і. Химиялы~ ~ндірісте бастап~ы заттар химиялы~ ~рекеттесулер н~тижесінде агрегатты~ к~йі ішкі ~~рылымы ж

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Дәріс 1 Тақырыбы: Процестер мен аппараттар курсының пәні.

Химиялық өндірісте бастапқы заттар химиялық әрекеттесулер нәтижесінде агрегаттық күйі, ішкі құрылымы және заттар құрамы өзгеретін терең айналу процестеріне түседі. Химия-технологиялық процестердің негізі болып саналатын химиялық реакцияларға қарағанда, ол физикалық (механикалық) және физико-химиялық процестерді қосады. Бұл процестерге сұйық және қатты материалдардың жылжуы, сұйық және қатты материалдардың ұсақтауы және жіктеуі, газдардың қысуы және тасымалдануы, заттарды жылыту және суыту, оларды араластыру, бір текті емес сұйық және газ жүйелерді бөлу, ерітінділерді буландыру, материалдарды кептіру және т.б. жатады. Осы процестерді өткізу әдістері жиі өндірістік процестің жүзеге асыру мүмкіндігін, тиімділігін және қажеттілігін анықтайды.

Химиялық технологиясының әр түрлі саласындағы жалпы процестер мен аппараттар негізгі процестер мен аппараттар деп аталады. «Процестер және аппараттар» курсында негізгі процестердің теориясы, тетіктердің принциптері және осы процестерді өткізгенде қолданатын машиналар және аппараттарды есептеу әдістері зерттеледі. Сонымен, «Процестер және аппаратар» курсы инженерлік пән болып саналады да, химиялық технологиясының теоретикалық негіздерінің маңызды бөлімін құрайды.   

Негізгі процестердің жіктелуі. Процестердің жылдамдығын анықтайтын негізгі заңдардан тәуелді процестер келесі түрлерге бөлінеді:

Гидромеханикалық процестер, олардың жылдамдығы сұйық және газдардың қозғалуы туралы ғылым – гидродинамика заңдарымен анықталады. Бұл процестерге сұйықтардың ауысуы,  газдардың қысуы және ауысуы, сұйық және газдық біртекті емес жүйелерді тұндыру және центрифугирлеу, фильтрлеу арқылы бөлу жатады. Жылу процестері, жылудың таралу әдістері туралы ғылым – жылу беру заңдарымен анықталатын жылдамдықпен өтетін процестер. Бұл процестерге жылыту, суыту, булау және булардың конденсациясы жатады. Масса алмасу (диффузионды) процестер, фазалардың бөліну бетінде бір фазадан басқа фазаға бастапқы қоспаның бір немесе бірнеше компоненттерінің ауысуымен сипатталады. Химиялық (реакциялық) процестер, химиялық кинетиканың заңдарымен анықталатын жылдамдықпен өтетін процестер жатады. Химиялық процестердің жылдамдығы да гидродинамикалық жағдайларға тәуелді. Механикалық процестер, қатты заттардың механикасы заңдарымен анықталады.

Ұйымдастыру түрінен тәуелді процестер: периодтық процестер - берілген уақытта аппараттарға бастапқы материалдар салынады; оларды өндегеннен кейін аппараттардан пайда болған заттар шығарылады. Үздіксіз процестер ағынды аппараттарда жүзеге асырылады. Бастапқы материалдардың аппаратқа толтырылуы және соңғы өнімнің аппараттан алынуы бір мезгілде және үздіксіз өтеді. Сонымен бірге аралас процестер де белгілі. Оларға жеке кезеңдері периодты өтетін үздіксіз процестер немесе бір не бірнеше кезеңдері үздіксіз өтетін периодты процестер өтеді.

Бөлшектердің келу уақытынан тәуелді үздіксіз аппараттар: идеалды ығыстыру аппараттарына және идеалды араласу аппараттарына бөлінеді. Идеалды ығыстыру аппараттарында барлық бөлшектердің келу уақыты бірдей. Ал, идеалды араласу аппараттарында бөлшектердің келу уақыты бір келкі емес.

Нақты (реалды) үздіксіз әрекет етуші аппараттар аралық типті аппараттарға жатады. Бұларда бөлшектердің келу уақытының таралу әлдеқайда идеалды араласу аппараттарына қарағанда, бірақ идеалды ығыстыру аппараттарындағыдай ешқашан теңеспейді.

Жылдамдық, температура, концентрация өзгеруінен тәуелді процестер құрылған (стационарлы) және құрылмаған (стационарлы емес немесе өтпелі) болып бөлінеді.

Процестер мен аппараттардың анализі мен есептеуіндегі жалпы принциптер. Процестер мен аппараттар есептеулері әдетте келесі негізгі мақсаттарға ие: жүйенің шекті немесе тепе-теңдік жағдайдағы шарттарды анықтау; бастапқы материалдардың шығыны мен алынатын өнімнің мөлшерін, сонымен бірге қажетті энергия (жылу) мөлшерін және жылу тасымалдағыштардың шығынын есептеу; жұмыстың оптималды режимін және оларға сәйкес келетін аппараттардың жұмыс көлемін анықтау; аппараттардың негізгі өлшемдерін есептеу.

Материалды баланс.Масса сақталу заңы бойынша түсуші заттардың салмағы процесс нәтижесінде алынған заттар салмағына ие болуы қажет. Материалды балансты есептеуге жалпы теңдеу бойынша жүргізіледі:  

= +  

Энергетикалық баланс. Бұл баланс энергияның сақталу занының негізінде жасалады, бұл заң бойынша процеске енгізілген энергия мөлшері бөлінген энергия мөлшеріне тең, яғни келген энергия шығындалған энергияға тең.

Энергетикалық баланстың бөлігі болып жылу баланс келеді, ол төмендегі теңдеу ьойынша есептеледі:

= +

Енгізілген жылуды:

= Q1 + Q2 + Q3                                  

мұнда Q1 — бастапқы заттармен енгізілетін жылу; Q2 — сырттан кіретін жылу, мысалы аппаратты жылытатын жылу тасымалдауышпен; Q3 — физикалық немесе химиялық ауысулардың жылу эффектісі (егер жылу процесте жұтылса, бұл мән кері таңбамен болу керек).

Процестер мен аппараттардың қарқындылығы. Химиялық технологияның процестерін есептеу және анализдеу үшін материалды және энергетикалық баланс мәндерінен басқа процестер мен апппараттардың қарқындылығын білу қажет.

Процесс қарқындылығы оның нәтижесінің уақыт бірлігіне және А шамасының бірлігіне қатынасы, яғни М/А шамасы. Мысалы, жұмыстың беттік қабаты арқылы энергия мен массаның уақыт бірлігіне ауысуы. Процесс қарқындылығы қозғаушы күшке  әрқашан пропорционалды және кедергіге кері пропорционалды. Кедергі кинетикалық коэффициентке кері шама.

Процесс қарқындылығынан аппараттың көлемдік қарқындылығын ажырата білу қажет. Аппараттың көлемдік қарқындылығы дегеніміз жалпы көлеміне қатысты қарқындылық.

Аппараттың құрылымын немесе оның жұмыс істеу тәртібін бағалағанда аппараттың техникалық-экономикалық сипаттамасы шешуші мәнге ие болу қажет. Ең тиімді аппарат болып берілген нәтижені төменгі шығынмен беретін аппарат саналады.

Аппараттардың негізгі өлшемдерін анықтау. Процестер мен аппараттарды модельдеу және оптимизациялау (тиімдендіру). Модельдеу-аппарат масштабынан тәуелсіз, толық зерттелген барлық процестерге алынған нәтижелерді таратуға мүмкіндік беретін жағдайлардағы модельдерде процестердің заңдылығын зерттеу.

Модельдеудің жалпы принциптері ұқсастық теориясынан шығады. Бұл теорияның талаптарына сай модельдеудің келесі ережелері сақталуы қажет: түпнұсқасы үлгідегі және аппараттағы процестер бір текті дифференциалды теңдеумен сипатталуы қажет; үлгі геометриялық жағынан түпнұсқа сәйкес болуы қажет; үлгі және түпнұсқа үшін өлшемсіз формада сипатталған бастапқы және шекті жағдайлардағы сандық мәндер бір-біріне тең болуы қажет; процеске әсер ететін физикалық және геометриялық шамалардың барлық өлшемсіз комплекстер, үлгілер мен түпнұсқалардың барлық ұқсас нүктелерінде тең болуы қажет.

Процестерді үлгілеудің қорытынды этапы болып оларды оптимизациялау табылады, яғни, процесті өткізудің тиімді немесе ең жақсы жағдайларын таңдау. Бұл жағдайларды анықтау бірқатар параметрлердің (температура, қысым, бөлу дәрежесі және т.б.) оптималды мәндерінен тәуелді болатын оптимизация белгілерін таңдаумен байланысты.

Соңғы өнімнің сапасы егер бірнеше компоненттен тұрса, оның құрамындағы басты компонентпен анықталады. Өнімнің сапасы бөлудің толықтығын жоғарлатқанда жақсарады. Бірақ, бұл жағдайда процестің құны қымбаттайды, ал аппараттың өнімділігі төмендейді. Неғұрлым универсалды болып оптимизациялаудың экономикалық критерийі табылады. Ол техникалық сипаттамаларды ғана емес, сонымен бірге энергияға жұмысшы күшке және т.б. кеткен шығындарды интегралды бейнелейді.

Дәріс 2  Тақырыбы: Гидромеханикалық процестер. Гидравлика, гидростатика және гидродинамика негіздері.  

Химиялық өндірісте көптеген технолгиялық процестер сұйықтардың, газдардың немесе булардың қозғалысымен, сұйық ортадағы араласумен, сонымен бірге бір тексіз қоспаларды тұндыру, фильтрлеу және центрифугирлеу жолдарымен бөлумен тығыз байланысты. Көрсетілген барлық физикалық процестердің жылдамдықтары гидромеханика заңдарымен анықталады. Сондықтан, мұндай процестерді гидромеханикалық процестер деп атаймыз. Гидромеханика заңдары және олардың практикалық қосымшалары гидравликада қарастырылады. Гидравлика екі бөлімнен тұрады: гидростатика және гидродинамика. Гидростатика тыныштық жағдайындағы тепе-теңдік заңдарын қарастырады, ал гидродинамика — сұйықтар мен газдардың қозғалыс заңдарын қарастырады.

Негізгі түсініктер. Гидравликада сұйықтарды, газдарды және буларды бір атауға біріктіру қабылданған, яғни олардың барлығын сұйықтар деп атаймыз. Себебі, сұйықтардың және газдардың (булардың) қозғалыс заңдары бірдей болады, егер олардың жылдамдықтары дыбыс жылдамдығынан ерекше төмен болса. Сондықтан, бұл тарауды қарастырғанда, оларға қозғалу күшін салғанда ағын өту қасиетіне ие болатын барлық заттарды сұйықтар деп қарастырамыз.

Тепе-теңдік және сұйықтардың қозғалысының жалпы заңдары әдетте дифференциалдық теңдеумен сипатталады, бұл жағдайда сұйықтар толық бір текті орта ретінде қарастырылады.

Тұтастық қасиеті деп осы қасиетке ие және сұйықтың жеке бөлшектерін санайды, мұнда гидравликада қолданылатын «бөлшек» термині микробөлшектерге емес, яғни молекулаларға емес, макробөлшектерге жатады. Мұндай бөлшектер ағында бір-біріне қатысты жылжуы мүмкін, бірақ әрбірі біртұтас ретінде жылжиды.

Гидравликада негізгі заңдылықтарды қорытып шығарғанда гипотетикалық идеалды сұйық жайлы түсінікті енгізу қажет. Оның реалды (тұтқыр) сұйықтан ерекшелігі қысым әсерінен сығылмайды, температураны өзгерткенде тығыздығын өзгертпейді және тұтқырлыққа ие емес.

Реалды сұйықтар тамшылы және серпімдіге (газдар және булар) бөлінеді. Тамшылы сұйықтар сығылмайды және көлемдік кеңейту коэффициенті өте төмен. Серпімді сұйықтардың көлемі температура мен қысымды өзгерткенде қатты өзгереді.

Гидростатика. Гидростатикада жалпы жағдайда қатынасты тыныштық күйіндегі сұйықтардың тепе-теңдігі қарастырылады. Бұл жағдайда қозғалушы сұйықтың бөлшектері біріне-бір қатынасты қозғалмайды. Ішкі үйкеліс күштері жоқ болғандықтан сұйықты идеалды деп санауға болады.

Сұйық қозғалмалы ыдыста абсолюттік тыныштықта болады (жер бетіне қатынасты).

Тыныштық күйінде тұрған сұйыққа әсер ететін күштердің арасындағы қатынас Эйлердің тепе-теңдігінің дифференциалды теңдеуімен өрнектеледі.

Эйлердің тепе-теңдігінің дифференциалды теңдеуі. Статиканың негізгі принципіне сәйкес, тепе-теңдіктегі элементарлы көлемге әсер ететін барлық күштердің координата осьтерінің проекцияларының қосыныдысы нольге тең.

Элементарлы параллелепипедтің тепе-теңдік жағдайы теңдеулер жүйесімен сипатталады:

Бұл Эйлердің тепе-теңдігінің дифференциалды теңдеуі болып табылады.

Гидростатиканың негізгі теңдеуі. Жоғарыда келтірілген теңдеуден тыныштықтағы сұйықтың қысымы кез келген көлденең жазықтықтың барлық нүктелерінде бірдей болып, тек тік бағытта ғана өзгеретіні көрсетілді:

Екі еркін көлденең жазықтықтар үшін теңдеу төмендегі күйде өрнектеледі:

Бұл теңдеу гидростатиканың негізгі теңдеуі болып табылады, бұл теңдеуге сәйкес тыныштықтағы сұйықтың әрбір нүктесі үшін нивелирлі биіктік пен пьезометрлі күштің қосындысы тұрақты шама болады.

Гидростатика теңдеуіндегі z мүшесі таңдап алынған салыстырмалы жазықтықтың бетіндегі нүктенің орналасу биіктігін көрсетеді және ол нивелирлі биіктік деп аталады. шамасы қысым күші немесе пьезометрлік күш деп аталады

Гидродинамика. Сұйықтардың ағысында қозғалушы күш ретінде қысым айырымы саналады, ол насостар немесе компрессорлар немесе сұйықтың қабаттарының, не сұйықтардың тығыздықтарының немесе деңгей айырылымы арқылы жасалады. Гидродинамиканың ішкі және сыртқы мәселелері бар. Ішкі мәселесі сұйықтың құбырлар және каналдардың ішіндегі қозғалудың анализімен байланысты. Сыртқы мәселесі болып әртүрлі денелердің сұйықпен ағуының заңдылықтарын зерттеу саналады (механикалық араластыруда, қатты бөлшектерді тұндыруда).

Сұйықтардың қозғалысының негізгі сипаттамалары. 

Сұйықтардың жылдамдығы мен шығыны. Уақыт бірлігінде ағынның көлденең қимасымен өтетін сұйықтың мөлшері сұйық шығыны деп аталады. Оның көлемдік шығын (м3/сек немесе м3/ч) және массалық шығын (кг/сек, кг/ч) түрлері болады.  

Гидравликалық радиус және эквиваленттік диаметр. Сұйықтардың қиманың кез келген үлгісі арқылы қозғалғанда есептелетін сызықты өлшем ретінде гидравликалық радиусты немесе эквиваленттік диаметрді алады. Гидравликалық радиус дегеніміз сұйық ағып өтетін түтіктің немесе каналдың батырылған қимасының ауданының дымқылданған периметріне қатынасын айтады. Эквивалентті диаметр шеңберлі ағынның гипотетикалық түтігінің диаметріне тең. Оның аудананың дымқылданған периметрге қатынасы, ағыны шеңберлі емес түтік мәліметтеріндей.

Сұйықтар қозғалысының режимі. Екі режим түрі бар: ламинарлы және турбулентті. Сұйықтың барлық бөлшектері параллельді траекториямен жылжитын қозғалысты ағынды немесе ламинарлы деп атайды. Сұйықтың жеке бөлшектері шиеленісіп, хаосты траекториямен, сонымен бірге сұйықтың барлық массасы бір бағытта жылжитын ретсіз қозғалысты турбулентті деп атайды.. Егер сұйықтың жалпы жылдамдығы  w мен түтіктің диаметрі d неғұрлым үлкен болса және сұйықтың тұтқырлығы  неғұрлым кіші болса, ламинарлы ағыннан турбуленттіге өту жеңіл болады. Рейнольдс осы шамаларды мөлшерсіз комплекске wd/ біріктіруге болатынын анықтады. Бұл мән сұйықтардың қозғалыс режимі жайлы жорамалдауға мүмкіндік береді. Бұл комплекс Рейнольдс критерийі (Re) деп аталады:

                                           

Құрылған ламинарлы ағындағы жылдамдықтың таралуы және сұйықтың шығыны:

                                 

Бұл теңдеу Стокс заңын өрнектейді, яғни ламинарлы қозғалыстағы түтік қимасындағы жылдамдықтың параболалық таралуын көрсетеді. R орынына түтік диаметрін d = 2R қойып және (р1 - р2) = p деп белгілесек, табамыз:

                                                                     

Бұл теңдеу шеңберлі тік түтік арқылы ламинарлы  қозғалыстағы сұйықтың шығынын анықтайды және Пуазейл теңдеуі деп аталады.

Эйлер қозғалысының дифференциалды теңдеуі. Идеалды сұйықтың құрылған ағынын қарастырайық. Оның тұтқырлығы жоқ, яғни үйкеліссіз қозғалады. Тепе-теңдіктегі Эйлердің диференциалды теңдеуін шығарғандағыдай ағыннан dV = dxdydz көлемдегі координата осьтеріне бағытталған элементарлы параллелепипедті бөліп аламыз. Динамиканың негізгі принципіне сәйкес: қозғалыстағы сұйықтың элементарлы көлеміне әсер ететін күштер проекциясының қосындысы сұйық массасы мен оның жылдамдығының көбейтіндісіне тең. Осыған сәйкес:     

   

                                           

                          

Теңдеулердің жүйесі қалыптасқан ағынға Эйлердің идеалды сұйықтың қозғалысының дифференциалды теңдеуі болып табылады.

Навье-Стокс қозғалысының дифференциалды теңдеуі тұтқыр тамшылы сұйықтың қозғалысын сипаттайды:

Бернулли теңдеуі. Идеалды сұйықтар үшін

Реалды сұйықтар үшін:

Дәріс 3 Тақырыбы: Сұйықтарды алмастыру.

Сұйықтарды алмастыру құбырлар арқылы жүзеге асырылады; мұнда қозғаушы күш құбырдың басы мен соңғы бөліктеріндегі қысымдардың айырымымен анықталады. Жоғарғы деңгейден төмеңгі деңгейге сұйық өз бетінше жылжиды: қажетті жылдамдық шамасына жету үшін  және барлық кедергілерден өтуі үшін сұйық деңгейінің айырымы жеткілікті болуы керек.

Сұйықты төмеңгі деңгейден жоғарғы деңгейге немесе көлденең жылжыту қажет болса, сорғыштар қолданылады. Сорғыштар дегеніміз сұйықты энергияға қосатын және қысымды көбейтетін гидравликалық машиналар.

Насостардың жұмыс принципіне байланысты сорғыштардың келесі түрлері белгілі:

1.  көлемдік сорғыштар - сұйық кері-ілгермелі немесе айналмалы қозғалатын денелермен ығыстырылады;
2.  қалақ тәріздес немесе ортадан тепкіш сорғыштар – қалақ тәріздес дөңгелектердің айналуынан сұйықта пайда болатын ортадан тепкіш күшпен;
3.  құйынды сорғыштарда – жұмыс дөңгелектерінің айналуынан пайда болатын құйындардың қарқынды түзілуімен және ыдырауымен;
4.  ағынды  сорғыштарда– ауаның, будың немесе судың қозғалмалыағынымен;
5.  газлифттерде – сұйыққа ауаны немесе газды беруінен көбіктің пайда болуымен;
6.   монтежю және сифондарда – сұйыққа ауаның, газдың немесе будың қысымымен.

Көлемдік насостар. Көлемдік насостардың негізгі түрі – поршенді насостар. Бұл құрылғыларда сұйық насостың жабық кеңістігінен қозғалмалы қайтымды – үдемелі поршен, плунжер немесе мембрана арқылы ығыстырылады. Көлемдік насостарға сонымен бірге сұйық шестерен тістерімен, винттермен, жылжымалы пластиналармен ығыстырылатын роторлы насостар да жатады. Поршенды насостардың негізгі бөліктері болып:

1.  насостың цилиндрі немесе корпусы;
2.  поршень немесе плунжер;
3.  клапандар;

Жұмыс істейтін көзіне байланысты насостар электрлік және бу машинасымен қосылған бу насостары болып бөлінеді. Поршнның немесе плунжердің орналасуына байланысты насостар көлденең және тік болып бөлінеді. Поршнды насостар әсер ету әдісі бойынша: қарапайым, жай немесе бір реттік әрекет ететін, қосарланған немесе көп реттік әсер ететін, дифференциалды болып келеді.

Әрекеті қарапайым насостар. Мұндай насостарда валдың бір айналымында немесе поршнның екі қозғалысында сұйық бір рет цилиндрге сорылады және бір рет одан шығарылады.

Екі рет әрекет ететін насостар. Мұндай насостарда сору және айдау поршеннің әрбір қозғалысында іске асырылады. Екі рет әрекет ететін насостарды екі әрекеті қарапайым насостардан тұрады деп қарастыруға болады. Олар 4 клапаннан және бір плунжерден тұрады.

Дифференциалды насостар. Мұндай типті насостарда сұйықты сору плунжердің немесе поршенның бір қозғалысында, ал айдай екі қозғалысында іске асырылады. Дифференциалды насостардың да көлденең және тік түрлері бар.

Көлемдік насостардың құрылымы. Поршеньды насостар. Химиялық өндірісте поршенды әрекеті қарапайым, плунжерлармен қамтамасыздандырылған көлемдік насостар немесе басқаша айтқанда үш ретті әрекет ететін насостар кең тараған. Мұндай насос әрекеті қарапайым 3 насостан тұрады, олар бір-біріне жақын тік немесе көлденең жазықтықта орналасқан және бір валдың көмегімен жұмыс істейді.

Роторлы насостар. Бұл типті насостар сұйықтарды айналушы поршендармен ығыстыру принципі бойынша жұмыс істейді. Мұндай насостар поршды насостан айырмашылығы оларда клапандар мен ауа қалпақтар болмайды. Роторлы насостар жұмыста тиімді, ол жұмыс істегенде сұйық біртекті түседі. Және сусымалы айналым санында тұтқыр сұйықтарды айдай алады. Роторлы (жұмыстар) насостар көп уақыт жұмыс істегенде олардың герметивтілігі төмендейді, сондықтан олардың тұтығу қауіптігі туады. Сондықтан абразивті қоспасы бар сұйықтарды роторлы насостармен соруға болмайды. Роторлы насостарға пластинкалы, шестернді, бұрандалы т.б. насостар жатады.

Центрден тепкіш насостар.Бұл насостарда сұйықтардың сорылуы және айдалуы корпусқа орналасқан қалақтары бар дөңгелектер айналғанда пайда болатын центрден тепкіш күш әсерінен жүзеге асырылады. Центрден тепкіш насостың беру биіктігі бір жұмыскер дөңгелекпен шектеледі. Сондықтан насостарды қажетті беру биіктігінен тәуелді бірнеше жұмыскер дөңгелектермен дайындайды, ол дөңгелектер бір – бірімен ілеспелі байланысқан.

Бір корпустағы ілеспелі қосылған жұмыскер дөңгелектердің саны бойынша центрден тепкіш насостар бір сатылы және  көп сатылы деп бөледі.

Құйынды насостар. Құйынды насостар құрылғысы бойынша центрден тепкіш насостардан аз ерекшеленеді, бірақ жұмыс істеу тәртібі бойынша айырмашылығы бар. Құйынды насостар қуаттылығы үлкен емес құрылғыларда қолданылады. Олар тұтқырлығы төмен, абразивті қоспалары жоқ сұйықтарды сорғанда ыңғайлы. Бұл насостар центрден тепкіш насостарға қарағанда бірдей жағдайда 2-10 есе көп күш алады, және жүру жылдамдығы жоғары. Құйынды насостардың артықшылығы олардың құрылғысы қарапайым, салмағы үлкен емес.

Монтежю. Химиялық агрессивті сұйықтарды салыстырмалы үлкен емес биіктікте (көтергенде) көтеру көбінесе монтежю деп аталатын құрылғы көмегімен сығылған ауа (немесе инертті газ) арқылы жүзеге асырылады. Монтежю ретінде сығылған ауа немесе инертті газ келтірілген көлденең немесе тік резервуарлар қолданылады. Монтежю периодты түрде жұмыс істейді. Бірақ үздіксіз әрекет ететін монтежю құрылғылары бар. Оларды пульсометрлер деп атайды. Монтежю артықшылығы оларда коррозиядан және үйкелістен тез бүлінетін қозғалыс бөлшектерінің жоқ болуы. Сондықтан монтежюді ластанған, сұйық қосындылары бар, сұйықтарды және агрессивті қышқылдар мен сілтілерді сорғанда қолданылады.

Ағынды насостар. Су буының конденсатымен араласа кететін сұйықтарды көтергенде бу ағынды насостары кеңінен қолданылады. Бұларда сұйықты сору және көтеру жылдам ағып жатқан бұл ағынның потенциалды энергиядан кинетикалық энергияның түзілуінен іске асырылады. Бу ағынды насостар инжекторларға (айдаушы) және эжекторларға (сорушы) бөлінеді.

Құрылғысы және әрекет ету принципі бойынша су ағынды насостары үлкен жылдамдықпен ағатын су ағынының күшінің әсерімен жүзеге асады. Су ағынды насостар өндірісте қазандықтардан суларды айдауда қолданылады. Су ағынды насостар жұмыс істеу үшін су 4 атм қысымда берілуі қажет. Насостардың сору биіктігі 2 метрге дейін жетеді, напор биіктігі 10м.  

Ауа көтергіштері. (эрлифттер). Ауа көтергіштерінің әрекеті бір-бірімен жалғасқан өзара араласпайтын меншікті салмақтары әртүрлі сұйықтармен толтырылған ыдыстардың жұмыс істеу принципіне негізделген. Ауа көтергіштері әртүрлі сұйықтарды, соның ішінде қышқылдарды көтергенде жиі қолданылады. Ауа көтергіштерінің насостардан артықшылығы бұл құрылғылардың қарапайымдылығы, қандай да бір механизмдер мен қозғалушы бөлшектердің болмауы. Сонымен бірге олар жоғары температуралы жағдайларда жұмыс ітегенде жиі қолданылады.

Сифондар. Сұйықтарды ағызатын қарапайым құрылғылардың бірі сифондар. Сифондардың көмегімен сұйықтарды көтеру немесе сору атмосфералық қысым көмегімен жүзеге асырылады.

Дәріс 4Тақырыбы: Газдарды сығу және алмастыру

Химиялық өндіріс орталықтарында ірі көлемде газдар мен олардың  коспасы  өнделеді. Газ фазасында көптеген химиялық процестерді қысымда өткізу процестердің жылдамдығын жоғарлауына және реакциялық  аппаратураның қажетті көлемнің төмендеуіне әкеледі. Газдардың сығылуын құбырлардан және аппараттардан тасымалдау үшін қолданады. Химиялық өндірістерде қолданатын қысым кең интервал аймағында жатады.10-3 – 108н|м2(10-8 – 103ат).

Газдарды сығу үшін және алмастыруға арналған машиналар  компрессорлы машиналар деп аталады. Компрессорлы машинамен тудырылатын соңғы қысым Р2 бастапқы қысымға қатынасы Р1 сығылу дәрежесі деп аталады. Сығылу дәрежесіне тәуелді компрессорлы машиналардың келесі түрлері белгілі: желдеткіштер, газ, компрессорлар, вакуум-насостар.

Жұмыс істеу принципі бойынша компрессорлы машиналар поршнды, роторлы, центрден тепкіш, осьтік болып бөлінеді.

Поршеньды машиналарда газдардың сығылуы, поршынның қайтымды- іргелмелі қозғалыс әсерінен газ көлемінің төмендеуі нәтежиесінде болады.

Роторлы машиналарда газдың сығылуы эксцентрлі орналасқан ротор айналғанда газ көлемінің төмендеуімен байланысты.

Центрден тепкіш машиналарда энергия газ ағынына жұмыс дөңгелегінің қалақшаларының күштік әсерімен беріледі. Бұның нәтижесінде сығылу болады және кинетикалық энергия жоғарлайды. Бұл энергия қозғалыссыз машина элементтерінде қысымға айналады.

Осьтік машиналарда газ оның жұмыс дөңгелегінің және бағыттаушы аппараттың қозғалысы нәтижесінде сығылады.

Вакуум- насостар ретінде кез – келген компрессорлы машиналар қолданылады. Вакуум насостардың басқа типті комрессорлы машиналардан негізгі ерекшелітері оларда сору атмосфералық қысымнан төмен қысымда, ал айдау атмосфералық қысымнан жоғаоры қысымда жүргізіледі. Өндірісі жоғары желдеткішгаз үргіштерді эксгаустерлер деп аталады, олар сұйылтуды тудырады.

Поршенды компрессор.  Поршынды компрессорлар поршынның бір екі қозғалуынан сору және айдау саны бойынша қарамапайым және қос әрекет ететін компрессорларға бөлінеді. Әрекеті қарапайым компрессорда поршынның бір екі қозғалысынан бір сору және бір айдау, ал қос әрекет ететін компрессор – екі сору және екі айдауды жүзеге асырады.

Сығылу баспалдағы деп компрессорлы машинадағы газдың соңғы немесе аралық қысымға дейін ағылатын бөлігін айтады бұл келесі баспалдаққа түсер алдына өтеді. Баспалдақ саны бойынша поршынды компрессорлар бірбаспалдақты және көп баспалдақты болып бөлінеді. Олар көлденең немесе тік болуы мүмкін. Бір сатылы компрессорды газ қатарынан жұмыс істейтін бірнеше цилиндрде немесе бір цилиндрлі соңғы қысымға дейін сығылады. Бірнеше цилиндрде жұмыс істейтін бір сатылы компрессорлар көп цилиндрлі деп аталады.

Әрекеті қарапайым бір сатылы көлденең компрессор. Олар цилидрдан тұрады, мұнда поршень қозғалыста болады, поршень тығыз поршенді сақиналармен қамтылған. Поршеннің қозғалысынан газдың сорылуы және сығылуы жүзеге асады.

Әрекеті қос бір сатылы компрессор. Мұнда поршеннің бір екілік жүрісінде екі рет сору және екі рет айдау болады. Цилиндр екі сорушы клапанмен және екі айдаушы клапанмен қамтылған. Қос әрекет ететін компрессорлардың құрылғысы күрделі, бірақ өнімділігі әрекеті қарапайым компрессорларға қарағанда екі есе жоғары.

Әрекеті қарапайым екі цилиндрлі компрессорлар. Әрекеті қарапайым екі цилиндрдан тұрады. Олар бір – бірімен салыстырмалы түрде 1800 немесе 900 бұрышта орналасқан кривошипті валмен жалғастырылған.

Көп сатылы сығу. Көп сатылы сығу газдың жоғары қысымын алу үшін қолданылады. Көп сатылы сығу процесі көп сатылы компрессорларда жүзеге асырылады. Бұларда газ ілеспелі сатылар қатарынан өтеді, газ әрбір сатыда біртіндеп соңғы қысымға дейін сығылады. Цилиндрлер көлемі бірінші сатысынан соңғыға қарай кішірейтіледі.

Сығу сатысы бөлек орналасқан цилиндрларда өтетін көп сатылы компрессорлар бір қатарлы және екі қатарлы болып бөлінеді, яғни цилиндрладың валдық бір бағыты бойынша орналасуынан тәуелді.

Дифференциалды поршенді компрессорлар өнімділігі кіші және орташа машиналарда қолданылады. Үлкен машиналарда поршен ұзындығының диаметріне қатысты кіші болғандықтан дифференциалды поршень тұтылып қалуы мүмкін.

V – тәрізді цилиндрлар құрылғысы, машина алатын көлемді кішірейтеді және оны электро двигательімен қосуға мүмкіндік туғызады.

Роторлы компрессорлар және газ үрлегіштер. Пластиналы компрессорлар. Компрессордың корпусында пластиналар ротор пазасында еркін жылжиды және ол айналғанда центрден тепкіш күш арқылы пазалардан лақтырылады. Осы күш пластинкаларды корпустың ішкі бетіне тығыз сығады, газдың сорылуы жүзеге асады.

Су сақиналы компрессорлар. Компорессордың корпусында эксцентрлі түрде ротор орналасқан, ротор жалпақ формалы қалақшалардан тұрады. Жұмысқа қосар алдында компрессорды ортасына дейін сумен толтырады. Ротор айналғанда суды жақтауға лақтырып, су сақинасын түзеді. Мұндай компрессорларда сұйықтың сақинасы поршень қызметін атқарады. Сондықтан мұндай компрессорлар сұйық поршенді компрессорлар деп те аталады.

Газ үрлегіштер. Газ үрлегіштің корпусында екі параллель орналасқан валда екі барабан айналып тұрады. Олардың біреуі электродвигатель арқылы айналады, екіншісі бірінші тісті өткізгішпен байланысты. Поршень айналғанда олар бір- біріне және корпус қабырғаларына тығыз жақындайды, олар екі бөлек камера түзеді. Солардың бірінде сору, екіншісінде айдау жүзеге асады.

Центрден тепкіш күш машиналары. Газдарды тасымалдау және сығу үшін қолданылады. Центрден тепкіш күш машиналарының әрекет етуі мен теориясы центрден тепкіш күш насостарына ұқсайды.

Желдеткіштер. Центрден тепкіш желдеткіштер төменгі қысымды (р>  103н/м2), орташа қысымды (р~103-3 •103н/м2) және жоғары қысымды (р=3•103-104 н/м2) желдеткіштер болып бөлінеді. Желдеткіштің спираль тәрізді корпусында көп қалақшалы жұмыс дөңгелегі айналып тұрады.

Турбогазүрлегіштер. Турбогазүрлегіштің корпусында қалақшалы жұмыс дөңгелегі айналады, қалақшалар центрдентепкіш насос қалақшаларына ұқсайды. Дөңгелекті әдетте бағыттаушы аппарат ішіне орналастырады, мұнда газдың кинетикалық энергиясы қысымның потенциалды энергиясына айналады. Бағыттаушы аппарат бір – бірімен иілген қалақшалармен жалғастырылған екі сақиналы дискіден тұрады. Бір сатылы турбогаз үрлегіштер валында бір жұмыс дөңгелегі бар. Егер турбогаз үрлегіштің валында бірнеше дөңгелек болса, онда мұндай турбогазүрлегіштер көп сатылы деп аталады.

Осьтік желдеткіштер мен компрессорлар. Осьтік желдеткіштер. Мұндай желдеткіштер қысқа аймақты цилиндрлі түтік түріндегі корпустан тұрады. Мұнда қалақшалары бар жұмыс дөңгелегі – пропеллер орналасқан. Желдеткіш рамаға бекітілген. Жұмыс дөңгелегі айналғанда қалақшалар газды дөңгелек осі бойымен ығыстырады. Осьтік компрессорлар. Бұл машиналар сығу дәрежесі жоғары болмаған жағдайда қолданылады. Ротор айналғанда қалақшалар газды көтеріп, ротормен бірге айналу қозғалысына қатыса отырып, компрессор осьі бойынша жылжиды.

Бұрандалы компрессорлар. Бұрандалы комрпессор корпуста айналып тұратын параллель осьті екі ротордан. Ротор цилиндрде бұрандалы жолмен орналасқан. Ротор айналғанда бұранда тістері ротордың ойықтарына енеді де, қуыстардағы газды ығыстырады.

Екі сатылы бұрандалы компрессорлар 8 атмосфералық қысымға дейінгі қысымға дайындалады, бұл машиналардың роторларының айналу жылдамдығы 10000 об/мин.

Вакуумды – насостар. Вакуум – насостардың ерекшелігі, олардың компрессорын конструктивті айырмашылығын анықтайтын сығудың жоғары дәрежелілігі болып табылады.

Вакуум насостардың бірнеше түрі бар: поршынды вакуум – насостар. Бұл машиналар құрғақ және ылғалды болып бөлінеді. Құрғақ вакуум насостар тек газды соруда, ал ылғалды вакуум насостар – газ бен сұйықты бір мезгілде соруға қолданылады. Роторлы пластинкалық және сусақиналы насостар. Бұл насостар құрылғысы жағынан сәйкес компрессорлардікіне ұқсайды. Ағынды вакуум-насостар. Әрекет ету принципі бойынша бұл вакуум-насостар сұйықтарды соруға арналған ағынды насостарға ұқсас. Ағынды вакуум-насостарда жұмыс сұйығы ретінде бу қолданылады. Бу ағынды насостары химиялық тұрақты материалдардан жасалады, қышқыл буларды сору үшін кеңінен қолданылады.

Дәріс  5 Тақырыбы: Біртексіз жүйелер. Сұйық және газды жүйелерді бөлу.

Біртексіз немесе гетерогенді жүйелер деп екі немесе бірнеше фазалардан тұратын жүйелерді айтады. Жүйені құраушы фазаларды бір-бірінен механикалық түрде бөлуге болады. Кез-келген біртексіз бинарлы жүйе дисперсті (ішкі) фазадан және дисперсті ортадан немесе жалпы фазадан (сыртқы) тұрады, олар дисперсті фаза бөлшектерімен бөлінген. Физикалық күйінен тәуелді фазаларды: суспензиялар, эмульсиялар, көбіктер, шаң, түтін, тұман деп бөледі.

Суспензиялар- сұйықтан және қатты бөлшектерден тұратын біртексіз жүйе. Қатты бөлшектердің өлщемінен тәуелді (мкм) суспензияларды ірі (100 жоғары), жұқа (0,5-100) және бұлдыр (0,1-0,5) деп бөледі. Эмульсилар-бір-бірімен араласпайтын, бір сұйық тамшыларының екінші сұйыққа таралған жүйе. Дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемі кең ауқымда тербеледі. Ауырлық күшінің әсерінен эмульсия қабаттарға бөлінеді, эмульсияға тұрақтандырғыштарды қосу эмульсияларды тұрақтандырады. Көбіктер-сұйықтан және онда таралған газ көпіршіктерінен тұратын жүйе. Шаң және түтін- газдан және онда таралған газ көпіршіктерінен тұратын жүйе. Шаңның қатты бөлшектерінің өлшемі шамамен 3-70 мкм. Түтіндер олардың сұйық немесе қатты күйге өтуінде булардың (газдарың) конденсациясы нәтижесінде түзіледі, бұл жағдайда газда өлшемі 3,0-5 мкм болатын қатты бөлшектер түзіледі. Дисперсті фаза түзілуі кезінде сұйық бөлшектерінен өлшемі 0,3-5 мкм болатын жүйелер п.б, олар тұман д.а. Шаң, түтін тұман агродисперті жүйелер немесе аэрозольдер болып табылады.

Бөлудің негізгі әдістері: тұндыру, фильтрлеу, центрифугалау, дымқыл бөлу.

Тұндыру. Бөлу процесі, мұнда сұйықтағы немесе газдағы бөлшектер жалпы фазадан ауырлық күші, инерция күші немесе электростатикалық күштер әсерінен бөлінеді. Ауырлық күші әсерімен өтетін тұндыру тұну деп аталады.

Фильтрлеу. Сұйық немесе, газды өткізуге, бірақ ортадағы қатты бөлшектерді ұстап қалуға қабілетті кеуекті тежегіштер көмегімен немесе центрден тепкіш күш әсерімен жүзеге асырылады және суспензиялар мен шаң тозаңды бөлуде қолданылады.

Центрифугалау — суспензиялар мен эмульсияларды центрден тепкіш күш өрісінде бөлу процесі.

Дымқыл бөлу- газдағы бөлшектерді қандай да бір сұйықпен бөлу процесі. Бұл процесс ауырлық күші немесе инерция күші әсерімен жүзеге асырылады және газдарды тазартуда, ссупензияны бөлуде қолданылады.

Сұйық жүйелерді бөлу. Тұндыру. Көптеген тәжірбиелерден біртексіз жүйелерді тұндырғанда дисперсиялаушы бөлшектердің концентрациясы, бағыты жоғарыдан төмен қарай бағытталған аппараттарда біртіндеп жоғарлайтыны көрсетілген. Тұну процесі негізгі төрт аймақтан тұрады: 1 аймақ – тұнба қабаты, 2 аймақ – қоюланған суспензия және ығыстырылып тұну аймағы, 3 аймақ – еркін тұну аймағы, 4 аймақ – мөлдірленген сұйық қабаты. Тұндырудың периодты үрдісі кезінде жеке зоналардың биіктігі уақыттан тәуелді өзгереді.

Тұндырғыштар құрылғысы. Тұндыру үрдісі басқа біртексіз жүйелерді бөлу үрдістеріне қарағанда, мысалы фильтерлеуге, арзан үрдіс болып табылады.Тұндыруды әдетте бөлудің біріншілік үрдісі ретінде қолданылады. Себебі бұл ары қарай суспензияларды фильтрлеуді немесе центрифугалауды жылдамдатады. Тұндыру тұндырғыштар немесе қоюландырғыштар деп аталатын аппараттарда жүргізіледі. Үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар бір сатылы, екі сатылы және көп сатылы болып бөлінеді. Периодты әрекет ететін тұндырғыштар араластырғышсыз төмен бассейндер. Мұндай тұндырғыш суспензиямен толтырылады. Сосын қатты бөлшектер аппарат түбіне тұнуы үшін нақты бір уақытқа дейін қалдырылады.

Аз мөлшердегі сұйықтарды тұндыру үшін сүйір түпті көлденең резервуарлардан тұратын цилиндір түріндегі тұндырғыштар қолданылады. Бұл аппарат коорпусында әртүрлі биіктікте сұйықты ағызатын крандар мен тұнбаны алатын крандар орналастырылады. Үлкен мөлшердегі сұйықтарды тұндыру үшін, мысалы ағынды суларды тазартқанда, үлкен мөлшердегі бетонды бассейндер немесе жартылай үздіксіз әдіспен жұмыс істейтін бір-бірімен жалғасқан бірнеше резервуарлар қолданылады. Жартылай үздіксіз әрекет ету, яғни сұйықтың келуі және кетуі үздіксіз, ал тұңба аппараттан периодты түрде алынып отырады.

Еңіс тежегішті жартылай үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар. Бұл аппарат сүйір түпті корпустан және еңіс тежегіштен тұрады. Тежегіштер ағынды ауыстырып жоғары және төмен бағыттайды.Тежегіштердің көп болуы аппартта сұйықтың болуын және тұну бетін арттырады. Тұнба сүйір түптерде (бункерлерде) жиналады, одан кейін ол периодты түрде алынып отырады, ал мөлдірленген сұйық тұндырғыштан штуцер арқылы үздіксіз төгіліп отырады.

Қанатты араластырғышты үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар. Жайлап сүйірленген түпті биік емес цилиндірлі резервуардан тұрады. Резервуарда еңіс қалақшалы араластырғыш бар, қалақшаларда тұңбаға түскен материалды шығаратын саңылауға үздіксіз жылжыту үшін қанатшалар жасалынған. Қанатшалар бір мезгілде тұңбаны араластырып, оның тиімді сусыздануына ықпал етеді. Араластырғыш 0,015-0,5 айн/мин жасайды, яғни өте баяу айналады, тұну үрдісін бұзбайды.

Сонымен бірге қарапайым көп сатылы жабық типтегі тұңдырғыштар және көп сатылы баланысталған немесе қалыптастырылған типтегі тұңдырғыштар белгілі.

Фильтрлеу. Фильтрлеу деп кеуекті бөлгіштерді қолданып, суспензияларды бөлу әдісін айтады. Кеуекті бөлгіштер суспензияның қатты фазасын ұстап қалып, оны сұйық фазаға жібермейді. Фильтрлі бөлгіштер кеуектері бітеліп қалмауды болдырмау үшін, қатты фазасы аз суспензияларды бөлгенде алдын ала тұндырғыштарда мақсатты түрде қоюландырамыз.

Өндірісте фильтрлеу суспензияны фильтрат пен тұнбаға бөлу процесі түсінігінде ғана емес, сонымен бірге шаймалау, үрлеу, кептіру сияқты операциялар да қолданылады. Шаймалау екі әдіспен өтеді ығыстыру және сұйылту. Тұнбаны үрлеуді ондағы шаймалаушы сұйықты толық кептіру үшін қолданылады. Кептіру тұнбаны толық кептіру үшін қолданылады.

Фильтрлі бөлгіштер. Фильтрлі бөлгіштер фильтрдің негізгі бөлігі, оны дұрыс таңдай білуден фильтрлеу құрылғысының өнімділігі, алынатын фильтрат тазалығы тәуелді. Фильтрлі бөлгіштерді алдын ала таңдап алу бөлінетін суспензия қасиетіне және әртүрлі бөлгіштердің сипатына негізделеді. Қазіргі кезде анорганикалық және органикалық материалдардан даярланған қасиеті бойынша әртүрлі фильтрлі бөлгіштер белгілі. Әрекет ету принципі бойынша беттік және терең фильтрлі бөлгіштер бойынша бөлінеді. Беттік бөлгіштерде суспензияның қатты бөлшектері кеуекке енбей бөлгіш бетінде ұсталынады. Терең фильтрлі бөлгіштер қатты бөлшектердің мөлшері аз болатын сұйықтарды тазалауда қолданылады. Мұнда қатты бөлшектер бөлу процесінде кеуектерге еніп, сонда ұсталынып қалады .

Қандай материалдан жасалынғанына байланысты бөлгіштер қағазды, синтетикалық, шынылы, керамикалы, металды болып бөлінеді. Құрылысы бойынша фильтрлі бөлгіштер иілгіш және иілгіш емес болады. Иілгіш бөлгіштер – металды немесе металды емес, иілгіш емес бөлгіштер – байланысқан қатты бөлшектерден тұратын қатты болып немесе байланыспаған қатты бөлшектерден тұратын жұмсақ болып бөлінеді.

Фильтрлер құрылғысы. Фильтрлеу процесін жүзеге асыру үшін периодты және үздіксіз әрекет етеін фильтрлер жиі қолданылады. Қысым айырымын тудыру әдісі бойынша фильтрлеу құрылғысы вакууммен жұмыс істейтін, қысыммен жұмыс істейтін болып бөлінеді. Сонымен бірге, ауырлық күшінің және фильтрат қозғалысының бағытталуы бойынша жіктелу қабылданған. Бұл жіктеуге сәйкес фильтрлер ауырлық күші мен фильтрат қозғалысының бағыттары бойынша қарама-қарсы (=1800), сәйкес келетін (=00) және перпендикулярлы (=900) түрде болады.

Нутч-фильтрлер. Нутч периодты әрекет ететін қарапайым фильтр. Олар вакуумда және қысымда жұмыс істей алады, мұнда ауырлық күші бағыты мен фильтрат қозғалысы сәйкес келеді.

Фильтрпрестер. Қысыммен жұмыс істейтін периодты әрекет ететін фильтрге көлденең рамалы (плиткалы-рамалы фильтрпресс) фильтрпресстер жатады, онда ауырлық күші бағыты мен фильтрат қозғалысы перпендикулярлы.

Барабанды фильтрлер. Сыртқы беттік фильтрлеу арқылы жүзеге асады. Бұл фильтр үздіксіз әрекет ететін аппарат, вакуумда жұмыс істейді және мұнда ауырлық күшінің бағыты мен фильтрат қозғалысы қарама – қарсы.

Центрифугалау. Центрифугалау дегеніміз біртексіз жүйелерді (эмульсия және суспензия) центрден тепкіш күш өрісінде бөлу процесі. Мұнда сұйықтар үшін жалпы және өткізгіш бөлгіштер қолданылады. Центрифугалау процестері центрифуга деп аталатын машиналарда жүзеге асырылады.

Цетрден тепкіш күш әсерінен суспензия тұнбаға және фугат деп аталатын сұйық фазаға бөлінеді. Тұнба роторда қалады да, сұйық фаза одан алынып отырады.

Тұндырғыш центрифугаларда қабырғалары тегіс, мұнда эмульсиялар мен суспензияларды бөлу тұндыру принципі бойынша іске асырылады. Ауырлық күші центрден тепкіш күш әсерімен ауыстырылады.

Фильтрлеуші центрифугаларда қабырғалар тесілген, суспензияларды бөлу фильтрлеу принципі бойынша өтеді. Мұнда қысым айырмашылығының орнына центрден тепкіш күш әсері қолданылады.

Тұндырғыш центрифугаларда эмульсияларды бөлуді сепарация деп аталады, ал осы процесс өтетін құрылғы-сеператорлар деп аталады. Фильтреуші центрифугаларда суспензияларды бөлуді центрден тепкіш күш әсерімен фильтрлеу деп аталады.

Центрифуга құрылғылары. Бөлу фактордың мәні бойынша центрифугаларды екі топқа бөлуге болады: қалыпты центрифугалар (Кр <3500) және күшті центрифугалар (Кр >3500).

Қалыпты центрифугалар қатты фаза концентрациясы төмен суспензиялардан басқа әртүрлі суспензияларды бөлуге жарайды. Күшті центрифугалар жұқа дисперсті  суспензияларды және эмульсияларды бөлу үшін қолданылады. Центрифуга түрлерінің негізгі белгісі – олардан тұнбаны алып тастау әдісі. Тұнбаны алу қолмен немесе аурлық күші мен центрден тепкіш күш әсерімен жүзеге асырылады.

Айналу осінің орналасуына байланысты көлденең, тік, еңіс центрифугаларға бөлінеді. Тік  центрифугаларда ротор валы төменнен тіреліп немесе жоғарыдан ілініп тұрады. Процесті ұйымдастыруына байланысты центрифугалар периодты және үздіксіз әрекет ететін болып бөлінеді.

Үш колонналы центрифугалар. Бұл типті аппараттар периодты әрекет ететін фильтрлеуші центрифугаларға жатады, мұнда тұнба қолмен алынады.

 Ілініп тұратын центрифугалар. Бұл центрифугалар да периодты әрекет ететін қалыпты  фильтрлеуші центрифугаларға жатады. Мұнда ротор тік орналасқан және тұнба қолмен алынады.

Тұнбаны алу үшін пышақты құрылғы көлденең центрифугалар. Құрылғысы мұндай центрифугалар периодты әрекет ететін басқаруы автоматталған қалыпты фильтрлеуші центрифугалар болып табылады. Мұндай центрифугада суспензияны салу, центрифугалау, шаймалау, тұнбаны механикалық кептіру және оны алу автоматты түрде орындалады.

Тұнбаны жылжымалы поршенмен алатын центрифугалар. Бұл аппарат көлденең роторлы үздіксіз әрекет ететін фильтрлеуші центрифугаларға жатады. Қатты фаза торда жиналып, ротор шетіне поршень көмегімен жылжытылады. Осылайша поршеннің әрбір жылжуында поршень ұзындығына тең болатын мөлшерде тұнба шығарылады, поршень 1 мин. 10-16 қозғалады. Тұнба жабыннан канал арқылы шығарылады.

Тұнбаны инерциямен алатын центрифугалар. Бұл центрифугалар тік сүйір роторлы үздіксіз әрекет ететін фильтрлеуші центрифугалар болып табылады. Құрамында ірі бөлшекті материал бар суспензия, мысалы көмір, құм бөлінеді.  Центрден тепкіш күш әсерінен суспензия біртексіз қабырғалы сүйір роторға лақтырылады. Бұл жағдайда суспензияның сұйық фазасы ротор саңылауларынан өтіп центрифугадан канал арқылы шығарылады. Ал саңылаулар өлшемінен мөлшері үлкен қатты бөлшектер ротор ішінде қалады.

Сұйықтық сепараторлар. Бұл аппараттар тік роторлы үздіксіз әрекет ететін центрифугалар. Мұндай центрифугалардың ротор диаметрі 150-300 мм, 500-1000 айн./мин. айналады. Олар эмульсияларды, сонымен бірге сұйықтарды мөлдірлеу үшін қолданыланады.

Газды жүйелерді бөлу. Газдарды өндірстік тазарту (қатты және сұйық бөлшектерден) ауаның ластануын, газдардан бағалы өнімдерді алуда немесе одан (зиянды қоспаларды жою үшін), әрі қарай кері әсер ететін, аппаратты бүлдіретін зиянды қоспаларды жою үшін жүргізеді.

Газадарды тазалаудың келесі әдістері бар: ауырлық күш әсерінен тұндыру (гравитациялық тазарту); инерциялық, центрден тепкіш күш әсерімен тұндыру; фильтрлеу; дымқыл тазарту; электростатикалық күш әсерімен тұндыру (электрлік тазарту).

Газдарды гравитациялық тазарту. Газ ортасындағы қатты бөлшектерді тұндыру сұйықтардағы ауырлық күшімен тұндыру заңдылықтарына бағынады.

Шаң тұндырғыш камералар. Газдарды шаңдардан ауырлық күші әсерімен тазалау шаң тұндырғыш камералар қолданылады. Сөрелер ара қашықтығы 0,1-0,4 м. Газдан шаңның бөлшектері ол сөрелер арасымен қозғалғанда тұнады. Ауырлық күші арқылы газдан шаңның үлкен бөлшектерін ғана бөлуге болады. Бөлшектердің өлшемі мұнда 100-ден артық мкм. Мұндай аппараттарда газдың тазалану дәрежесі 30-40%.

Газдарды инерциялық және центрден тепкіш күштер әсерімен тазарту. Инерциялық шаң ұстағыштар. Мұндай типті шаң ұстағыштардың әрекеті жылдамдығы төмен газ ағынының бағытын бірден өзгертуден туатын инерциялық күштерді қолдануға негізделген. Шаңдалған газдың қозғалыс жолына кескінді тежегіштерді қолданып газ қозғалысының бағытын 90 немесе 1800 өзгертеді. Бұл жағдайда шаң бөлшектері бастапқы қозғалысының бағытын сақтауға талпына отырып, ағыннан шығып кетеді. Шаңды тиімді ұстау үшін газ ағынының жылдамдығы тежегіштерге дейін 5-15 м/сек болуы қажет.

Жалюзилі шаң ұстағыш. Ол инерциялық біріншілік шаң ұстағыштан және екіншілік шаң ұстағыштан – циклоннан тұрады. Мұндай шаң ұстағыштардың құрылғысы қарапайым, жылжитын бөліктер жоқ, тазалау дәрежесі 60% шамасында, бөлшектердің мөлшері 25 мкм.

Циклон. Корпус диаметрі 100-1000 мм циклондарда газ тазалау дәрежесі 30-85%, бөлшектер диаметрі – 5 мкм, 10 мкм болғанда – 70-95%, 20 мкм – 95-99%.

Газдарды фильтрлеу арқылы тазалау. Фильтрлеу арқылы тазалауда ауыр бөлшектері бар газ кеуекті тежегіштер арқылы өткізіледі. Бұл бөлгіштер газды өткізіп, өзінің бетінде қатты бөлшектерді ұстап қалады.

Иілгіш кеуекті тежегіштері бар фильтрлер. Көп қолданылатын мұндай фильтрлер қатарына жеңдік фильтрлер жатады. Мұндай фильтрлерде газдарды тазалау дәрежесі – 98-99%.

Жартылай қатты кеуекті бөлгіштері бар фильтрлер. Мұндай фильтрлер ұяшық-кассеталардан тұрады. Мұнда торлар арасында шыны талшығының, металды ұнтақ, т.б. қыстырылады. Олар шаңды жақсы ұстауы үшін арнайы маймендымқылданады. Кассеталарды әдетте қажетті фильтр өнімділігіне сәйкес бетіне байланысты секцияларға жинайды.

Қатты кеуекті бөлгіштері бар фильтрлер. Мұндай фильтрлер өте жұқа тазартуларда қолданылады. Фильтрлер бөлгіштері керамикадан, металлокерамикадан, пластмассалы кеуекті материалдардан, ұсақ ұяшықты металлды торлар т.б. жасалынады.

Түйіршікті қабатты фильтрлер. Мұндай фильтрлерде газ қозғалыссыз периодты немесе үздіксіз жылжитын түйіршікті материал қабатынан өту арқылы тазаланады. Түйіршікті материал – ұсақ бөлшектелген шлак, кокс, кварцты құм, гравит, т.б.

Газдарды дымқыл тазарту. Газдарды шаңнан жұқа тазарту үшін дымқыл тазарту – газдарды сумен немесе басқа сұйықтармен жуу әдісі қолданылады. Сұйық пен тозаңданған газ арасындағы тығыз әрекеттесу дымқыл шаң ұстағыштарда, көлденең немесе еңіс жазықтық бойынша ағатын сұйық жабын беттерде (жабынды немесе насадкалы скпубберлер), тамшылар бетінде (жабық скрубберлер, Вентури скрубберлері) немесе газ көпіршіктерінің бетінде (барботажды шаң ұстағыштар) жүзеге асырылуы мүмкін.

Дымқыл бөлудің кемшілігі: ағынды сулардың көптеп түзілуі, олар аппараттың коррозиясын тудырады.

Жазық және насадкалы скрубберлер. Мұнда тозанданған газ скруббер арқылы төменнен жоғарыға қарай 0,8-1,5 м/сек жылдамдықпен көтеріледі және аппараттың барлық бойында құрылған шашыратқыш немесе форсунктан шашылатын сумен шаймаланады.

Вентури скрубберлері. Газдарды жоғары дисперсті шаңдардан тазалау үшін ағынды турбулентті газ жуғыштар – Вентури скрубберлері қолданылады. Вентури скрубберінде өте ұсақ газдың бөлшектері тазаланады, мысалы возгонка өнімі (ортамен диаметрі 1-2 мкм) немесе күкірт қышқылының өндірісінде түзілетін тұман (бөлшектер өлшемі 0,2-1,1 мкм). Бұл жағдайда газдан 99% шаңды тазалауға болады.

Барботажды шаң ұстағыштар. Өте тозаңданған газдарды тазалау үшін (мысалы, технологилық, вентиляциялық ауа, т.б.) барботажды шаңұстағыштар қолданылады. Бұл аппараттарда газбен әрекеттесетін сұйық қозғалмалы көпіршікке айналады, бұл сұйық пен газ байланысын арттырады. Мұның нәтижесінде газ шаңнан жоғары дәрежеде тазаланады. Барботажды аппараттарда шаңның ұсталынуы 95-99%.

Газдарды электрлі тазарту. Процестің физикалық негіздері. Электрлік тазалау газ молекулаларының электр разрядымен иондануына негізделген. Егер газды жоғары кернеуліктегі тұрақты тоқ келіп тұратын екі электродтан түзілген электр өрісіне салсақ, газдың молекулалары ионданады, яғни оң зарядталған иондар мен электрондарға ыдырайды, олар күш сызығының бойымен бағытталып жылжиды. Зарядталған бөлшектердің жылдымдық векторының бағыты олардың белгісімен, ал қозғалу жылдамдығы, осыған сәйкес кинетикалық энергиясы электр өрісінің кернеулігімен анықталады. Электродтар арасындағы потенциал айырымын он мыңдаған вольтқа арттырғанда, иондар мен электрондардың кинетикалық энергиясы да сонша артады, олар өздерінің қозғалысында газдың бейтарап молекулаларымен соқтығысып, оларды оң иондар мен электрондарға ыдыратады. Қайтадан түзілген зарядтар өздерінің қозғалысында газды иондайды.

Дәріс 6 Тақырыбы: Сұйық ортада араластыру.

Сұйық ортадағы араластыру химиялық өндірісте эмульсияларды, суспензияларды және гомогенді жүйелерді дайындау үшін сонымен бірге химиялық жылу және диффузиялды процестерді интенсификациялау үшін жиі қолданады.

Араластыру әдістері. Араластыру әдістері және оны өткізетін аппаратты таңдау араластыру мақсатымен және араластыратын материалдың агрегаттық күйімен анықталады. Сұйық ортадағы араластыру процестері химиялық өндірісте кең таралған. Сұйық ортамен қандай орта газ, сұйық немесе қатты ұнтақ зат, араласатындығынан тәуелсіз, сұйық ортада араластырудың екі негізгі әдісі бар:механикалық (әртүрлі араластырғыштар көмегімен) және пневматикалық (сығылған ауа немесе инертті газбен)

Механикалық араластыру. Химиялық  өндірісте араластырушы ортаға сыртқы көзден механикалық энергияны енгізумен араластыру кең таралған. Механикалық араластыру электродвигатель, редуктор немесе клиноременді бергіш арқылы айналмалы қозғалысқа келтірілген араластырғыштар көмегімен жүзеге асырылады. Сонымен  бірге механикалық немесе электролитті вибратормен келтірілетін қайтымды-үдемелі қозғалыстағы араластырғыштар да белгілі.

Механикалық араластырғыш құрылғылары. Механикалық араластырғыш құрылғылар негізгі үш бөліктен тұрады: араластырғыш, вал, келтіргіш. Араластырғыш құрылғының жұмыс элементі болып табылады, ол көлденең тік және еңіс валға бекітіледі. Келтіру электродвигатель, редуктор арқылы жүзеге асады.

Лопаст құрылғылары бойынша араластырғыштарды лопасты, пропеллерлі, турбинді және арнайы деп ажыратады.

Аппарат араластырғыш тудыратын сұйық ағашының түрі бойынша тангенциалды, радиалды және осьтік ағынды қамтамасыз ететін араластырғыштар болып бөлінеді.

Лопасты араластырғыштар. Лопасты араластырғыш деп тік немесе еңіс валға бекітілген тік бұрышты ағынды екі және одан көп лопастардан тұратын құрылғыны айтады. Лопасты араластырғыштарға якорлы, рамалы, беттік араластырғыштар да жатады.

Араласушы сұйық көлемінде турбуленттіктің дамуы өте баяу өтеді, сұйықтың циркуляциясы төмен. Сондықтан мұндай араластырғыштар тұтқырлығы 103 мн сек/м2 аспайтын сұйық араластырғыштар қолданады. Мұндай араластыруда үздіксіз әрекет ететін аппарат қолданады.     

Тұтқырлығы 104 мн*сек/м2 көп емес сұйықтарды араластыру үшін, жабын немесе ішкі жыланшалар көмегімен қызыдырылатын аппаратта араластыру үшін, тұнба түсетін және жылу беретін беттік қабат ластанатын жағдайда якорлы немесе рамалы араластырғыштар қолданылады. Олардың үлгісі аппараттардың ішкі үлгісіне сәйкес, диаметрі аппараттың немесе жыланшаның ішкі диаметріне жақын келеді.

Беттік араластырғыштар. Беттік араласатырғыштар лопасты араластырғыштарға қарағанда лопастарының ені үлкен және араласушы ортаның тангенциалды ағынын қамтамасыз ететін араластырғыштарға жатады. Беттік араластырғыштар тұтқырлығы төмен сұйықтарды араластырғанда қолданылады. Еріту процестері үшін лопастарда саңылаулары бар беттік араластырғыштар қолданылады. Лопасты араластырғыштардың негізгі өлшемі ортаның тұтқырлығынан тәуелді өзгереді. Лопасты және беттік араластырғыштардың айналым жылдамдығы араласушы ортаның тұтқырлығынан тәуелді. Кең ауқымды (0,5-5 сек-1) өзгереді, тұтқырлық пен лопаст енін жоғарылатқанда араластырғыштың айналымы төмендейді.

Пропеллерлі араластырғыштар. Пропеллерлі араластырғыштың жұмыс бөлігі болып пропеллер табылады. Бұл винт профилі бойынша ілінген бірнеше фасонды лопастардан тұратын құрылғы. Кең таралғаны үш лопасты пропеллерлер.Пропеллерлі араластырғыштар араласушы ортаның остік ағынын тудырады, мұның әсерінен үлкен насосты эффект туады, бұл араластыру мезгілін қысқартады.

Диффузор бұл қысқа цилиндрлі немесе сүйір стақан, оның цилиндрінде араластырғыш орналасады.

Дәріс 7.Тақырыбы: Механикалық процестер. Қатты материалдарды ұсату.

Қатты денелер фазасының қатынасымен ағып өтетін химиялық және диффузиялық процестердердің жылдамдығы, оның жанасу беті өскеңде жоғарылайды. Өңделетін қатты материалдың жанасу бетін өсіру үшін, оның кесектерінің өлшемдерін кішірейту керек, яғни ұсақтау жолымен.

Ұсақтау процестері шартты түрде уату (үлкен, орташа және үсақ) жәнс усақтау (жұқа және ең жұқа) болып бөлінеді. Ұсақтау жолдары: езу, жару, майдалау және уату. Материалдарды уату құрғақ тәсілмен (сусыз) орындалады. Жұқа ұсақтау көбінесе ылғалды тәсілімен (суды қолдану арқылы) орындалады. Ұсақтау нәтижесі ұсақтау дәрежесімен сипатталады, кесектің ұсақтауға дейінгі орташа өлшемінің D ұсақтаудан кейінгі орташа өлшеміне d қатынасына тең:

Ұсақтау машиналары өздерінің міндеттеріне байланысты шартты түрде ірі уатқыш, орташа және ұсақ уатуға және жұқа мен ең жұқа диірмендерге бөлінеді.

Ірі ұсақтау. Ірі ұсақтауда беттік және конусты ұсақтағыштар қолданылады. Онда материал кесектері 1500 мм аса қоймайтын өлшеммен 300-100 мм дейінгі кесек өлшемдеріне негізінен езу және жару арқылы ұсақтайды.

Беттік ұсатқыштар. Беттік ұсақтағышта материал қозғалмайтын және қозғалатын бет арасында езу жолымен, соған қоса жарумен ұсақталады. Жылжымалы бет орналасуына байланысты жоғарғы және төменгі ілгішті беттік ұстақыштар деп бөлінеді. Беттік ұсатқыштардың негізгі технологиялық артықшылықтары: басып алу бұрышы, иінді біліктің айналу жылдамдығы, өнімділігі, пайдаланылатын қуаттылығы.

Конусты ұсатқыштар. Конусты ұсатқыштарда материал ішкі қозғалмалы және сыртқы қозғалмайтын конустардың  жақындауы кезінде езу арқылы ұсақталады. Конусты ұсатқыштар өзінің белгілері бойынша ірі, орташа және майда ұсақтауға бөлінеді.

Ірі Ұсақтау диірменінде тік қозғалмалы конус қозғалысқа қозғалмайтын ось айналасында эксцентрлі білікпен конустық шестерннің көмегімен қозғалысқа түседі. Ал орташа және майда ұсақтау ұсатқыштарынды эксцентрлі стакан арқылы айналмалы білікке бекітілген көлбеу қозғалмалы конус қозғалмайтын конустың ішінде орналасқан. Конусты ұсатқыштар беттік ұсатқыштарға қарағанда жоғары өнімділігімен, қалыпты жұмысымен, жоғарғы дәрежелі ұсақтауымен ерекшеленеді.. Конусты диірмендердің кемшілігі: аса күрделі және қымбат құрылғысы, биік, күрделі.

Орташа және майда ұсақтау. Ірі ұсақтаудан кейін материал көбінесе орташа және майда ұсақтауға түсіріледі, оларда ұсақтау шамамен 100 мм ден (ең үлкен өлшеммен шыққан материал) 10-12 мм дейін. Орташа және майда ұсақтау үшін білікті, соққылы-центрден тепкіш және көлбеу конусты диірмендер қолданылады.

Білікті ұсатқыштар. Бастапқы материал білікті ұсатқышқа тегіс цилиндрлік біліктер бір-біріне қарама-қарсы айналғанда олардың арасындағы саңылауға келіп түседі және мұнда езу жолымен ұсақталады. Білікті ұсатқыштар жинақты және жүмыста сенімді; материалды бір ретті қысудан кейін ұсақталмайды және аз ұсақтардан түрады. Бұл ұсатқыштар қалыпты қаттылықтағы материалдарды үгіту үшін тиімді (ұсату дәрежесі i = 10-15), қатты материалдар үшін i ≤  3-4.

Соққылы-центрден тепкіш ұсатқыштар. Балғалы ұсатқыштар болат плиталармен қапталған корпустан тұрады. Көлденең айналатын білікке дисктер орналасқан, олардың ортасында шарнирлі балға ілінген. Материал жылдам айналатын балғалардьң (айналым жылдамдығы 30-55 м/сек) әсерінен уатылады. Сонымен қатар балғамен лақтырылған материал кесектері плитаға соғылып та уатылады. Соңында материал соғу, езу және дөңгелекті торда үйкелену жолымен қосымша уатылады. Дөңгелекті тордан үгітілген материал төмен түсіп шығарылады. Уатылу дәрежесі і=10-15. Балғалар, плиталар және тор көміртекті болаттан немесе марганецті болаттан жасалады. Олар жоғарғы өнімділігімен, ұсақтауға кететін төмен энергия шығынымен ерекшеленеді. Балғалы диірмендердің кемшіліктері: балғаның және плитаның тез тозуы, монтаждың күрделілігі болып табылады.

Дезинтеграторлар және дисмембраторлар. Дезинтегратор - әр түрлі бағытта айналатын екі ротордан тұратын соққылы ұсақтағыш. Ұсақталатьш материал тиегіш арқылы ротор орталығына беріледі. Ішкі дөңгелекте орналасқан сұққылар материалды үсақтап, олардың кесектерін қарама-қарсы бағытта айналдыратын концентрлі қатарға жібереді. Осындай жолмен материал кезекпен және бірнеше рет ротор сұққыларымен ұсақталады. Дезинтеграторда ұсақтаумен бірге ұсақталатын материал компоненттерінің араласуы жүреді.

Көбінесе дезинтеграторда үсақталу дәрежесі 10-нан аспайды және ротордың айналу жылдамдығымен реттеліп отырылады. Кейде үсақтау дәрежесін і=40 көбейткенде дезинтегратордың өнімділігі төмендейді. Дезинтеграторға қарағанда дисмембраторда бір ғана ротор болады. Корпустың ішкі қабырғасы екінші дискінің (қозғалмайтын) ролін атқарады, яғни статор болып табылады. Дисмембратор роторының айналым саны дезинтегратор дискілерінің айналым санынан екі есе жоғары болады.

Жұқа ұсақтау. Жұқа ұсақтауда жиі қолданылатын барабанды және сақиналы диірмендерде бір мезгілдегі езу, соғу және үйкеліс күштерінің әсерінен кесектерінің өлшемі 10-2 мм материал 2-0.075 мм өлшемге дейін ұсақталады. 

Барабанды диірмендер. Барабанды диірмендер — бұл ұсақтайтын денелер әсерінен немесе өздігінен ұсақталу әсерінен айналатын корпустың (барабанның) ішінде материалдарды ұсақтайтын машиналар. Ұсақтайтын денелер ретінде металды шарлары немесе стержень, оралған малтатас қолданылады. Осы денелердің түрлерінен тәуелді диірмендер шарлы, стерженьдік, малтатасты және өздігінен ұсақтайтын болып бөлінеді. Барабан айналған кезде ұсақтайтын денелер центрден тепкіш және үйкеліс күштерінің әсерінен қабырғалардың бойымен бірталай биіктікке көтеріледі де, одан кейін еркін құлап, соққымен, езумен және үйкеліспен материалды ұсақтайды. Сонымен қатар материал үсақтайтын материалдардың арасында және де осы денелер мен диірменнің ішкі бетінің  арасында ұсақталады.

Ұсақтау дымқыл (барабандық диірмендерде кеңінен қолданылады) және құрғақ тәсілдермен орындалады. Барабан үлгісіне және оның ұзындығының L диаметріне D қатынасына қарай қысқа (L/D = 1.5-2), қубырлық (L/D= 3-6), цилиндрлік-конустық диірмендер болып бөлінеді.

Шарлы диірмендер. Шарлық диірмендердің (жұқа үсақтау үшін кеңінен қолданылады) ұсақтаушы денелері ретінде барабан жартылай толтырылатын диаметрлері 25-150 мм болат шарлар қолданылады.

Шарлық диірмендердегі ұсақтау тиімділігі және энергия шығыны айналу жылдамдығына (айналыс саны), ұсақтаушы денелердің салмағы мен өлшеміне, ылғалды ұсақтау кезіндегі суспензия концентрациясынан тәуелді.

Сақиналы диірмендер. Сақиналық диірмендерде жұмыс органдары ретінде роликтер немесе шарлар қолданылады. Олар қозғалмайтын немесе айналатын сақинаның бетінде материалды езу, ысқылау арқылы ұсақтайды. Роликтік-маятникті диірмендер. Бұндай диірменде материал қозғалмайтын сақина мен көлденең білікке орнатылған, айқасқан тетікке ілінген тез айналатын роликтер арасында ұсақталады.

Шарлы сақиналы диірмендерде материал шарлар мен айналатын сақина арасында ұсақталады. Сақинаның жұмыс жолына шарлар сақинаның көмегімен серіппені басу арқылы қысылады. Сақиналы диірмендерді қаттылығы аз және орташа материалдарды (бор, тальк, бояғыштар және т.б.) жұқа ұсақтау үшін қолданады. Бүндай диірмендердің кемшіліктері: құрылғыларының күрделілігі және үлкен эксплуатациялық шығындар.

Өте жұқа ұсақтау. Материалды өте жүқа үсақтау кезінде үгіту бөлшектердің барлық қалындығы бойымен қиылысатын жарықтың бетімен емес, негізінен ұсақталатын бөлшектердің біттерінің жарықталу себебінен қыру әдісімен жүзеге асырылады. Өте жүқа үсақтау вибрациялық, ағынды және коллоидты диірмендерде жүргізіледі, оларда материал бөлшектері  шамамен 10-0.1 мм- ден 7510-5 – 110-4 мм дейін ұсақтайды.

Өте жұқа ұсақтауға арналған диірмендер. Вибрациялық диірмендер. Көлемінің 80%-і шарлармен (кейде стерженьдермен) толтырылған цилиндрлік корпустан тұрады. Корпус дебаланспен (инерциялық типті диірмендерде) немесе эксцентрлі білікпен (гирационды диірмендерде) қамтылған біліктің көмегімен тербелмелі қозғалысқа келтіріледі, ұсату жүреді. Вибрациялық диірмендерді бөлшектерінің өлшемдері 1-2 мм-ден 60 мм-ге дейінгі өте қатты емес материалдарды өте жұқа ұсақтау үшін қолданған тиімді. Вибрациялық диірмендердің энергиялық кернеуліктері және өнімділігі үлкен (барабанның бірлік көлеміне есептегенде).

Ағындық диірмендер. Ағындық диірмендерде материалды ұсақтауға қажетті энергия дыбыстық және жоғары дыбыстық жылдамдықтармен соплодан келетін энергия тасымалдағыштың ағынымен (ауа, ысытылған бу, инертті газ) әкелінеді. Өте жұқа үсақтау үшін жалпақ және құбырлы помольды камералары бар ағындық диірмендер қолданылады.

Дәріс 8 Тақырыбы: Материалдарды жіктеу және іріктеу.

Материалдарды бөлшектердің өлшемдеріне байланысты класстарға бөлуді жіктеу деп атайды. Жіктеудің екі негізгі әдістері белгілі: елеуішті – елеуіште механикалық бөлу; гидравликалық - тұнбаға түсу жылдамдығы суда да, ауада да бірдей қоспаларды бөлшектердің класстарына бөлу.

Ауа ортасында бөлшектердің қоспасын класстарға бөлуді ауалық сепарация деп атайды.

Іріктеу. Іріктеу дегеніміз себілгіш материалдарды өлшемдеріне байланысты класстарға илеуіш арқылы илеп бөлуді айтамыз.

Илеуіш және илеуішті анализ.  Іріктеуші аппараттарының негізгі бөлігі – жұмыс беті табылады,  олар сымнан жасалған тор, болат кедір бұдыр беттер немесе параллелді стержендер түрінде дайндалады. Сымды илеуіш саңылауларының өлшемі 100-ден 0,4 мм-ге дейін болатын квадратты немесе тік бұрышты тордан дайындалады.

Іріктеу кезінде бөлінетін бөлшектердің класстары екі класстан асса, бірнеше рет іріктеу қолданылады, ол келесі үш әдістің біреуімен жүргізіледі: а) ұсақтан –іріге - саңылауларының өлшемі артып отыратын іеспелі илеуіштер қатары арқылы; б) іріден ұсаққа – саңылау өлшемдері кеміп отыратын бірінің үстіне бірі келетін илеуіштер; в) аралас.

Іріктеуіш құрылғысы. Іріктеушілер екі топқа бөлінеді: қозғалмайтын және қозғалатын. Илейтін беттің пішініне қарай тегіс және цилиндрлі (барабанды) іріктеуіштер болып бөлінеді. Іріктеушінің орналасуына байланысты еңіс және көлденең болып бөлінеді.

Тегіс қозғалмайтын іріктеушіге 30-50° бұрышта орнатылған колосникті тор жатады. Мұндай іріктеуіштер ірі іріктеуде қолданылады. Қозғалғыш колосникті іріктеуіштерге білікті іріктеушілерлі жатқызуға болады, мұнда илейтін бет болып бір біріне параллель орналасқан айналатын көлденең біліктерге орнатылған дискілер табылады. Бұл іріктегіштер өнімділігі жоғары және іріктеу эффективтілігі жоғары. Дисклердің тозуы – мұндай іректегіштердің негізгі кемшілігі.  

Барабанды іріктегішке материал барабанның үстінгі жақ шетінен енгізіледі, тор астындағы өнім ортаңғы білікте айналатын барабандағы саңылау арқылы шығарылады. Барабанның осі көкжиекке 4-7° бұрышпен еңіс орналасқан.

Барабанды іріктеуіштердің негізгі артықшылығы оның құрылғысының қарапайымдылығы және біркелкі жұмыс істеуінде. Ал кемшіліктері: өте үлкен, меншікті өнімділігі төмен және ұсақ материалды іріктеуде эффективтілігі аз. Осы кемшіліктерге байланысты көп жағдайда барабанды іріктеуіштердің орынына жазық тербелетін және вибраторлы іріктеуіштер қолданылады.

Тербелмелі іріктеуіштердің илеуші беті еріксіз тербеліс жасайды, ол келтіруші эксцентриктің тіреуіш бағандарға немесе шарнирлерге бекітілген корпуспен кинематикалық байланыына негізделген. Жазық тербелмелі іріктеуіштердің артықшылығы: іріктеу эффективтілігі мен өнімділігі барабанды іріктеуіштерге қарағанда жоғары, жинақы және қызмет көрсету ыңғайлығы, материалүгітілмейді. Негізгі кемшіліктері: құрылғы тепе-теңдікте емес, тіреуші бағандар жылдам тозады.  

Вибрациялық іріктеуіштің негізгі бөлігі болып бір немесе екі илеуіші бар қораб табылады. Ол эксцентрлі білік көмегімен тік жазықтықта айналмалы қозғалыс жасайды. Іріктеушінің илеуіші біліктің айналымында өзіне параллельді түрде жылжиды. Құрылғының тепе-теңдік әсерінен жұмыстың тыныш болуы, іріктеудің жоғары тиімділігі мен өнімділігі бұл іріктеушінің артықшылығы болып табылады. Вибратордың төрт ішпегі (подшипнигі) болуы құрылғыны күрделендірді, жинау мен жөндеуді қиындатады.  

Гидравликалық жіктеу және ауа сеарациясы. Гидравликалық жіктеу деп ірілігі бойынша біртексіз қатты материалдың сұйық және газ ортадағы бөлшектердің түсу жылдамдығына байланысты кластарға бөлуді айтады. Әсер ету нәтижесі бойынша гидравликалық жіктеуіштерге барлық тұнбаға түсіргіш аппараттар жатады. Тұнбаға түскен төменгі өнімді (құм) үздіксіз жойып отыру үшін механикалық транспортты құрылғымен жабдықталған және негізінен ұсақ материалды (5-0,5 мм) бөлу үшін қолданылатын аппараттар қолданылады.

Механикалық жіктеуіштер. Бұл аппараттар негізінен диірмендерде алынатын ұсақтау өнімін жіктеу үшін қолданылатын және олармен тұйық циклді жұмыс істейтін аппараттар. Мұнда жіктегіш ағыны дайын өнім болып табылады, ал ірі бөлшектерден тұратын құмдар диірменге толық ұсақталуға жіберіледі. Ең көп таралған жіктеуіштерге шиыршықты, рейкалы, тостағанды жатады.

Ауа сепараторлары. Құрғақ ұсату диірмендері бар жабық және ашық циклде жұмыс істейтін ауа сепараторларында қатты материалдарды жіктеу центрден тепкіш күш және ауырлық күші әсері өрісінде ауа ортасында өлшемдері әртүрлі бөлшектердің тұну жылдамдықтарының әртүрлігі әсерінен өтеді. Сепараторлар ауа-өткізгіш және ауа-циркуляциялы болып бөлінеді.

Дәріс 9 Тақырыбы: Қатты материалдарды араластыру.

Қатты материалдарды араластыру. Қатты материалдарды араластыру үшін қолданатын аппараттардың құрылысы араластыру түріне, араластырылатын материалдың физика-механикалық, химиялық және де басқа қасиеттеріне, араластыру сапасына және интенсивтігіне байланысты болады.

Араластырғыштар құрылғысы. Араластырғыш барабан - барабан тірек роликтарында айналатын цилиндрлік корпустан тұрады. Бұл аппарат периодты түрде жүмыс істейді. Араластырғыш барабандар басқа формада да шығарылады (призмалы, цилиндр-конусты).

Лоппасты айналатын араластырғыштар тек қана қүрғақ материалдарды ғана емес, сонымен қатар қою массалар мен пасталарды дайындауға қолданады. Араластырғыштың формасы жарты цилиндр тәріздес. Оның ішінде материалдарды араластыратын бір-біріне қарама-қарсы айналатын лопастары бар болады.

Шнекті лопасты араластырғыштарда араластырушы болып Т-тәріздес, винтті лопастары немесе басқа формалы шнек-валы табылады. Көп шнекті араластырғыштар жарты цилиндрлі корпуста айналатын бір валды болады. Араластыру сапасын жоғарлату үшін кейбір араластырғыштарға двигатель жалғайды.

Ленталы араластырғышта араластырушы дене—цилиндрлі корпуста үстінде жалпақ лента бекітілген стержндері бар айналатын вал. Араластыру валдарының айналу жылдамдығы салыстырмалы түрде төмен болғандықтан, бұл процесс біраз уақыт алады.

Пневмоараластырғыштарға араластыру процессі псевдосұйытылган газ көмегімен жүретін аппараттар жатады. Бұл аппараттар жоғары өнімді, араластыру уақыты аз, айналу бөлшектері болмайды. Бірақ олар шаң аұстағыштарды қажет етеді. Бұдан басқа виброараластырғыштар да қолданады. Оларда ұнтақ материалдың араласуы жоғары жиілікті дірілдеу нәтижесінде іске асады.

Дәріс 10 Тақырыбы: Жылу алмасу үрдістері. Химиялық аспаптардағы жылу берілу негіздері.

Температурасы әртүрлі денелер арасындағы жылу түріндегі энергияның тасымалдануы жылу алмасу деп аталады. Жылу алмасудың кез келген үрдісінің қозғаушы күші болып көп қыздырылған және аз қыздырылған денелердің температура айырмашылығы табылады. Термодинамиканың екінші заңына сәйкес жылу көп қызған денеден аз қызған денеге өз бетінше өтеді. Денелер арасындағы жылу алмасу молекулалар, атомдар және бос электрондар арасындағы энергия алмасуды көрсетеді, жылу алмасу нәтижесінде көп қыздырылған дене бөлшектерінің қозғалыс қарқындылығы төмендейді, ал аз қыздырылғандікі – жоғарылайды.     

Жылу алмасуға қытысатын дене – жылу тасымалдағыш деп аталады. Жылу беру – жылуды тарату үрдістері жайлы ғылым. Жылуды таратудың әртүрлі элементарлы үш әдісі бар: жылу өткізгіштік, конвекция және жылулық сәулелену.

Қабырғадан газ тәрізді (сұйық) ортаға немесе керісінше жылуды тасымалдау жылу алу деп аталады. Қатты қызған сұйықтан (газдан) аз қызғанға оларды бөлуші бет немесе қатты қабырға арқылы жылуды беру жылу беру үрдісі деп аталады.

Жылу балансы. Көп қыздырылған жылу тасымалдағышпен берілетін жылу (Q1), суық жылу тасымалдағышты қыздыруға жұмсалады (Q2) және кейбір салыстырмалы аз мөлшері қоршаған ортаға аппаратпен жоғалған жылуды компенсациялауға шығындалады (Qж). Жылу изоляциясымен жабылған жылу алмасу аппараттарында Qж шамасы ~3-5% пайдалы қолдану жылуынан аспайды. Сондықтан есептеулерде оны ескермеуге болады. Онда жылу алмасу балансы келесі теңдікпен көрсетіледі.  

мұндағы Q — аппараттың жылу жүктемесі.

Жылу берілудің негізгі теңдеуі. Жылу беру үрдістері үшін жылу ағыны Q' мен жылу алмасу бетінің F арасындағы байланысты көрсететін жалпы кинетикалық тәуелділік жылу берудің негізігі теңдеуін береді:

Q'=КFtор

мұндағы, К — жылу алмастырғыштың барлық беті бойынша жылудың берілуінің орташа жылдамдығын анықтайтын жылу беру коэффициенті; tор — жылу беру үрдісінің орташа қозғағыш күшін анықтайтын жылу тасымалдағыш арасындағы температураның орташа айырымы немесе температуралық қысым,  — уақыт.

Жылулық сәулелену. Жылулық сәулеленудің толқын ұзындығы негізінен спектрдің көрінбейтін (инфрақызыл) бөлігінде жатады және ұзындығы 0,8-40 мк. Олар көрінетін жарық сәулелерінен тек ұзындығымен ерекшелінеді (жарық толқындарының ұзындығы 0,4-0,8 мкм).   

Қатты денелер сәулеленудің жазық спектріне ие: олар кез келген температурада барлық температурадағы толқындарды өткізуге қабілетті. Бірақ, жылулық сәулеленудің қарқындылығы дененің температурасын арттырғанда артады, және жоғары температурада (шамамен t  600 °С) қатты денелер мен газдар арасындағы сәулелік жылу алмасу доминирлеуші мәнге ие болады.     

Жылу және жарықтық сәулелену табиғаты бірдей және сондықтан да жалпы заңдармен сипатталады: біртекті және изомтропты ортада сәулелік энергия тура сызықты таралады. Қызған денемен шығарылатын сәулелер ағыны басқа сәуле шығарушы дененің бетіне түсіп, бөліктеп сіңіріледі, бөліктеп кескінделеді (бұл жағдайда түсу бұрышы кескінделу бұрышына тең) және бөліктеп денеден өзгеріссіз өтеді.    

Qт –денеге түскен сәуленің жалпы энергиясы, Qсіңіріл – денемен сіңірілген энергия, Qкескін – дененің бетінен кескінделген энергия және Qөткен – денеден өткен сәуленің энергиясы өзгеріссіз болса, энергия балансы мынадай болады:  

Qсіңіріл + Qкескін + Qөткен = Qт               (6)

немесе түскен сәулелердің жалпы энергиясынан бөлігі ретіде  

 (6 а)

Qсіңіріілл/Qт = 1 болғанда және сәйкес Qкескін/Qт = 0 және Qөткен/Qт = 0 болғанда дене оған түскен барлық сәулені сіңіреді. Мұндай денелер абсолютті қара деп аталады.

Qкескін/Qт = 1 және Qсіңіріл/Qт = 0; Qөткен/Qт = 0 дене оған түскен барлық сәулелерді кескіндейді. Мұндай денелер абсолютті ақ деп аталады.

Qөткен/Qт = 1 (бұл жағдайда Qсіңіріл/Qт = Qкескін/Qт = 0) болғанда дене барлық түскен сәулелерді өткізеді. Мұндай денелер абсолютті мөлдір, немесе диатермиялық деп аталады.   

Түскен сәуленің бөлігін сіңіретін, кескіндейтін және өткізетін табиғаттағы барлық денелер сұр денелер деп аталады.    

Дәріс 11  Тақырыбы: Жылу алмасу үрдістері. Қыздыру, суыту, конденсация.

Химиялық технологияда жылу алмастырғыш аппараттарда (жылу алмастырғыштарда) өтетін сұйықтар мен газдарды қыздыру және суыту, булардың конденсациясы сияқты жылу үрдістері кең таралған.

Жылу алмастырғыштар деп бір заттан екіншісіне жылу беруге арналған аппараттар.  Жылуды беру үрдісіне қатысатын заттарды жылу тасымалдағыштар деп атайды. Қыздырылушы ортаға қарағанда жоғары температураға ие және жылуды беретін жылу тасымалдағыштарды қыздырушы агент деп атайды, ал ортаға қарағанда температурасы төмен және жылуды қабылдайтын жылу тасымалдағыштар суытушы агенттер деп аталады. Химиялық технологияда жылудың тура көздері ретінде отынның жануының газ тәрізді өнімі болып табылатын отын газдар және электр энергиясы қолданылады. Осы көздерден жылуды алып оны жылу алмастырғыштың қабырғасы арқылы қыздырылушы ортаға беретін заттар аралық жылу тасымалдағыштар деп аталады. Қалыпты температураға дейін (10-30 °С) суытуда суытушы агенттер ретінде негізінен ауа және су қолданылады.

Су буымен қыздыру. Кең қолданылатын қыздырушы агент болып су буы табылады. Бұл оның жылу тасымалдағыш ретінде артықшылығымен түсіндіріледі. Будың конденсациясының нәтижесінде судың салыстырмалы аз шығынында көп мөлшерде жылу алынады, себебі оның конденсация жылуы .8-104 н/м2 (1 ат) қысымда шамамен 2.26-106 дж/кг (540 ккал/кг)  құрайды.

Бітеу бумен қыздыру. Жылуды жылу алмастырғыш аппараттың қабырғасы арқылы беретін бітеу бумен қыздыру кең таралған. Егер, бу жылу алмастырғыштың бетінде толық конденсирленбесе және оның бір бөлігі конденсатпен кететін болса (аралық бу деп аталады), онда бұл будың шығынын тудырады. Будың шығынын болдырмау үшін және аппараттан бу конденсатын буды шығармай жоюды ұйымдастыру үшін арнайы құрылғылар – конденсат әкеткіштер  қолданылады.

Өткір бумен қыздыру. Егер, қыздырылатын орта бу конденсатымен араласатын болса, қыздырылатын ортаға тікелей енгізілетін өткір бумен қыздыру қолданылады. Қыздырудың бұл түрі бітеу бумен қыздыруға қарағанда қарапайым және  будың жылуын жақсы қолдануға мүмкіндік береді, себебі бу конденсаты қыздырылушы сұйықпен араласып, олардың температуралары теңеседі.   

Ыстық сумен қыздыру. Ыстық су қыздырушы агент ретінде қаныққан су буымен салыстырғанда кемшіліктері бар. Ыстық судан жылудың алыну коэффициенті басқа сұйықтар сияқты конденсирленген будан жылу алу коэффициентіне қарағанда төмен. Сонымен бірге, ыстық судың температурасы жылу алмастырғыштың бетінде төмендейді, бұл қыздырудың біртектілігін нашарлатады және оны реттеуді қиындатады. Ыстық суды отын газдармен қыздырылатын су қыздырушы қазандықтарда және бу су қыздырғыштарында (бойлерде) алады. Ол әдетте 100 °С-ден жоғары емес температураға дейін қыздыру үшін қолданылады. 100 °С жоғары температура үшін жылу тасымалдағыш ретінде артық қысымдағы суды қолданады. Сумен қыздыру үшін қыздырудың циркуляциялық жүйелері қолданылады. Кейбір жағдайларда қыздыру үшін су буының конденсатын қолданады.

Отын газдармен қыздыру. Түтіндік немесе отын газдар ертеден қолданылатын қыздырушы агенттер қатарына жатады. Отын газдар қазіргі уақытқа дейін өзінің мәнін жоғалтқан жоқ, себебі ол жылу алмастырғышта аз артық қысымда 1000-1100 °С жоғары температураға дейін қыздыруды жүргізуге мүмкіндік береді. Отын газдар басқа қыздырушы агенттерді – аралық жылу тасымалдағыштарды қабырға арқылы қыздыру үшін қолданылады.     

Қалыпты температураға дейін суыту. Қалыпты температураға дейін (10-30 °С) суыту үшін қол жеткізерлік және арзан суытушы агенттер – су және ауа кеңінен қолданылады. Ауамен салыстырғанда су үлкен жылу сыйымдылықпен, жылу берудің жоғары коэффициентімен ерекшелінеді және суытуды төмен температураға дейін жүргізуге мүмкіндік береді. Суытушы агент ретінде өзен, көл, артезиан (жер асты құбырларынан алынатын) сулары қолданылады.

Төменгі температураға дейін суыту. Су немесе ауамен алынатын температурадан төмен температураны (0 °С) алу үшін, ортаны сумен сұйылтуға болатын жағдайда суытуды суытылушы сұйыққа тікелей суық суды немесе мұзды енгізу арқылы жүргізеді.    

0 °С қарағанда төмен температураға дейін суыту үшін төмен қайнайтын сұйықтардың (аммиак), сығылған газдар (СО2, этан және т.б.) сияқты суытушы агенттер қолданылады.

Булардың конденсациясы. Будың (газдың) конденсациясы буды суыту жолымен немесе бір мезгілде суыту және сығу арқылы жүргізіледі. Әрі қарай тек су буымен және суық ауамен суыту жолымен өткізілетін конденсация үрдістері қарастырылған.   

Булардың конденсациясы негізгі химиялық технологиялық үрдістерде қолданылады, мысалы, буландырғанда, вакуум-кептіруде және т.б. Конденсациядан алынған бу олар түзілетін аппараттан бөлек жабық аппарат, сумен немесе ауамен суытылатын будың конденсациясы үшін қызмет ететін – конденсаторға әкетіледі.  

Дәріс 12 Тақырыбы: Жылу алмастырғыш аппараттарының құрылғысы.

Жылу беру тәсіліне байланысты жылу алмастырғыштардың екі негізгі тобын айырады: беттік жылу алмастырғыштар - жылу алмасатын орталар арасында жылудың тасымалдануы оларды бөлетін жылу алмасу беті - бітеу қабырға арқылы жүреді; араластыру жылу алмастырғыштары - жылу бір ортадан екіншісіне тікелей түйісу арқылы тасымалданады.

Түтікті жылу алмастырғыштар. Қабықшалы –түтікті жылу алмастырғыштар. Бұл жылу алмастырғыштар ең жиі қолданылатын беттік жылу алмастырғыштардың қатарына жатады. Қыздырылатын ортаны төменнен жоғары қарай, ал жылу беретін ортаны қарсы бағытта бағыттайды.

Бір жүрісті жылу алмастырғышта сұйықтықтың салыстырмалы аз шығындалуы кезінде оның түтіктер ішінде қозғалысының жылдамдығы өте төмен, сондықтан жылу беру коэффициенттері үлкен емес. Соңғыларын жоғарылату үшін берілген жылу алмасу бетінде сәйкесінше биіктігін арттырып, түтіктер диаметрін кішірейтуге болады. Алайда,бұл тиімсіз. Сондықтан, жылу аламасу жылдамдығын көп жүрісті жылу алмастырғыштарда қолдану жолымен арттыру рационалды болады.

Көп жүрісті жылу алмастырғыштарда жылу алмасу қарқындылығының артуы гидравликалық кедергінің артуымен және жылу алмастырғыш құрылғысының күрделенуімен қатар жүреді.

Түтіктер мен қабықшаның үлкен температура айырымымен, түтіктердің үлкен ұзындығымен және түтіктер мен қабықша материалдарының айырмашылығымен туғызылатын температуралық  деформацияларды азайту үшін корпусында серпімді деформацияға ұшыратылатын линзалық компенсатор (1) болатын линзалық компенсаторлы қабықшалы –түтікті жылу алмастырғыштарды пайдаланады (VII-14, а суреті). Мұндай құрылғы қарапайымдылығымен ерекшелінеді, бірақ түтік аралық кеңістіктегі кішірек артық қысымдарда (әдетте 6105 н/м2 немесе 6 am жоғары емес) ғана қолданылады.

Түтіктер мен қабықшаның көбірек орын ауыстыруын қамтамасыз ету үшін басы қозғалатын жылу алмастырғыштарды пайдаланады. Бұл түтіктердің қауіпті температуралық деформациясы мен түтік торларымен жалғану тығыздығының бұзылуын болдырмайды.

U-тәрізді түтіктері бар қабықшалы жылу алмастырғышта  түтіктердің өздері компенсациялаушы құрылғылардың ролін атқарады. Осы кезде тек бір қозғалмайтын түтік торы болатын аппараттың құрылысы қарапайымдылау және жеңілдеу болады. Түтіктердің сыртқы беті бүкіл түтіктерді корпустан алып шыққанда оңайлықпен тазартылады. Одан басқа, осындай құрылысты жылу алмастырғышта айтарлықтай қарқынды жылу алмасу жүруі мүмкін.

Химиялық өнеркәсіпте сонымен қатар қос түтікті жылу алмастырғыштар қолданылады.. Осындай құрылысты жылу аластырғыштарда түтіктер жылу алмастырғыш корпусынан тәуелсіз температураның әсерінен ұзара алады.

Элементтік жылу алмастырғыштар. Түтік аралық кеңістікте аппартты тазалауды қиындататын бөгеттерді қолданусыз ортаның қозғалу жылдамдығын арттыру үшін элементтік жылу алмастырғыштарды қолданады. Мұндай жылу алмастырғыштың әрбір элементі қарапайым қабықшалы-түтікті жылу алмастырғыш болып келеді.

Екі түтікті жылу алмастырғыштар. «Түтіктің ішіндегі түтік» деп те аталатын осындай құрылысты жылу алмастырғыштар екі концентрлік орналастырылған түтік түзетін бірнеше тізбекті жалғанған түтікті элементтерден тұрады.. Екі түтікті жылу алмастырғыштарда түтікті және түтікаралық кеңістіктердің кіші көлденең қималарының арқасында тіпті аз шығындардың өзінде әдетте 1-1,5 м/с болатын сұйықтың айтарлықтай жоғары жылдамдықтары болуы мүмкін. Бұл жылу тасымалданудың жоғарылау коэффициенттерін алуға және қабықшалы-түтікті жылу алмастырғыштармен салыстырғанда аппараттың масса бірлігне көбірек жылу жүктеулеріне жетуге мүмкіндік береді.

Жыланшалы жылу алмастырғыштар. Батырмалы жылу алмастырғыштар. Жыланша орналасқан корпус көлемінің үлкен болуынан сұйықтың корпустағы жылдамдығы төмен, бұл жыланша сыртында жылу беру коэффициентінің төмен міндеріне себеп болады. Батырмалы жылу алмастырғыштардың түтік аралық кеңістігінде жылу берілу қарқынды емес, себебі жылу еркін конвекция жолымен беріледі. Сондықтан, осындай типті жылу алмастырғыштар төмен жылу жүктеулерімен жұмыс істейді. Себілмелі жылу алмастырғыштар. Себілмелі жылу алмастырғыштар негізінде суытқыштар мен конденсаторлар ретінде қолданылады. Және де жылудың шамамен жартысы суытқыш судың булануы кезінде шығарылады. Нәтижесінде су шығына басқа типті суытқыштарға қарағанда күрт төмендейді. Судың салыстырмалы аз шығына – себілмелі жылу алмастырғыштардың маңызды артықшылығы, олар сонымен қатар құрылысының қарапайымдылығымен және түтіктердің сыртқы бетін тазалаудың жеңілдгімен ерекшелінеді.

Пластинкалы жылу алмастырғыштар. Пластинкалы жылу алмастырғышта жылу аламасу беті гофрирленген пластинлар арқылы түзіледі. Сұйықтар пластиналар арасындағы қозғалатын жоғары жылдамдықтар салдарынан төмен гидравликалық кедергіге 3800 вт/м2 [3000 ккал/(м2чград)] дейін жоғары жылу тасымалдау коэффициенттері алынады. Пластинкалы жылу алмастырғыштар жеңіл құрастырылады және ластанулардан оңай тазартылады. Олардың кемшіліктері: жоғары қысымдарда жұмыс істеудің мүмкін еместігі және астарлар үшін эластикалық химиялық төзімді материалдарды таңдаудың қиындығы.   

Қабырғалы жылу алмастырғыштар. Қабырғалы жылу алмастырғыштардың құрылысы әртүрлі болады. Қарсы ағын принципі бойынша жұмыс істейтін пластинкалы-қабырғалы жылу алмастырғыш мысалы, ауаны бөлу үшін төмен температуралық қондырғыларда қолданылады.  

Шиыршықты жылу алмастырғыштар. Шиыршықты жылу алмастырғышта жылу алмасу беті шиыршық түрінде оралған металл беттерімен түзіледі. Беттердің ішкі ұштары бітеу қабырғаға дәнекерленген, ал олардың сыртқы ұштары бір бірімен дәнекерленген. Шиыршықты жылу тасымалдағыштары өте жинақы, жылу тасымалдағыштардың жоғары жылдамдықтарында (сұйық үшін 1-2 м/сек) жұмыс істейді және орталардың жылдамдықтары бірдей болғанда әртүрлі типті түтікті жылу алмастырғыштарға қарағанда төмен гидравликалық кедергіге ие болады.

Блокты жылу алмастырғыштар. Химиялық агрессивті орталарда жүретін жылу алмасу үрдістері үшін бірқатар жағдайда металл емес материалдардан жасалған жылу алмастырғыштарды пайдаланады. Әдетте ондай материалдар (шыны, керамика, тефлон т.б.) металлдарға қарағанда төмен жылу өткізгіштікпен сипатталады.

Тек қана кеуектілігін жою үшін алдын ала фенол-формальдегидті шайырлармен өңделетін графит ерекше болады. Өңделген графит айтарлықтай агрессифті орталарда (мысалы, ыстық тұз, сұйытылған күкірт, фосфор қышқылдарында т.б.) химиялық тұрақты материал болып келеді және жоғары жылу өткізгіштік коэффиценттерімен ерекшелінеді.

Шнекті жылу алмастырғыштар. Жоғары тұтқыр сұйықтар мен сусымалы материалдарды жылулық өңдеу кезінде жылу берілу аппарат қабырғаларымен түйісетін материал бетінің үздіксіз жаңартылуы жолымен интенсификациялануы мүмкін. Бұған шнектер көмегімен материалдың араластырылып, бір мезгілде жылжуы арқылы жетуге болады. Кейде жылу аламасу бетін үлкейту үшін шнектерді қуыс етіп жасап, оларға сальниктермен жабдықталған қуыс біліктер арқылы жылу алмастырғыш шнектердің қуыс түйіндеріне жіберіледі.

Дәріс  13 Тақырыбы: Буландыру. Буландыру аппараттарының құрылғылары.

Буландыру үрдісі дегеніміз – іс жүзінде ұшпайтын заттардың сұйық ерітінділерін сұйық қайнаған кездегі еріткіштің бір бөлігін буландыру арқылы бөле отырып концентрлеу үрдісі. Буландыру үрдісінде еріткіш ерітіндінің барлық көлемінен айдалады, ал кайнау температурасынан төменгі температураларда булану тек сұйықтың беткі қабатында жүреді.

Буландыруға жылуды қыздыруда қолданылатын кез-келген жылу тасымалдағыштармен беруге болады. Алайда, көп жағдайда, буландыруда қыздырғыш агент ретінде «жылытатын» немесе «біріншілік» деп аталатын су буы пайдаланылады. Біріншілік не бу генераторларынан алынатын бу, не қайта өңделген бу, әлде, бу турбиналарының аралық буы болып табылады. Қайнап жатқан ерітіндіні буландыру кезінде бөлінетін бу «екіншілік» деп аталады.

Буландыру үрдістерін вакуум астында, атмосфералық немесе жоғары қысымда өткізеді. Қысымды таңдау буландыратын ерітіндінің қасиеттеріне және екіншілік будың жылуын қолдану мүмкнідігіне байланысты.

Вакуум астында буландыру кезінде үрдісті төмен температураларда өткізуге мүмкіндік туады, ал бұл жоғары температураларды ыдырайтын заттардың ерітінділерін концентрлеуде маңызды. Сыртқа алынатын екіншілік бу экстра-бу деп аталады. Артық қысымда буландыру кезінде экстра-буды бөліп отыру вакуум астында буландыруға қарағанда жылуды жақсырақ пайдалануға мүмкіндік береді. Атмосфералық қысымда буландырған кезде, әдетте, екіншілік бу қолданылмайды да, атмосфераға жіберіледі. Буландырудың бұл әдісі ең қарапайым, бірақ ең үнемді емес болып табылады.

Біркорпусты буландыру қондырғылары. Жоғарыда айтылғандай, біркорпусты буландыру қондырғысы бір буландыру аппаратынан (корпустан) тұрады. Ерітінді өздігінен циркуляцияланатын бір үздіксіз жұмыс істейтін буландырғыш аппараттың принципті сызбасын ішкі орталық циркуляциялық мұржасы бар аппарат мысалында қарастырылады.

Көпкорпусты буландыру қондырғылары. Қазіргі кездегі буландыру қондырғыларында судың өте көп мөлшері буландырылады. Біркорпусты аппаратта 1 кг суды буландыру үшін 1 кг жылытқыш бу қажет екендігі жоғарыда айтылды. Бұл оның өте көп шығындалуына әкелетін еді. Бірақ, үрдісті көпкорпусты буландыру қондырғыларында жүргізсе, буландыруға жұмсалатын будың мөлшерін анағұрлым төмендетуге болады. Жоғарыда көрсетілгендей, оның жұмыс істеу принципі қондырғының бірінші корпусына жіберілетін қыздырылған будың жылуын алдыңғы корпустың екіншілік буымен барлық келесі (біріншіден басқа) корпустарды жылыту арқылы көп рет пайдалануға негізделген.

Буландыру аппараттарының құрылысы. Өндірісте пайдаланылатын буландыру аппараттарының әртүрлі құрылысын былай жіктеуге болады: жылыту бетінің типі бойынша (бу жейделері, жыланшалар, алуан түрлі түтіктер); оның кеңістікте орналасуы бойынша (тік, көлденең, кейде иілген жылыту камералары бар аппараттар); жылутасымалдаушының тегі бойынша (су буы, жоғарытемпературал жылутасымалдағыштар, электр тоғы және т.б.); жылутасымалдағыштың қыздырылатын камера мұржасының сыртында немесе ішінде қозғалуына байланысты.

Буландыру аппараттарын жіктеудің айтарлықтай белгісі деп олардың жұмыс істеу интенсивтілігін сипаттайтын ерітіндінің циркуляциялануының түрі мен еселігі есептеу керек.Буландыру аппараттарын ұйымдастырылмаған, еркін, өздігінен және күштеп бағытталған циркуляциялы ерітінді деп бөледі.

Сонымен қатар, буландыру аппараттарын ерітінді циркуляцияланбайтын, ерітіндіні буландыру бірден жүзеге асатын  тураағынды, ерітіндінің бернеше рет циркуляциялануы арқылы жұмыс істейтін аппараттар деп бөледі. Үрдісті ұйымдастыруға байланысты периодты және үздіксіз жұмыс істейтін буландыру аппараттарын ажыратады.

Ерітіндісі еркін циркуляцияланатын аппараттар. Мұндай аппараттардың ең қарапайым түрі – бу жейдесі бар (атмосфералық қысымда жұмыс істеу үшін) үздіксіз жұмыс жасайтын ашық булану ыдыстары мен вакуум астында жұмыс істейтін жейдесі бар жабық қазандар. Жейдесі бар буландыру аппараттарында көбірек және азырақ қызған бөлшектер тығыздықтарының айырымының нәтижесінде буланатын ертіндінің интенсивтілігі аз, ретсіз циркуляция жүзеге асады. Сондықтан, жейдесі бар аппараттардың жылуберу коэффициенттері төмен.

Бірлік көлемдегі едәуір үлкен қыздыру беті бар буландыру аппараттары –жыланшалар. Жыланшалар бөлек секциялардан жасалады, конденсаттың жиналуынан ұзын жыланшалардың қыздыру беті нашар пайдаланылады. Жыланшаны аппараттар жейделі аппараттарға қарағанда анағұрлым кіші және олар жылуды берудің едәуір жоғары интенсивтілігімен ерекшеленеді.

Өздігінен циркуляцияланатын, бағытталған тік аппараттар. Мұндай типті аппараттарда буландыру ерітіндінің көп рет, өздігінен циркуляциялануы арқылы жүзеге асады. Құрылысы басқа аппараттармен салыстырғанда олардың бірталай артықшылықтары бар. Сондықтан, олар өнеркәсіпте кең қолданылады.

Іштен жылытатын камералы және орталық циркуляциялық мұржасы бар аппараттар. Құрылысы осы сияқты аппараттарда циркуляциялық мұржа, қайнататын мұржалар тәрізді, бумен жылытылады. Ал бұл ерітінді мен сұйық-бу қоспасының тығыздықтарының айырымын төмендетіп, циркуляциялық мұржада қажетсіз будың түзілуіне әкелуі мүмкін. Олардың кемшіліктеріне,  сонымен қоса, аппарат корпусы мен мұржаның жылулық ұзартуларының айтарлықтай айырымына мүмкіндік бермейтін қайнату мұржаларының қатты бекітілуі жатады.

Ілмелі жылытқыш камералы аппарат. Мұндай аппараттың циркуляциялық сақиналы каналының көлденең қимасы үлкен және ол жылытатын камераның сыртында орналасқан. Бұл ерітіндінің циркуляциясына игі әсер етеді. Ілмелі жылыту камералары бар аппараттардың циркуляциялау интенсивтілігі (орталық циркуляциялық мұржалы аппараттардағыдай) тұтқырлығы жоғары, әсіресе, кристалданатын ерітінділерді тиімді буландыруға жеткіліксіз. Ал жұмысшы беттерді тазарту үшін оларды өңдеу жиі және ұзақ уақыт аялдауға әкеледі.

Тураағынды (қабықшалы) аппараттар. Мұндай аппараттардың өздігінен циркуляцияланатын аппараттардан принципті айырмашылығы – оларда буландыру буланатын ерітіндінің жылытылатын камера мұржалары арқылы бір рет өткенде жүзеге асырылуында. Осылайша, буландыру ерітіндінің циркуляциялануынсыз жүреді.

Роторлы тураағынды аппараттар. Жоғары температураларда тұрақсыз, тұтқыр және паста тәрізді ерітінділерді буландыру үшін роторлы тураағынды аппараттар қолданылады. Роторлы тураағынды аппараттарда сұйықтың шамалы мөлшерінің екіншілік бумен әкетілуі кезінде интенсивті жылуалмасуға қол жеткізіледі.

Барботажды буландыру аппараттары. Кейбір өте агрессивті және жоғары темпертурада қайнайтын ерітінділерді, мысалы, күкірт қышқылының, тұз қышқылының, фосфор қышқылының ерітінділерін, хлорлы магний және т.б. ерітінділерін буландыруды қыздырылған инертті газдармен тікелей жанастыру арқылы жүзеге асырады.

Мұндай аппараттар үшін, әдетте, жалынсыз жанатын пісірілген күйінде жану үрдісін каталитикалық жылдамдататын арнайы қыздырғыштарды қолданады. Буландыратын ерітінді мен жылытатын агент тікелей жанасу арқылы жұмыс істейтін барботажды буландыру аппараттарында қабырға арқылы буландыруға қарағанда жылу беру коэффициенттері анағұрлым жоғары болады.

Дәріс 14 Тақырыбы: Масса берілу негіздері.

Химиялық технологияда масса алмасу үрдістері кең таралған және маңызды мәні бар. Ол бір немесе бірнеше заттардың бір фазадан екіншісіне өтуімен сипатталады. Бір немесе бірнеше компоненттерді фазадан фазаға тасымалдау жолымен гетерогенді және гмогенді жүйелерді бөлуге болады, көбінесе масса алмасу үрдісі гомогенді жүйелерді бөлуде қолданылады.    

Масса алмасу үрдістерінің түрлері. Өндірісте негізгі келесі масса алмасу үрдістері қолданылады: газ бен сұйық арасындағы; газ бен қатты арасындағы; қатты мен сұйық арасындағы; екі сұйық арасындағы.

Абсорбция — газды сұйықпен сіңіру, яғни газ фазасынан сұйық фазаға заттың өтуімен сипатталатын бөлу үрдісі. Газдың сұйықтан қайта бөліну үрдісі десорбция деп аталады.  

Экстракция (сұйық-сұйық жүйеде) – сұйықта еріген затты бірінші сұйықпен араласпайтын немесе бөліктеп араласатын басқа сұйықпен бөлу. Бұл жағдайда бастапқы ерітіндінің бөлінетін компоненті бір сұйық фазадан екіншісіне өтеді.  

Айдау — сұйық және бөлінетін сұйық қоспадан буландыру арқылы алынатын бу арасындағы компоненттердің өзара алмасу жолымен гомогенді сұйық жүйелерді бөлу.  

Адсорбция — газдың, будың немесе ерітіндінің компонентін  қатты кеуекті сорғышпен сіңіру, яғни бөлу үрдісі заттың газды немесе сұйық фазадан қатты фазаға өтуімен сипатталады. Кері үрдіс – десорбция адсорбциядан кейін жүргізіледі және сіңіргіштен сіңірілген затты регенерациялау үшін жиі қолданылады.  

Адсорбцияның бір түрі ион аламасу – кейбір қатты заттардың (иониттердің) өздерінің қозғалғыш ионын ерітінділер электролиттерінің иондарына алмастыру қабілеттілігіне негізделген бөлу үрдісі.    

Кептіру — қаты материалдардан ылғалды оларды буландыру арқылы жою. Бұл үрдісте ылғал қатты фазадан газды немесе булы фазаға өтеді.

Кристаллдау — ерітінділер немесе балқымалардан қатты фазаны кристаллдар түрінде бөлу. Кристалладндыру ерітіндіні қанықтыру немесе суыту нәтижесінде жүргізіледі және заттың сұйық фазадан қатты фазаға өтуімен сипатталады.  

Еру және экстракция (қатты дене-сұйық жүйесінде). Еру қатты фазадан сұйық фазаға өтуімен сипатталады, бұл кері кристаллдандырудың үрдісі болып табылады. Қатты кеуекті материалдан бір немесе бірнеше компоненттердің таңдамалы ерігіштігінің негізінде бөлуді экстракция деп атайды.       

Фазадан фазалардың бөліну шегіне немесе кері бағытта, яғни фазалардың бірінің шегінде затты тасымалдау масса алу деп аталады.

Масса алмасу үрдістерінің жылдамдығы молекулалық диффузиямен лимиттеледі. Сондықтан, масса алмасу үрдістері кейде диффузиялық үрдістер деп атайды.  

Абсорбция. Абсорбция деп газдар немесе булардың газды немесе булы-газды қоспалардан сұйық сіңіргіштермен (абсорбенттермен) сіңіру процесін айтады.

Физикалық абсорбция кезінде сіңірілетін газ (абсорбтив) абсорбентпен химиялық әрекеттесуге түспейді. Егер абсорбтив   абсорбентпен химиялық қосылыс түзетін болса, онда хемосорбция деп аталады. Физикалық абсорбция көп жағдайда қайтымды болады. Абсорбциялық процестердің осы қасиетіне ерітіндіден газды бөліп алу – десорбция негізделген.

Абсорбциялық процестер химиялық технологияда кеңінен қолданылады және бірқатар маңызды өдірістердің негізгі технологиялық сатысы болып табылады (мысалы H2SO4 өндірісінде SO3 абсорбциясы; HCl алғанда  HCl абсорбциясы: азот қышқылы өндірісінде азот тотықтарының абсорбциясы; NH3, C6H6 ,булары, H2S ;және т.б. компоненттердің кокс газының абсорбциясы ;)

Абсорбциялық аппараттардың құрылғылары. Абсорбциялық процестер жүретін аппараттар абсорберлер деп аталады. Абсорберлерді келесі топтарға бөлуге болады: беттік және жұқа қабықшалы, саптамалы, барботажды (табақшалы), шашыратқыш.

Беттік және жұқа қабықшалы абсорберлер. Бұл типті абсорберлерде фазалр түйісу беті қозғалмайтын немесе баяу қозғалатын сұйықтық айнасы немесе ағып жатқан сұйық қабықшаның беті болып табылады.

Беттік абсорберлер.Бұл абсорберлерді жақсы еритін газдарды сіңіру үшін қолданады. Аталған аппараттарда газ қозғалмайтын немесе баяу қозғалатын сұйықтықтың бетінің үстімен өтеді. Бұл типті аппараттардың ең дамығаны сырттан сумен салқындатылатын горизонтальді құбырлар қатарынан тұратын абсорбер болып табылады.

Пластинкалы абсорбер Пластинкалы абсорберлер әдетте графиттен жасалады, себебі жылуды жақсы өткізетін химиялық тұрақты материал болып табылады. Беттік абсорберлер төмен эффективтілігімен көлемінің үлкен болуынан шектеулі қолданылады.

Жұқа қабықшалы абсорберлер. Бұл аппараттар беттік абсорберлерге қарағанда эффективтілігі жоғары және көлемі шағын болады. Жұқа қабықшалы абсорберлерде фазалар түйісу беті сұйықтықтың ағып жатқан жұқа қабықшасының беті болып табылады. Бұл типті аппараттардың келесі түрлерін бөледі, 1) құбұрлы (түтікті) абсерберлер; 2) жалпақ - параллельді немесе беттік қондырмалы абсарберлер; 3) сұйықтың қабықшасы жоғары қозғалатын абсарберлер.

Жалпақ параллельді қондырмалы абсорбер. Бұл аппарат әртүрлі материалдан (м еталл, пластикалық массалар және т.б.) жасалған немесе матадан жасалған кесектерден құралған вертикальді беттер түріндегі беттік қондырғылы бағана болып табылады. Абсорбердің үстіңгі бөлігінде беттік қондырманы екі жақтан біркелкі сулау үшін үлестіруші құрылғылар орналасқан.

Десорбция. Сіңірілген газды сіңіргіштен (абсорбенттен) бөліп алуды бұл газды таза күйінде алу үшін және қайта пайдалану үшін сіңіргіштің регенерациясын өткізеді.

Газ десорбциясын өткізеді:

1) оны инертті газ немесе су буы ағынында айырумен

2) жылуды абсорбентке беру жолымен

3) абсорбент үстіндегі қысымның төмендетілу жолымен

Инертті газ немесе су буы ағынында бөліп алу. Бұл жағдайда десорбциялаушы агент инертті газ немесе су буы болып табылады. Десорбциялаушы агентті ерітіндімен беттестіреді. Үлестірілетін компоненттің ерітінді үстінде парциалды қысымы десорбциялаушы агенттегі тепе-теңдік қысымынан жоғары болғандықтан бұл компоненттің ерітіндіден газ немесе су буы ағынана өтуі жүзеге асады.   

Абсорбентке жылу беру. Десорберге жылу беру кезінде, мысалы, оны құрғақ бумен қыздырғанда, ерітіндіден десорбцияланатын компонентпен бірге абсорбенттің бір бөлігі буланады. Осы кезде түзілетін қоспаны айыру үшін ректификацияны қолданады.  

Абсорбент үстінде қысымды төмендету. Десорбцияның бұл тәсілі қарапайым, әсіресе абсорбция үрдісі атмосфералық қысымнан жоғары қысымда өткізілгенде және десорбцияны қысымды атмосфералық қысымға дейін төмендету жолымен жүзеге асыруға болатын жағдайда жиі қолданады. Егер, абсорбция атмосфералық қысымда өткізілсе, десорбция үрдісін вакуумда өткізеді, осы кезде десорбцияланған компонентті вакуум-сорғышпен сорады.

Абсорбциялық құрылғылардың сызбалары. Абсорбциялық құрылғылардың өнеркәсіптік сызбалары қарсы ағындық, тура ағындық, рецеркуляциямен бір сатылы және рецеркуляциямен көп сатылы болады.

Абсорбцияның қарсы ағындық сызбасында газ абсорберден төменнен жоғары қарай, ал сұйық жоғарыдан төмен қарай ағып өтеді. Қарсы ағында кететін газ таза абсорбентпен беттесетіндіктен компонентті газ қоспасынан кететін газ сіңірілетін газдың концентрлі ерітіндісімен беттесіп тура ағындық сызбадағыдан толығырақ бөлініп алуы мүмкін.

Бір сатылы абсорбция. Концентрациясы  Хс сұйықтың бір бөлігі бағананың төменгі бөлігінен нәтижелік өнім ретінде алынады, ал басқа бөлігі сорғышпен бастапқы концентрациясы Хб сіңіргішке қосылатын бағананың жоғарғы бөлігіне қайтарылады. Нәтижесінде концентрациясы Хқ болатын қоспа түзіледі және Хқ > Хб.

Көп сатылы абсорбция.Бұл жағдайда газ барлық бағаналардан сұйыққа қарсы өтеді. Сіңіргіштің рецеркуляциясымен жұмыс істейтін абсорберерден өтетін сұйық мөлшері таза абсорбенттің шығыны бірдей болғанда рецеркуляциясыз сызбалардағыдан айтарлықтай жоғары болады. Нәтижесінде үрдістің қозғаушы күші төмендеуімен сұйық фазадағы масса беру коэфициенті артады.

Дәріс 15 Тақырыбы. Сұйықтықтарды айдау.

Бір түрлі қоспаларды, екі немесе одан да көп ұшатын компоненттен тұратын сұйықтықтарды бөлудегі кең тараған әдістердің бірі – айдау (дистиляция және ректификация).

Бастапқы қоспаға қарағанда айдау нәтижесінде алынатын бу үлкен көлемде жеңіл ұшатын немесе төмен қайнайтын (ТҚ) болып табылады. Айдау процесі нәтижесінде сұйық фазалар бірігеді, ал булық фазалар байытылады. ТҚ- буланбаған сұйықтық құрамы қиын ұшатын немесе жоғары қайнайтын компоненттерден (ЖҚ) тұрады.

Бұл сұйықтық қалдық деп аталады, ал булану нәтижесінде алынған сұйықтық – дистиллят немесе ректификат деп аталады.

Жай айдау ол- бір ретті бөлікті сұйық қоспаны буландыру процесі және конденсация нәтижесінде түзілген булар. Жай айдау тек қоспаларды бөлуге ғана арналған. Әдетте оны тек алдын-ала дөрекі қоспаларды бөлуге және қиын қоспаларды қажетті емес қоспалардан тазартуға қолданылады. Жай айдаудың бірнеше түрлері белгілі.

Фракциялық айдау. Айдауды айдау кубында болатын сатылы буландыру арқылы өткізеді. Түзілетін булар конденсирленеді. Процесс периодты және үздіксіз тәсілмен жүзеге асады. Егер процесс периодты өткізілсе, ондағы кубтағы суйықтықтың құрамының төмен қайнайтын компонент азаяды. Сонымен қатар, уақыт бойынша дистилят құрамы да өзгереді және ол ағу процесінің нәтижесінде белгілі мөлшерде НК-мен қосылады. Осыған байланысты, әр түрлі құрамнан тұратын дистиляттяң бірнеше фракциясын алады. Нәтижесінде әр түрлі құрамды өнім алу арқылы өткізілетін жай айдау фракционды айдау деп аталады.

Дефлегмациялық  айдау. Айдауда қоспалардың бөлу сатысын жоғарлату үшін дефлегмация жолымен дистиллят қолданылады. Булар айдау кубы арқылы дефлегматор арқылы түседі. Олар онда конденсирленеді.

Сулы бу арқылы айдау. Егер бастапқы қоспа компоненттері суда бөлінбейтін болса, онда оны қосымша компонент ащы бу ретінде кубқа жібереді. Қоспалардың булану нәтижесінде түзілген булар конденсатор-тоңазтқышқа барады. Бұнда түзілген конденсат қараушы фонар арқылы бөлу сеператорына келеді. Сеператор астынан су бөлінеді, ал суда ерімеген жеңіл компоненттер жинағыш арқылы үстінен төгіледі. Бұл айдау тепе-тең емес жағдайда айдайды.

Инертті газ арқылы айдау. Қоспа айдауында кейде сулық будың орнына инертті газдарды қолданылады. Мысалы, азот, көміртегі оксиді және тағы басқалар. Бұл әдіс булану температурасын төмендетуге көп мүмкіндік береді және ол жылу берудің коэфициентінің күрт төмендеуіне әкеледі. Сонымен қатар, газдың булану конденсациясының тұман түзілуімен жүреді. Бұл қоспаларды бөлуді қиындатады.

Тепе-тең айдау. Бұл айдау процесі айдау химиялық мұнай өндірісінде қиын қоспаларды алдын-ала бөлуде қолданылады.

Бастапқы қоспа жылытылады және түтікті пеште буланады. Процесс сонына дейін булар буланған сұйықтық қосылып тепе-теңдікке әкеледі. Қалыпты температураға келгеннен кейін бу мен сұйықтықтың қоспасы дроссельді бұранда арқылы сеператорға келеді. Сеператор одан буланған булардан буланбаған сұйықтық бөлінеді. Бұл процессте қоспалар толық бөлінбейді. Сондықтан алынған өнім келесі ректификациядан өтуді қажет етеді.

Молекулалы айдау. Бұл әдіс қоспалардан қымбат тұратын компонентті бөлу кезінде қолданылады және ол вакуумда өтеді. Бұл процесс арнайы аппаратураларды қажет етеді.

Ректификация. Сұйық қоспаларды компоненттерге толығымен бөлу ректификация арқылы жүзеге асады. Ректификация-ұшқыш сұйықтардың гомогенді қоспасын әртүрлі температураға ие, бір-біріне қатысты салыстырмалы қозғалатын тепетеңсіздік күйдегі сұйық және бу фазаларының арасындағы масса және жылу алмасу жолдарымен бөлу.  

Ректификациялық аппараттардың құрылғылары. Ректификация процестерін өткізу үшін әртүрлі құрылғылар қолданылады. Олардың негізгі типтері сәйкес абсорберлерден аз ерекшелінеді. Ректификациялық құрылғыларда негізгі екі аппарат типі қолданылады: қондырмалы және табақшалы ректификациялық колонналар. Сонымен бірге вакуумда ректификациялау үшін әртүрлі құрылғыдағы жабынды және роторлы колонналар қолданылады. Қондырмалы, барботажды, жабынды колонналар ішкі құрылғысы бойынша абсорбциялық колонналарға ұқсайды. Бірақ, абсорберлерден айырмашылығы ректификациялық колонналар жылуалмастырғыш құрылғылармен – қайнатқышпен (куб), дефлегматормен жабдықталған. Сонымен бірге қоршаған ортаға жылудың жоғалтуын төмендету үшін ректификациялық колонналарды жылу изоляциясымен қаптайды.

Айдаудың арнайы түрлері. Ректификация процестерін бөлуші агенттер қатысында жүргізу экстракциялық және азеотропты ректификация әдістерінің жалпы белгісі. Олар бірақ, бір-бірінен ерекше айрықшаланады. Азеотропты ректификация кезінде бөлуші агент бастапқы қоспаның бір немесе бірнеше комоненттерімен азеотропты қоспа түзіп, ректификациялық колоннадан дистиллят түрінде айдалады. Экстракциялық ректификация кезінде бөлуші агент бастапқы қоспа компоненттеріне қарағанда төмен ұшқыштыққа ие болуы керек және олармен азеотропты қоспа түзбеуі керек. Ол колоннадан куб қалдығы мен бірге шығарылады.

Дәріс  16  Тақырыбы: Экстракция. Сұйық-сұйық жүйедегі экстракция.

Экстракция деп - экстагенттің көмегімен ерітінді немесе қатты денелерден бір немесе бірнеше компонентті бөліп алу процесін айтады. Экстрагентпен әрекеттескенде бөлініп алатын компоненттер жақсы ерітіледі және осы қосылыстың қалған компоненттеріне аз мөлшерде немесе мүлдем әсер етпейді, яғни ерімейді. Химиялық технологияда эстракция қатты денелерден гөрі сұйық экстрагентпен жиі жасалынады. Ал қатты заттардан экстракция тек фармацевтикалық, тамақ және ағаш өнеркәсібінде қолданады.

Сұйық-сұйық жүйедегі экстракция. Сұйық - сұйық жүйедегі экстракция процесі химия, мұнай химиясы, мұнай өндіру өнеркәсіптерінде кең қолданылады. Олар таза күйде әртүрлі органикалық және мұнайлы химиялық синтездің өнімдерін, көп кездесетін жэне сирек кездесетін элементтерді бөліп алуда және ағынды суларды тазартуда тиімді. Сұйық -сүйық жүйедегі экстракция араларында экстрагирленетін заттар таралған шекті еритін және екі ерімей-тін сұйық фазаның қатысуымен өтетін масса алмасу үрдісі  болып табылды.

Фазалардың әрекеттесуі нәтижесінде экстракт - экстрагентте бөлініп алынған заттың ерітіндісі мен рафинат – экстрагирленетін комоненттер толығымен алынған қалдық бастапқы ерітінді алынады. Алынған сұйық фазалар (экстракт пен рафинат) бір-бірінен тұндыру кейде центрифугалау арқылы немесе басқа да механикалық әдістермен бөлініп алынады. Содан кейін экстрактордан керекті өнімді бөліп алуды жүргізеді және рафинаттан экстрагентті регинерациялайды.

Сәйкес компоненттерді экстрактордан ректификация немесе реэкстракция жолы арқылы бөледі, мысалы оны сулы ерітіндіге ауыстыру. Рафинатпен кеткен немесе ерітілген кезде экстрагент жоғалмас үшін оны ректификациямен бөледі немесе басқа еріткішпен экстракциялап және оны келесі сатыларда пайдалану үшін қайтарады.

Экстракция әдістері. Бейорганикалық заттардың экстракциясында эдетте бір экстрагентпен сулы фазадан бір немесе бірнеше заттарды бөліп алады.

Органикалық заттардың қоспасын экстракциямен бөлуде қолданылатын экстрагенттің санынан тәуелді: бір экстрагентті экстракция, жүйе кем дегенде үш компоненттен тұрады (бастапқы ерітіндінің екі бөлінетін компоненті және экстрагент) және екі экстрагентті экстракция (фракциялық экстракция), жүйе кем дегенде төрт компоненттен тұрады (бастапқы ерітіндінің екі компоненті және екі араласпайтын экстрагент).

Экстракциялық аппараттардың құрылғысы. Сұйық фазалар арасындағы байланысу түрінен тәуелді экстракторлар басқа масса алмасу аппараттары сияқты мынадай болады: сатылы, мұнда фазалар қүрамының өзгеруі аппарат құралған сатыдан келесі сатыға ауысқан уақытта секірмелі түрде жүреді және дифференциалды-контактылы, фазалар құрамының згеруі үздіксізге жақындайды.

Әдетте экстракторда фазалардың эрекеттесу беті неғұрлым көп болуы үшін, осыған сай масса ауысу жылдамдығын жоғарылату үшін сүйықтықтың біреуі (дисперсті фаза) басқа сұйықтыққа (жазықтық фаза) тамшы ретінде таралады. Ток көзіне байланысты бір фазаның мен екіншісімен араласуы және дисперленуі үшін жоғарыда аталған экстракторлар түрін ішкі энергиясы арқылы дисперленетін аппараттарға бөледі. Центрден тепкіш күшімен істейтін экстракция белгілі амплитуда мен тербеліс жиілігімен механикалық араластырғыш арқылы энергия беріледі.

Әрбір араласу процесінен кейін экстракцияда фаза бөлінуі (сепарация) болады. Сепарация жүзеге асырыдатын күшке байланысты экстракторлар: 1) ауырлық күші арқылы фазалардың бөлінуі – фазалардың меншікті салмақтарының әртүрлілігі әсерінен (гравитациялық экстракторлар) және 2) фазаның  центрден тепкіш күші арқылы бөлінуі (центрмен  тепкіш
күшімен істейтін экстракция) болып бөлінеді.

Процесті үйымдастыру принципі бойынша барлық экстракторлар периодты жэне үздіксіз әрекет ететін деп екіге бөлінеді.

Араластыргышты-түндыргыш экстракторлар. Бұл экстрактордың әрбір сатысы араластырғыштан тұрады, онда тұндырғыш тепе-теңцікке жақын уақытқа дейін сүйық араласады да экстрактан рафинатты бөліп алады. Тура бағытта бірінен соң бірі орналасқан сатыларда фазалардың жүруі қарама- қарсы бағытта жүмыс істейді.

Дифференциальды-контактылы экстракторлар. Шашыратқыш колонналар. Шашыратқыш экстракторлар жоғары өндіргішімен және массаберісінің қайтымды араласуының төменгі интенсивтілігімен ерекшеленеді. Аппараттың үлкендігі бірнеше метрге жетеді. Бүл оның өндірісте шектеулі болуының негзі болып табылады.

Сөрелі колонналы экстракторлар. Сөрелі экстракторлар құрылғысы әртүрлі табақшалы-бөгендері бар колонналарды құрайды. Бөгендер кезектесіп келетін дискілі және сақиналы немесе барометрлі конденсаторларда сегментті кесінділері бар жазық табақшалар немесе қималары бар дискі. формасында болады. Көршілес сөрелер қашытығы 50-150 мм. Тамшылар коалесцирленіп жазық фазамен шайылатын бөгеннен жұқа қабық түрінде өтеді. Сөрелі колонналарда масса алмасудың қарқындылығы шашыратқыш колонналарға қарағанда жоғары.     

Қондырмалы және илеуішті колонналы экстракторлар. Бұл экстракторлар негізі бойынша абсорцияда және басқа да масса алмасу үрдістерінде қолданылатын әдеттегі қондырмалы және илеуішті колонналардан ерекшелінбейді. Қондырмалы экстракторларда  қондырма тіреуіш торларада 2-10 колонна диаметрінің биіктігі бойынша қабаттар болып орналасады. Қондырмалар бұлай орналастырылғанда сұйық олардың арасындағы кеңістікте қосымша араластырылады. Фазалардың бірі таратқыш құрылғының көмегімен дисперленеді және колоннада қарсы ағынмен жазық фазаға жылжиды. Қондырмадан өткеннен кейін тамшылар бірнеше рет коалесцирленеді және қайта бөлшектеледі. Олардың соңғы коалесценциясы және диспергерленетін фазаның қабаты колоннаның тұндыру зонасында өтеді. Илеуішті экстракторда диспергирленетін фаза илеуішті табақшалардың саңылаулары арқылы өтіп тамшыларға және ағындарға ыдырайды, одан кейін олар табақ арасындағы кеңістікке таралады. Жазық фазамен әрекеттескеннен кейін тамшылар коалесцирленеді және әрбір жоғары орналасқан табақ үстінде жеңіл фаза қабатын түзеді. Егер ауыр фаза диспергирленетін болса, онда бұл сұйықтың қабаты табақшалар астында түзіледі.   

Роторлы-дискілі экстракторлар. Фазаның біреуі (жеңіл фаза) бөлгіштің көмегімен дисперленеді де колонна секциясында ротордың дискілері арқылы көп рет редисперленеді. Фазаларды араластырғаннан кейін оның сақиналы қалқадан өткеннен кейін фазалардың тығыздығының әртүрлігіне байланысты жиігірек бөлінеді. Сол уақытта жеңіл фаза жоғарыға көтеріледі, ауыр фаза төмен түседі де келесі араластыру процесі жүруі үшін ротордың сәйкес дискілерімен алынып қалынады.

Дәріс  17 Тақырыбы: Қатты дене-сұйық жүйесіндегі экстракция үрдістері және еру.  Адсорбция.

Кеуекті құрылымды күрделі қатты заттардан бір немесе бірнеше компоненттің бөлінуі - қатты - сұйық жүйелердегі экстракция болып табылады. Бөлінетін компонент қатты заттың саңылауларында қатты немесе ерітілген күйде болады. Бірінше жағдайда қатты фазаның бөлінуі жүреді, яғни бөлінетін компонент ақырындап сұйықтықта ерітіледі, ол бастапқы күрделі қатты заттардың саңылауларына өтеді жэне сұйықтықтың алдымен сыртқы бетіне содан кейін негізгі массасына диффузияланады. Екінші жағдайда ерітілген заттың бөлінуі орындалады, яғни ол қатты заттың саңылауларынан негізгі сұйық массасына диффузияланады.

Химиялық технологияда сұйықтықта қатты заттардың еру процесі кең қолданылады. Ерітілу - ерітілетін заттан тұратын қатты заттың бетінен ерітіндіге өтуі. Сонымен, экстракциямен айрмашылығы, мүнда ерітілетін қатты заттың инертті қаңқасы болмайды.

Жоғарыда көрсетілген механизмдерден, экстрагирлеу процесі бөлінетін заттың ішкі жэне сыртқы диффузионды кедергіден өтуі керек. Біріншісі - қатты заттың саңылау ішінен сыртқы бетке диффузиялануы, екіншісі - сыртқы бетінен сүйықтықтың негізгі массасына диффузиялануы. Ерітілу кезінде тек сыртқы  диффузионды кедергіден өту жүргізіледі. Сондықтан ерітілу процестері жылдам жүреді.

Экстракция және еріту әдістері. Химиялық технологияда қолданылатын экстракция мен ерітудің  негізі әдістері мыналар болып табылады: тұйық периодты процесс; тура және кері ағынды процесс; жылжымайтын қабаттағы процесс (перколяционды)

Тұйық периодты процесс механикалық немесе пневматикалық араластыру аппараттарында жүргізледі. Пневматикалық араластыру араластыратын агентті қажет болған жағдайда тотықтырғыш ретінде (ауа) қолдануға мүмкіндік береді. Интенсивті араластыруда қатты бөлшектер бағыты және жылдамдық шамасын өзгерте отырып жылдам қозғалады. Бұл шарттарда қатты заттың инерциялық жылдамдықтың ағу уақытының ауысуы пайда болады. Мұндай инерциялы режимде тепе-теңдікке жақындағанда үрдістің қозғаушы күшінің төмендеуіне қарамастан еру және экстракция процесін жылдамдатуға қолайлы жағдай туады.

Тура және қарсы агынды процестер. Үздіксіз істейтін аппараттарда жүргізіледі, кең қолданылады. Негізінен экстракция мен ерітуді араластырғыш аппараттарда үздіксіз аппаратқа қатты және сұйық фазаларды келтіру және әкету жолымен жүргізуге болады. Бірақ, мұндай әдіспен үздіксіз процесті жүргізу қарқындылықтың төмендеуіне әкеледі, өйткені өңдеуге түсетін қатты материал аппараттағы ерітіндімен әрекеттеседі. Бұл қозғаушы күштің және сәйкесінше пеиодтық процестегі орташа жылдамдықпен салыстырғанда экстракция жылдамдығының төмендеуіне әкеледі. Сонымен қатар аппаратта дара қатты заттың кейбір бөліктерінің  секірісі болады, мұның нәтижесінде экстрагирленетін затты жоғары дәрежеде бөлу үшін уақыт жеткіліксіз болуы мүмкін.

Қарсы ағынды принципі бойынша үздіксіз істейтін процестің экстракциясы элде қайда эффективті болып табылады. Аппараттардың батареаларында сұйық ағынына қарсы қатты бөлшектердің қозғалысында таза еріткіш енгізілетін құрылғының соңында ол экстракцияланған еріткішпен үлкен дәрежеде материалмен әрекеттеседі, ал оның басқа соңында бастапқы қатты зат концентрленген ерітіндімен өңделеді.    

Экстракциялы аппараттардың құрылғысы. Экстракция жэне еру аппараттары периодтық жэне үздіксіз жұмыс жасайтын болып екіге бөлінеді. Фазаның бағыты бойынша аппараттарды тура ағынды жэне қарсы ағынды, сонымен қатар аралас ағынды принципі бойынша жұмыс жасайтын аппараттар деп бөлуге болады.

Қатты бөлшектердің сұйықпен ағу жылдамдығын тудыру бойынша аппараттар бөлінеді: қатты материалдың қозғалмайтын қабатты, механикалық араластырғышы бар, салмақты немесе қайнау қабатты.

Қатты метериалдың қозгалмайтын қабаты бар аппарат. Бұл аппараттарда сұйықтың қабаты арқылы филтрлегендегі қозғалыс жылдамдығы сұйықтың қозғалыс жылдамдығына ұқсас.

Осы типті ең қарапайым аппарат - жалған түпті (решетка) ашық резервуар, ол ашық нутч-фильтрге ұқсайды. Онша биік емес қабатпен сұйық қозғалғанда жеткілікті жоғары концентрленген ерітінде алуға мүмкіндік бермейді. Бөлу дәрежесін және өндіргіштігін жоғарылату үшін түбі жалған жабық герметикалық аппараттарды қолданады (жабық нутч- фильтрге ұқсас), олар диффузор атауына ие болған

Механикалық араластырғышы бар үздіксіз әрекет ететін аппараттар. Бұл топтың кең тараған аппараттарына шнекті экстракторлар жатады. Шнекті аппараттар фазалардың тура ағынды және қарсы ағынды принципі бойынша жұмыс істейді. Кейде шнекті аппараттар комбинирленген әдіспен жұмыс істейді. Үрдіс бір бірімен ілесе байланысқан екі аппаратта өтеді, олардың біріне бастапқы қатты материал түседі, ал екіншісіне таза еріткіш түседі. Бұл жағдайда бірінші аппаратта фазалар тура ағынмен, ал екіншісінде кері ағынмен қозғалады.

Салмақты немесе қайнау қабатты аппараттар. Мұндай аппараттарда қатты бөлшектің бүкіл беті процестің барлық кезінде экстракцияның интенсификациясына экелетін сұйықтықтың турбулентті ағынымен әрекеттеседі.

Мұндай типті аппараттар құрылғысының қарапайымдылығымен және аз салмағымен ерекшеленеді. Оларда үрдіс жылдамдығы жоғары және бастапқы қатты материалдан мақсатты компоненттерді бөлу дәрежесі жоғары.

Адсорбция. Адсорбент деп аталатын қатты заттын бетінде газ қоспасының немесе ерітіндінің сіңірілуін адсорбция деп атайды. Ал сіңетін зат адсорбат немесе адсорбтив деп аталады. Адсорбция процестері қайтымды, сондықтан сіңірленген заттардың адсорбент бетінен бөлінуі де байқалады, оны десорбция деп атайды.

Адсорбция физикалық жэне химиялық болып бөлінеді. Физикалық адсорбция адсорбат пен адсорбент молекулаларының Ван-дер-Ваальс күші әсерінен өзара тартылысы арқылы анықталады, мұнда химиялық эрекеттесу болмайды. Химиялық адсорбция кезінде (хемосорбция) сіңірілетін зат молекулалары мен сіңіретін зат молекулалары арасында химиялық реакция өтіп, химиялық байланыс пайда болады.

Адсорбенттер меншікті беттін ауданы бар қатты заттар. Адсорбенттердің диаметрлері әр түрлі капиллярлы каналдары (саңылаулары) болады. Олар макросаңылаулар, өтпелі саңылаулар ылаулар деп бөлінеді. Адсорбция процесі саңылау мөлшеріне байланысты болады. Адсорбция кезінде өтпелі саңылаулардың бетінде сіңірілген зат қабаттары пайда болады. Бірмолекулалы кабат-мономолекулярлы адсорбция, көпмолекулярлы-полимолекулярлы адсорбция.

Дәріс  18 Тақырыбы: Кептіру. Кептіру аппараттарының құрылғылары. Суыту үрдістері.

Қатты және паста тәрізді материалдардан ылғалды жою материалдарды тасымалдауды арзандатады, оларға қажетті қасиет береді, аппаратура мен түтіктердің коррозиясын төмендетуге мүмкіндік береді.

Материалдардан ылғалды механикалық әдіспен (сығу, тұндыру, фильтрлеу, центрифугалау) жоюға болады. Бірақ толық сусыздандыру ылғалды буландыру жолымен және түзілген буды кетіру, яғни жылу кептіру көмегімен жеткізіледі. Бұл процесс химиялық технологияда кеңінен қолданылады. Ол өндірісте соңғы операция болып табылады. Химиялық өндірісте арнайы кептіргіш құрылғыларда материалдарды жасанды кептіру, сонымен бірге ашық ауада табиғи кептіру – бұл өте ұзақ үрдіс.

Физикалық тұрғыдан кептіру күрделі диффузиялық үрдіс болып табылады. Оның жылдамдығы кептірілуші материалдан қоршаған ортаға шығарылатын ылғал диффузиясының жылдамдығымен анықталады. Кептіру кезінде ылғалды кетіру материал ішінде жылу мен ылғалдың ығысуына және олардың материал бетінен қоршаған ортаға алмасуына әкеледі. Сондықтан, кептіру процесі жылу мен масса алмасу (ылғал алмасу) процестерінің бір-бірімен байланысы болып табылады.

Жылудың кептірілетін материалға келтірілуі бойынша кептірудің келесі түрлері бар: конвективті кептіру – кептірілетін материалды кептіруші агентпен кептіру. Әдетте кептіруші агент ретінде қыздырылған ауа немесе газдар (ауамен қоспасы); контактылы кептіру – материалға жылу тасымалдағыштан оларды бөлуші қабырға арқылы жылу беру жолы; радиациялы кептіру – инфрақызыл сәулелермен жылу беру жолы; диэлектрлік кептіру – жиілігі жоғары тоқ өрісінде қыздыру жолымен; сублимациялы кептіру – мұздатылған күйінде терең вакуумда кептіру. Жылуды беру әдісі бойынша кептірудің бұл түрі контактылыға ұқсайды, бірақ өзіндік ерекшелігі бар. Кептірудің соңғы үш түрі сирек қолданылады және кептірудің арнайы түрлері деп аталады.

Кептіргіштердің құрылғысы. Кептіргіштердің құрылғысы әртүрлі және белгілері бойынша ажыратылады: жылуды келтіру әдісі бойынша (конвективті, контактылы, т.б.); қолданылатын жылутасымалдағыш түрі бойынша (ауалы, газды, булы); кептіргіш камерадағы қысым шамасы бойынша (атмосфералы және вакуумды); үрдісті ұйымдастыру әдісі бойынша (периодты және үздіксіз); конвективті кептіргіштердегі материал мен кептіргіш агент қозғалысының өзара бағытталуы бойынша (тура ағынды, қарама-қарсы ағынды, тоғыса ағынды)

Камералы кептіргіштер. Бұл кептіргіштер периодты әрекет ететін аппараттар болып табылады, атмосфералық қысымда жұмыс істейді. Бұл кептіргіштерде материал кептіргіш камераның ішіндегі стеллаждарға немесе вагонеткаларға орналастырылған латоктарда кептіріледі. Қыздырылған таза ауа желдеткішпен сорылады және кептіргіш камераның төменгі бөлігіне беріледі. Осылай, кептіргіш аралық қыздыру және ауаның бөліктік рециркуляциясы арқылы жұмыс істейді, яғни төменгі температура мен кептірудің жұмсақ жағдайын қамтамасыз етеді. Қозғалыссыз қалың қабатта кептіру әсерінен мұндай типті кептіргіштердің өнімділігі төмен және кептіру уақыты ұзақ. Сонымен бірге кептіру біртексіз, себебі, камерадағы температура біркелкі емес. Қазіргі заманғы камералы кептіргіштерде ауаның біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін сыртқы желдеткішті ішкі осьтік желдеткішке ауыстырады немесе эжекторлар қолданады.

Туннельді кептіргіштер. Бұл кептіргіштің камералы кептіргіштен айырмашылығы – мұнда бір-бірімен байланысқан вагонеткалар рельспен ұзын камера бойымен (коридор) баяу жылжиды. Коридордың кірісі мен шығысында герметивті есіктер бар, олар материалды алу және салу үшін периодты түрде бір мезгілде ашылады. Кептірілген материалы бар вагонетка камерадан шығарылады, ал қарама-қарсы жағынан оған ылғалды материал толтырылған жаңа вагонетка келеді. Вагонеткалар трос арқылы қозғалады. Кептіруші агент кептірілуші материалға тура немесе қарсы ағынмен қозғалады.

Ленталы кептіргіштер. Мұндай кептіргіштерде материалдарды кептіру атмосфералық қысымда үздіксіз өткізіледі. Кептіргіш камерада кептірілетін материал қабаты лентада қозғалады. Ылғалды материал лентаның бір шетіне беріліп, ал кептірілгені екінші шетінен шығарылады. Кептіру ыстық ауамен және жанғыш газдармен жүзеге асырылады. Олар материал қозғалысының бағытына қарсы ағынмен немесе тоғысатын ағынмен жылжиды.

Суыту үрдістері. Химиялық технологияның бірқатар үрдістерін ауа, су сияқты суытушы агенттерін қолданып алған темперетурадан да төмен температураларда жүргізіледі.

Жасанды суытумен жүргізілетін үрдістерге абсорбцияның, кристалданудың, сублимациялы кептіру үрдістерінің кейбір үрдістері жатады. Жасанды суыту халық шаруашылығының әртүрлі салаларында қолданады, мысалы, тағамдық өнімдерді сақтауда, ауаны конденсирлуде және т.б. Суыту үрдістері металлургияда, электротехникада, электроникада, техниканың ядролы, ракеталы, вакуумды салаларында қолданылады. Қазіргі кездегі химиялық комбинаттар 20-63 Гдж/ч (5-15 Гкал/ч) жететін суықтың көп мөлшерін қолданады.

Суытқыш құрылғыларда температурасы төмен ортадан температурасы жоғары ортаға жылуды тасымалдау суытушы агент немесе хлодоагент деп аталатын жұмыс денесінің көмегімен жүзеге асырылады.

Компрессті құрылғылар. Мұның құрамына әртүрлі типті компрессорлар мен жылу алмасу аппараттары енеді.

Компрессорлар. Компрессорлы суытушы құрылғыларында келесі негізгі типті компрессорлар қолданылады: поршенді, роторлы, құбырлы компрессорлар және винтті, олардың ішінде поршенді кең таралған. Жоғары және орташа өнімділік құрылғылары үшін қос әрекет ететін көлденең бір сатылы компрессорлар қолданылады. Сонымен бірге құрылғысы жинақы оппозитті, тік көп цилиндрлі бескрейцкофты компрессорлар жиі пайдаланылады.

Абсорбционды суытушы машиналар. Компрессорлы суытушы машиналарға қарағанда абсорбциялық машиналарда суықты алу тікелей механикалық энергияны шығындаумен жүрмейді, ол потенциалы жоғары емес жылуды қолданудан алынады. Абсорбциялық суытушы машиналардың әрекеті қандайда бір абсорбентпен булану қысымында және қыздыру жолымен оны бөлуде суытушы агенттің буын сіңіруге негізделген. Абсорбциялық суытушы машиналарда кең таралған суытушы агент болып аммиак, ал сіңіргіш (абсорбент) су болып табылады.

Булы-сулы эжекторлы суыту машианалары. Компрессорлы булы суыту машиналарында су хладоагент ретінде қолданылмайды. Себебі буланудың төмен темпартурасын алу үшін өте төмен қысым қажет және су буын сығу үшін өлшемі үлкен поршенді компрессорлар қажет етіледі.

Бірақ поршенді компрессорлардың орынына бу ағынды эжекторларды қолдану мұнда хладоагент ретінде суды қолдануға мүмкіндік береді. Судың артықшылықтары көп: арзан, қауіпті емес жіне зиянды емес, бу түзу жылуының жоғары болуы. Булы сулы эжекторлы суытушы машиналар буланудың салыстырмалы жоғары температурасында қолданылады, шамамен 10 - +10 °С аралығында. Температураның өзгеруінің бұл шегінде бұл машиналар компрессорлы және абсорбциялы суытушы машиналармен бәсекелес бола алады.  

Дәріс 19 Тақырыбы: Кристаллдау.

Кристаллдау деп ерітінділер мен балқымалардан қатты фазаны кристаллдар түрде бөлуді айтады. Кристаллдар әртүрлі геометриялық формадағы біртекті қатты денелер. Бір химиялық қосылыста әртүрлі кристаллды формаларды түзу құбылысын полиморфизм деп атайды. Құрамына су молекуласы енген кристаллдар кристаллогидраттар деп аталады. Өндірістік масштабта бірмезгілде көп мөлшерде кристаллдарды алу жалпы кристаллдау д.а. Жалпы кристаллдауды әдетте судан ерітіндінің температурасын өзгерте отырып кристаллданатын заттың ерігіштігін төмендету арқылы немесе еріткіш көлемін алу арқылы жүргізіледі. Балқымадан кристаллдау оларды суыту арқылы жүргізіледі. Өндірістік жағдайларда кристаллдау процесі келесі операциялардан тұрады: кристаллдау, кристаллдарды бөлу, қайта кристаллдау (керек жағдайда), кристаллдарды жуу және кептіру.

Кристаллизаторлар құрылғысы. Әрекет ету принципі бойынша өндірістік кристаллизаторлардың келесі түрлері белгілі: еріткіш бөлігін жоятын кристаллизатор; ерітіндіні суытатын кристаллизатор; вакуум – кристаллизатор; псевдосұйытылған қабатты кристализатор.

Еріткіш бөлігін жоятын кристаллизатор. Еріткіш көлемін жою әдістерінің бірі – буландыру. Буландыру аппарат – кристаллизатор ілінбелі қыздырушы камерадан және ерітіндіден кристаллдарды бөлетін, кезектесіп жұмыс істейтін екі нутч – фильтрден тұрады.

Ерітіндіні суытатын кристаллизаторлар. Периодты әрекет ететін ерітіндіні суытатын қарапайым кристаллизаторлар цилиндірлі аппарат, ол суытушы жыланшалармен (н/е жабынмен) және ерітіндіні араластыру үшін қажет механикалық араластырғышпен қамтамасыздандырылған.

Тербелмелі кристаллизаторлар. Бұндай кристаллизаторлар ұзын терең емес ашық астаудан тұрады, ол дөңгелек бандаждарға бекітілген. Келтіргіш арқылы сүйемелі роликтермен жайлап тербеледі. Кристаллдар баяу өседі, өлшемі ірі 3-5мм ден 10-25мм-ге дейін. Кристаллдар мен ерітіндіні алу астаудың төменгі жағынан алынады. Қолданылатын аппарат ұзындығы - 15 метрге дейін, ені 1,5м- дейін жетеді.

Шнекті кристаллизаторлар. Бұл су жабынымен қамтылған көлденең қозғалыссыз жабық астау. Ішінде ленталы және шнекті араластырғыш айналады. Ол кристаллдарды шығаратын бөлікке ығыстырумен қатар кристаллдарды салмақты жағдайда ұстайды, бұл кристаллдардың еркін және біркелкі өсуіне ықпал етеді.

Барабанды кристаллизаторлар. Бұл кристаллизатор ауамен және сумен суытылады. Ауамен суытылатын кристаллизаторладың негізгі бөлігі – жайлап еңкейтілген түтік. Желдеткішпен берілетін ауа ерітінді астымен ерітіндіге қарсы бағытта қозғалады. Түтік айналғанда ерітінді аппарат қабырғаларын сулайды. Бұл булану бетін ұлғайтады. Ауамен салқындатқанда жылу ерітіндіден өте баяу келтіріледі де кристаллдар ірі болады. Ауаның орташа шығыны 1 кг кристаллға 20 м3. Сумен суытылатын кристаллизаторлар өзінің құрылғысы бойынша бұл аппараттар ауамен суытылатын барабанды кристаллизаторларға ұқсас. Ерітіндіні жабындағы сумен суытады. Мұнда суыту ауамен суытуға қарағанда жылдам . 1 м3 суытылатын ерітіндіге 3 – 5 м2 су шығындалады.

Вальцті кристаллизаторлар. Аппарат көлденең, айналып тұратын және ішінен суытылатын металлды барабаннан (тұрады. Ол бөліктеп кристаллданатын ерітіндісі бар астауға батырылған. Уақытынан бұрын кристаллдану болмауы үшін астау қыздырылып тұрады. Барабанның айналу жылдамдығы 0,1 – 1 м/сек аралығында.Вальцті кристаллизаторларда жылдам суытудан өнім ұсақ кристаллды болады.

Вакуум – кристаллизаторлар. Бұл кристаллизаторларда суытушы құрылғылар болмайды. Сондықтан оларды жылу өткізгіштігі төмен коррозияға тұрақты материалдардан (керамика, шойын және т.б ) дайындауға болады. Бір корпусты вакуум – кристаллизаторлар - рамалы немесе якорлы араластырғыштары бар цилиндр түріндегі көлденең аппарат. Ерітіндінің буын сору және конденсациясы аппараттың жоғарғы бөлігіне қосылған бу ағынды насос немесе конденсатор көмегімен жүзеге асырылады.

Вакуум – кристаллизаторлардың өнімділігі жоғары және көп тонналы өндірісте кең қолданылады. Бұл аппараттарда ұсақ кристаллдар түзіледі (орташа өлшемі 0,1-0,15 мм).

Псевдо  сұйытылған қабатты кристаллизаторлар. Псевдо  сұйытылған қабатта кристаллдау үрдіс жылдамдығын жоғарылатумен қатар, біртекті, дұрыс формалы, өлшемдері 1 – 3 мм болатын кристаллдарды алуға болады. Ірі кристаллдар кристаллизаторлар түбіне тұнады, ал ұсақ кристаллдар псевдосұйытылған  қабатта өсе береді. Ұсақ кристаллдардың және туындылардың бір бөлігі ерітінді ағынымен аппараттан шығарылады.

Псевдосұйытылған қабатта кристаллдауды ол қаныққанша еріткіштің бөлігін буландыру арқылы немесе ерітіндіні салқындату арқылы жүргізеді. Мұндай аппараттарда қанығу дәрежесі төмен ерітінділер кристаллдандырылады, сондықтан бұл типті кристаллизаторлардың өнімділігі төмен. Олардың негізгі артықшылығы – ерігіштігі төмен заттардың ірі кристаллдарын алуға мүмкіндік береді(2 мм).  

1. Тема курсової роботи- Розрахунок плану економічного та соціального розвитку ткацької фабрики яка виробляє т
2. денВюртемберг Берлин Бранденбург Бремен Гамбург Гессен МекленбургПередняя Померания Нижняя Саксония
3. Demonstrtivpronomen 2 Possessivpronomen
4. Реферат- Общая характеристика преступлений против конституционных прав и свобод
5. Старим містом познайомитесь з його чарівними вуличками і історичними площами
6. Веселый слон С 1 по 4 класс Заявка до 20 марта Команда из 6 человек - 3 девочк
7. Реквием Неумолимо время летит вперед перелистывая все дальше и дальше календарь истории
8. Управление гимназией на основе адаптации автоматизированной информационно-Аналитической системы
9. Курсовая работа- Харчова цінність та оцінка якості зерна
10. Ибрагимбеков Рустам Мамед Ибрагимович
11. Дополнений к диалектике мифа
12. 1Комерційний банк його місце в кредитній системі
13. История теорий социального неравенства
14. ПРЕВРАТИТЕ ПОТ В ЭНЕРГИЮ
15. сопроводительных документов Признаки фальсифицированных и контрафактных товаров Товары суррогаты
16. прпАлександра Свирского дерзнула таки привлечь православных петрозаводчан в путешествие на земную родину
17. Основы охраны жизнедеятельности.html
18. Международно-правовая регламентация вооруженных конфликтов
19. Y-хромосома и могуществ
20. Бернардэн де Сен Пьер

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе