základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
přesypávaného zrnitého materiálu některé rudy nebo odstranit nežádoucí úlomky oceli z kaolinové
suspenze nebo z jiné kapaliny.
Pojmy k zapamatování
Usazování - sedimentace
Částice, spojité prostředí, usazenina – sediment
Usazovací rychlost, pádová rychlost, součinitel odporu, Reynoldsovo číslo pro částice
Usazování v tíhovém poli, Stokesův zákon
Bubliny, kapky, mezifázové – povrchové napětí
Disperzní směsi: suspenze, emulze, krémy, pěny, mlhy, aerosoly
Koalescence, štěpení, inverze fází, povrchově aktivní látky - tenzidy
Příklady
Příklad 3.3
Usazování při sušení kulových částic
Vypočtěte hmotnostní tok vzduchu (kg/h) v proudové sušárně o průměru 100 mm pro sušení síranu měďnatého
(pentahydrátu). Předpokládejte, že sušené částice mají prakticky tvar koule o průměru 1.25 mm. Střední rychlost
vzduchu v sušárně má být dvojnásobkem rychlosti usazování daných částic. V sušárně je normální tlak a teplota
60°C.
Postup:
Při usazování hrají důležitou roli následující parametry: rozdíl hustot usazovaného materiálu a prostředí, jímž se
usazuje, viskozita prostředí a tvar usazovaných částic. Obecně se většinou postupuje tak, že se problém řeší pro
kulovou částici a poté se zavádí tvarová korekce. Teplotní závislost hustoty a viskozity prostředí je pro řadu
běžných látek dobře známa. Teplotní závislost hustoty lze usazovaných částic lze většinou zanedbat. Usazování
jedné kulové částice popisuje Stokesův zákon. Pro bezrozměrnou reprezentaci sedimentačních problémů lze
s výhodou využít Arheniova a Lyaščenkova čísla.
Archimédovo číslo:
Lyaščenkovo číslo:
kde g- gravitační zrychlení, d p - velikost částice, ρ l - hustota tekutiny, ρ s - hustota částice,
ν- kinematická viskozita tekutiny, v s - rychlost sedimentace.
Klíčem k určení hmotnostního průtoku vzduch v sušárně je určení sedimentační rychlosti. Tu určíme ze
závislosti. Rychlost sedimentace je obsažena v Ly, tedy vypočteme Ar a z grafu Ar 1/3 = f(Ly 1/3 ), viz. kapitola 0,
odečteme odpovídající hodnotu Ly. Hodnoty hustoty částic, hustoty kapaliny a viskozity kapaliny odečteme
z tabulek s ohledem na teplotu v sušárně. Střední rychlost vzduchu v sušárně má být dvojnásobkem rychlosti
usazování daných částic. Hmotnostní průtok je pak dán součinem střední rychlosti, průřezu sušárny a hustoty
proudící tekutiny.
Výpočet:
Hustota tekutiny ρ l = 1.06 kg/m 3 , hustota částice, ρ s =2.29.10 3 kg/m 3 , kinematická viskozita tekutiny ν =
18.84.10 -6 m 2 /s vše při 60°C.
Z grafu Ar 1/3 = f(Ly 1/3 ) pak pro Ar 1/3 = 48.85 Ly 1/3 =11
Pak
53