат­ рубок 3. Внутри кожуха на валу 4 насажен ротор 6, лежащий в под­ шипниках 5. По окружности ротора укреплены изогнутые лопасти 7.

Газ через всасывающий патрубок поступает во внутреннюю часть ротора и захватывается его лопастями, которые придают ему враща­ тельное движение. При вращении газа развиваются центробежные силы, под действием которых газ выбрасывается с большой скоростью в улитку кожуха. Благодаря этому газ приобретает кинетическую энер­ гию и создается динамический напор.

По улитке газ движется к нагнетательному патрубку в направле­ нии ее расширения, вследствие чего скорость уменьшается и динами­ ческий напор преобразуется в статический, под действием которого

90

газ нагнетается в нагнетательный газопровод. Направление движе­ ния газа внутри вентилятора показано на рисунке стрелками.

Сравнивая работу центробежного вентилятора и центробежного насоса для жидкостей, мы видим, что принцип их действия совершенно одинаков. Вентиляторы создают небольшое давление, поэтому пода­ ваемый ими газ почти не сжимается и его удельный вес остается прак­ тически постоянным, т. е. газ ведет себя, как жидкость. В связи с этим все выводы, сделанные для центробежного насоса, справедливы и для центробежного вентилятора. Так, производительность, напор и потребляемая мощность центробежного вентилятора будут изменяться в зависимости от числа оборотов согласно формулам (3-17), (3-18), (3-20) и (3-28) по следующим соотно­ шениям:

Имеется в виду, что вентиляторы работают всегда только на гидрав­ лическое сопротивление, поскольку статические напоры на их всасы­

вающей и нагнетательной сторонах уравновешиваются, так как при небольшом удельном весе газов величины статических напоров, соз­ даваемых весом газового столба, незначительны.

Мощность вентилятора согласно формуле (3-27) равна

т] — к. п. д. вентилятора, колеблющийся в пределах 0,4—0,8; чем мощнее вентилятор, тем выше его к. п. д.

Для каждого центробежного вентилятора расчетным или опытным путем может быть получена зависимость его напора от производитель­ ности, которая называется характеристикой вентилятора. Эта харак­ теристика имеет такой же вид, как и для центробежного насоса (см. рис. 3-14) и согласно уравнению (3-14) графически изображается па­

раболой.

Для разных оборотов вентилятора строят ряд характеристик. Поль­ зуясь ими, можно определить число оборотов вентилятора, необхо­ димое для получения нужного напора и производительности.

Из полученной ранее формулы (3-16) следует, что, чем больше средний диаметр и чем больше разность наружного и внутреннего диа­ метров ротора, тем выше развиваемый напор. Путем увеличения этих

91

размеров можно получить вентилятор, развивающий повышенный напор. Такой вентилятор называется турбогазодувкой.

Если на общий вал тіадеть несколько роторов, каждый из которых развивает высокий напор, и подаваемый газ пропустить последова­ тельно через все роторы, как это делается у многоступенчатых центро­ бежных насосов, то напоры, создаваемые всеми роторами, будут скла­ дываться. В результате общий напор получится достаточно высоким.

ченных насосов.

Насос первой ступени забирает газ, частично повышает его давле­ ние и подает к насосу второй ступени, который повышает давление газа до атмосферного. Если рабочим телом двухступенчатого насоса является пар, то из первой ступени выходит смесь пара и транспорти­ руемого газа. Для того чтобы этот пар не загружал вторую ступень насоса, парогазовую смесь после первой ступени пропускают через охладитель, где пар конденсируется. Оставшийся после этого газ на­ правляют во вторую ступень насоса. Образующийся в охладителе кон­ денсат отводят через гидрозатвор. В зависимости от того, что явля­ ется рабочим телом струйного насоса — пар или вода, струйные вакуум-насосы называют пароили водоструйными эжекторами. Двухступенчатый пароструйный вакуум-насос показан на рис. 4-10.

92

Глава 5. РАЗДЕЛЕНИЕ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ

Неоднородной называется система, состоящая из нескольких фаз. Одна из них обычно представляет собой сплошную среду, внутри ко­ торой распределяются частицы других фаз. Эта сплошная среда на­ зывается внешней или дисперсионной фазой. Другая фаза, находя­ щаяся в мелкодисперсном состоянии внутри сплошной среды, называ­ ется внутренней или дисперсной фазой. В зависимости от агрегатного состояния фаз различают следующие виды неоднородных систем:

Любая из этих систем характеризуется концентрацией дисперсной фазы, размерами ее частиц, удельным весом, вязкостью среды и т. п.

В зависимости от размеров частиц суспензии можно разделить на следующие группы:

Отделить твердую фазу от жидкости можно отстаиванием, центри­ фугированием и фильтрацией. Область применения отстаивания ог­ раничивается размерами частиц 0,4—0,5 мкм. При меньших части­ цах суспензии считаются устойчивыми вследствие броуновского дви­ жения взвеси. При центрифугировании и особенно фильтрации можно достичь более тонкой очистки жидкости от взвешенных частиц.

Эмульсии состоят из несмешивающихся жидкостей. Они устойчивы лишь при размерах дисперсной фазы меньше 0,4—0,5 мкм. Расслаи­ вание эмульсий производится отстаиванием и центрифугированием.

Пены — это газо-жидкостные системы, близкие по свойствам к эмульсиям. Отделение газа от жидкости в пенах иногда довольно затруднительно. Особой устойчивостью отличается пена сульфатного черного щелока. Задача ее рационального разрушения остается пока нерешенной. Отделение газа от жидкости в пенах производится от­ стаиванием (пена гасится под действием собственного веса) или разру­ шением пены под действием внешнего давления или механических воздействий.

Технология целлюлозы и бумаги связана с обработкой большого количества различных жидкостей. К ним относятся целлюлозная и бумажная масса, концентрация волокна в которой в процессе произ­ водства многократно изменяется: происходит то обезвоживание массы, то разбавление, то снова сгущение и т. п. Обезвоживание и сгущение волокнистых суспензий производятся методом фильтрации.

93