vegyipari műveletek jegyzet

1. ttel: ptsen fel egy bels tlnyomssal terhelt nyomstart ednyt korrozv kzeg trolsra! - Vegyipari kszlkek szerkezeti kialaktsa a vegyipari kszlkek csoportostsa alakjuk, funkcijuk szerint a tartlyok kialaktsa, fbb szerkezeti egysgeik altmaszt, nylszr s biztonsgi szerelvnyek, adattbla - Vegyipari berendezsek korrzivdelmnek feladata s fbb megoldsai - Nyomstart ednyek biztonsgi szablyzata (NYEBSZ) kszlkek veszlyessgt meghatroz tnyezk veszlyessgi mutat meghatrozsa hengeres nyomstart ednyek szilrdsgi szmtsa, a kaznformula

Vegyipari kszlkek szerkezeti kialaktsa A vegyipari kszlkek ltalban krszimmetrikus, zrt, vagy nyitott ednyek. Vegyipari kszlkek csoportostsa alakjuk szerint

L/D: hossz / tmr arnya Nyomstart edny: olyan zrt, vagy zrhat berendezs, amely nincs kitve gstermkek, vagy villamos energia kzvetlen hhatsnak, s benne 0,7 bar tlnyomsnl nagyobb nyoms van, vagy keletkezhet. Dupliktor: duplafalu edny, melynek mindkt tere lehet nyomstart. Vegyipari kszlkek csoportostsa funkcijuk szerint A vegyipari kszlkek szolglhatnak:

- trolsra - szlltsra - vegyipari mveletek elvgzsre.

Tartlyok kialaktsa, fbb szerkezeti egysgeik

A kszlkfedl s fenk, alakja szerint lehet: flgmb, kosrgrbe, kpos, sk stb. A csonkok funkcijuk szerint lehetnek: tlt, rt, lgtelent, mr, bvnyls stb. A kszlk megtmasztsok lehetnek: lb (3-4 db), pata (4-6 db), szoknya, gyr, nyereg (fekv tartlynl).

Biztonsgi szerelvnyek Feladatuk a biztonsgos mkds biztostsa. Ilyen szerelvnyek pldul a biztonsgi szelep, a hasadtrcsa, a cseppentl stb. 1

A biztonsgi szelepek feladata, hogy az zemi nyoms jelents tllpse esetn (ltalban +25%) a rendszert tehermentestsk, lefvassk. Lehetnek sly- vagy rugs terhelsek. A hasadtrcst akkor alkalmazzk, ha a nyoms a kszlkben nagyon hrtelen nhet meg, pldul robbanelegyeknl. Ilyenkor a biztonsgi szelepek nem tudjk elg gyorsan tehermentesteni a rendszert, csak a hasadtrcsa. A hasadtrcsa az egyik cscsonk s az elvezet cs kz van beptve. Vastagsga gy van mretezve, hogy adott nyoms esetn szthasadjon, gy a nagynyoms kzeget biztonsgos helyre el lehet vezetni. A cseppentl megakadlyozza, hogy betpllsnl a folyadk a tartly bels felletn vgigcsorogjon, s azt ott korrodlja. Adattbla A vegyipari kszlkek jellemzit a rajtuk elhelyezett adattbln tntetik fl. Az adattbla tartalma: - kszlkben (tartlyban) lv anyag megnevezse, - kszlk rtartalma, - zemi s prbanyoms, - zemi s mretezsi hmrsklet, - kszlk tmege (resen, zemi llapotban s prbanyoms alatt), - veszlyessgi osztly, - gyrtsra s vizsglatokra vonatkoz szabvnyok s elrsok, - hegesztsi varratok (ha vannak) szilrdsgi tnyezje, - mretezskor figyelembe vett dinamikai hatsok (ha van ilyen). Vegyipari berendezsek korrzivdelmnek feladata s fbb megoldsai Korrzi: fmes szerkezeti anyag krnyezetvel val reakcija. Lehet kmiai s elektrokmiai. Korrzivdelem feladata: megakadlyozni a szerkezeti anyag rongldst. Megoldsai: - korrzill aclok hasznlatval (krmtartalmuk nagyobb, mint 11 % KO-s aclok)

- korrzill bevonat alkalmazsval (korrzill fmbevonatok pl: krm, kadmium, cink stb. vagy nemfmes bevonatok pl: manyag, gumi stb.)

Nyomstart ednyek biztonsgi szablyzata (NYEBSZ) NYEBSZ: nyomstart ednyek biztonsgi szablyzata Kszlkek veszlyessgt meghatroz tnyezk: - V : az edny teljes trfogata [m3] - p : az engedlyezsi (mretezsi) nyoms [bar] - k : korrzira, kopsra jellemz tnyez (k = 1 20) - c : a tltet fizikai llapotra (pl: halmazllapot, hmrsklet) jellemz tnyez (c = 1 3) - f : a tltet tzveszlyessgre jellemz tnyez (f = 0 3) - t : a tltet mrgez hatst kifejez tnyez (t = 0 3) Veszlyessgi mutat meghatrozsa A veszlyessgi mutat a veszlyessgre jellemz szm, amely szoros sszefggsben van az ednyben felhalmozott energival s a tltet veszlyeztet tulajdonsgaival. Kiszmtsa: )( tfckpVY ++= Y-tl fgg: - a fellltsi engedly szksgessge, - az zembevtel eltti vizsglatok, - az ismtld helyszni vizsglatok gyakorisga, - a kezelszemlyzet kpestse s ellenrzse. Ha: Y < 4, akkor nem vonatkozik r a NYEBSZ, 4 < Y < 100, kis veszlyessgi osztlyba tartoz berendezs, 100 < Y < 10 000, kzepes veszlyessgi osztlyba tartoz berendezs, Y > 10 000, nagy veszlyessgi osztlyba tartoz berendezs.

Hengeres nyomstart ednyek szilrdsgi szmtsa, a kaznformula

s - szksges falvastagsg [m], p - bels tlnyoms [Pa], d - bels tmr [m] (szigma) - a berendezs anyagnak megengedett feszltsge [Pa]

(f) - a hegesztsi varrat szilrdsgi tnyezje (jsgfoka) [-] (rtke: 0,6 0,95) (varrat nlkli tartlynl: 1),

c - korrzis falvastagsg ptlk [m] (acloknl 0,001 m)

cdp

smeg

+

=

2

2

Feladatok nyomstart ednyek tmakrhz

1.) Egy 70 cm tmrj tartlyt 20 bar nyomsra terveznek. A tartly anyagnak megengedett feszltsge 110 MPa. A hegesztsi varratok szilrdsgi tnyezje (jsgfoka) 0,8. A korrzis falvastagsg ptlk 1 mm. A.) Hny mm vastagsg lemezbl kell kszteni a tartlyt? (8,95 mm) B.) Ha 10 mm vastagsg lemezbl ksztjk, akkor hny bar nyomst visel el maradand alakvltozs nlkl? (22,6 bar)

2.) Egy 900 mm tmrj tartlyt 25 bar nyomsra terveznek. A tartly anyagnak megengedett feszltsge 120103 kPa. A hegesztsi varratok szilrdsgi tnyezje (jsgfoka) 0,75. A korrzis falvastagsg ptlk 1 mm. A.) Hny mm vastagsg lemezbl kell kszteni a tartlyt? (13,5 mm) B.) Ha 15 mm vastagsg lemezbl ksztjk, akkor hny bar nyomst visel el maradand alakvltozs nlkl? (28 bar)

3) Egy hengeres nyomstart kszlkben a nyoms 20 bar, bels tmrje 1500 mm, a berendezs anyagnak megengedett feszltsge 90103 kPa, a hegesztsi varratok szilrdsgi tnyezje (jsgfoka) 0,82; a korrzis falvastagsg ptlk 1,1 mm. A.) Mekkora a szksges falvastagsg mm-ben? (21,43 mm)

Mekkora a kszlk kls tmrje mm-ben? (1542,86 mm) B.) Milyen veszlyessgi osztlyba tartozik a berendezs, ha a hossza 200 cm, a kopsra, korrzira jellemz tnyezje

10, a tltet fizikai llapotra jellemz tnyez 2, a tltet tzveszlyessgre jellemz tnyez 0, a tltet mrgez hatst kifejez tnyez 3? (Y = 3534 kzepes veszlyessgi osztly)

4) Egy hengeres nyomstart kszlkben a nyoms 40 bar, bels tmrje 250 cm, a berendezs anyagnak megengedett feszltsge 110 MPa, a hegesztsi varratok szilrdsgi tnyezje (jsgfoka) 0,88; a korrzis falvastagsg ptlk 1,2 mm. A.) Mekkora a szksges falvastagsg mm-ben? (52,85 mm) Mekkora a kszlk kls tmrje mm-ben? (2605,7 mm) B.) Milyen veszlyessgi osztlyba tartozik a berendezs, ha a hossza 3000 mm, a kopsra, korrzira jellemz tnyezje

15, a tltet fizikai llapotra jellemz tnyez 3, a tltet tzveszlyessgre jellemz tnyez 1, a tltet mrgez hatst kifejez tnyez 0? (Y = 35342,4 nagy veszlyessgi osztly)

3

Folyadkszllts A folyadkszllts elmleti sszefggsei Folytonossgi (kontinuitsi) trvny: idben lland ramls esetn a cs keresztmetszetnek s a folyadk ramlsi sebessgnek szorzata lland. Ez a folyadk trfogatrama: Q [m3/s]

21 QQ = 2211 vAvA =

4

2 pi=

dA

.

4

2

llvdvAQ === pi

Bernoulli trvny (energiatrvny): Idelis esetben, vesztesgmentes ramlsnl az raml folyadk helyzeti, nyomsi s mozgsi energijnak sszege kt pont kztt, a csvezetk brmely rszn lland.

.

22

222

2

211

1 llgv

gph

gv

gph =

+

+=

+

+

h - fajlagos helyzeti energia (szintmagassg) [ J/N = m]

gp

- fajlagos nyomsi energia (nyomsmagassg) [ J/N = m]

gv

2

2

- fajlagos mozgsi energia (sebessgmagassg) [ J/N = m] p - a folyadk nyomsa a csvezetkben [N/m2] - folyadk srsge [kg/m3]

g - nehzsgi gyorsuls (9,81 m/s2) v - a folyadk ramlsi sebessge a csvezetkben [m/s]

A fajlagos energia az 1 N sly folyadkra vonatkoztatott energit jelenti. Mrtkegysge a [ J/N], ami formailag a mterrel [m] is lerhat, ezrt a fajlagos energikat, energiamagassgoknak is szoktk nevezni.

Bernoulli egyenlet vals esetben, vesztesges ramlsnl:

vhgv

gph

gv

gph +

+

+=

+

+22

222

2

211

1 hv - fajlagos energiavesztesg (vesztesgmagassg) [ J/N = m]

Vesztesges ramlsnl az raml folyadk helyzeti, nyomsi s mozgsi energijnak sszege a csvezetk kt pontja kztt nem lland a fellp vesztesgek miatt. A vesztesgek a cssrlds valamint az idomok, szerelvnyek ellenllsbl addnak: hv = hv(e) + hv(i,sz) Egyenes csszakaszok vesztesge:

( ) gv

dlh ev

=

2

2

(lambda) - cssrldsi tnyez [-] f(Re)

l - egyenes csszakaszok hossza [m] d - cs bels tmrje [m] v - a kzeg ramlsi sebessge [m/s]

g - nehzsgi gyorsuls (9,81 m/s2)

Idomok, szerelvnyek vesztesge:

( ) gvh sziv

=2

2

, (ksz) idomok, szerelvnyek egyttes ellenllstnyezje [-]

Vesztesgek meghatrozsa egyenrtk cshossz segtsgvel: Egyenrtk cshossz: az az egyenes cshossz, amelynek vesztesge megeszezik az idomok, szerelvnyek vesztesgnek sszegvel. le = d k d - cs bels tmrje [m]

k - szerelvnyek, idomok vesztesgtnyezi [-]

gv

dll

h egv

+=

2

2

lg - geometriai cshossz [m] 4

Az ramls jellege s hatsa a csvezetk ellenllsra Az ramls jellegt a Reynolds-szm mutatja meg. Ez egy mrtkegysg nlkli viszonyszm. A Re-szm az ramlsok hasonlsgi kritriuma. Kt ramls akkor hasonl, ha Re-szmuk kzel azonos. Nagy Re-szm esetn nagy a csvezetk ellenllsa az ramlssal szemben.

=

=

dvdvRe [-]

v - a folyadk ramlsi sebessge a csben [m/s] d

- bels cstmr

[m] (n) - a folyadk kinematikai viszkozitsa [m2/s] - folyadk srsge [kg/m3] (ta) - a folyadk dinamikai viszkozitsa [Pas]

Ha Re < 2320 akkor az ramls jellege a csben laminris (rteges, rvnylsmentes). Re64

=

Ha 2320 < Re < 10 000 akkor az ramls jellege tmeneti (rteges s rvnyl rszei is vannak). = 0,02 0,03 Ha Re > 10 000 akkor az ramls jellege turbulens (rvnyl). = 0,02 0,03

Az ramlstani elven mkd (centrifugl) szivatty a mellkelt brk felhasznlsval Mkdse ramlstani elven alapul: ketts energiatalakulsi folyamatban a forgmozgs rvn bevitt energia elbb sebessgi, majd nyomsi energiv alakul t. A mozgsi energia a jrkerkben n meg, ami a szivattyhzban, annak kikpzse miatt nyomsi energiv alakul. A forgmozgs miatt a jrkerk laptjai kztt lv folyadkra centrifuglis er hat. Ennek kvetkeztben a folyadk kifel mozdul el a szivattyhz fala fel. A folyadk nyomsa megn s emiatt a nyomcsonkon keresztl tvozik a szivattybl. A tengelynl a nyoms lecskken, ezrt a szvcsonkon keresztl folyadk ramlik be a laptok kz. Felptse (mellklet)

zemeltetsk: Nem nfelszvak, ami azt jelenti, hogy indts eltt fel kell tlteni a szivattyhzat folyadkkal, klnben nem indul meg a folyadkszllts. A szvcs vgn lbszeleppel akadlyozzk meg a folyadk visszaramlst a szivatty kikapcsolsa utn. gy nem kell minden egyes indts eltt feltlteni a szivattyhzat. A szivattyk gazdasgos

alkalmazsnak alapfelttele a szlltsi feladatnak legjobban megfelel, a legnagyobb hatsfokkal dolgoz szivatty kivlasztsa. Fontos a helyes indts, a folyamatos ellenrzs s az idszakos karbantarts. Alkalmazsi terlete: ott alkalmazzk, ahol nagy folyadkmennyisget kell szlltani kisebb nyomssal. Szivatty jelleggrbk, a munkapont fogalma (mellklet)

Ezen a diagramon a centrifuglszivatty szlltmagassga (H), teljestmnyfel-vtele (P) s hatsfoka () van brzolva a szlltott folyadkmennyisg (trfogatram Q) fggvnyben. A szlltmagassg (H) cskken a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A teljestmnyfelvtel (P) n a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A hatsfok () egy darabig nvekszik, majd cskken a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A grbe egy adott trfogatramnl maximumot mutat.

h a csvezetk jelleggrbje: megadja a csvezetk ellenllsnak legyzshez szksges fajlagos energit. hst statikus energiaigny: a szintklnbsg s a nyomsklnbsg legyzshez szksges fajlagos energia. hdin dinamikus energiaigny: az ramlsi vesztesgek s a kilpsi vesztesg legyzshez szksges fajlagos energia. A szivatty munkapontja (M) ott van, ahol a szivatty jelleggrbe (H) metszi a csvezetk jelleggrbt (h). Itt a folyadk szlltshoz szksges energia, megegyezik a szivatty ltal a folyadkkal kzlt energival.

5

Szivatty teljestmnye:

Ph szivatty hasznos teljestmnye (ami a folyadkszlltsra fordtdik) [W] H manometrikus szlltmagassg: az a fajlagos energia, amit a szivatty kzl a folyadkkal a szintklnbsg, nyomsklnbsg s a vesztesgek legyzshez. h szintklnbsg [m] p nyomsklnbsg [Pa]

gv

2

2

kilpsi vesztesg [m = J/N] (ramlsi sebessg vltozsa miatti vesztesg)

hv ramlsi vesztesg (vesztesgmagassg) [m = J/N] ssz szivatty sszhatsfoka [-] ssz = h v m h - hidrauikai hatsfok [-], v - volumetrikus hatsfok [-], m - mechanikai hatsfok [-]

Szivattyk soros s prhuzamos kapcsolsa (mellklet)

Soros kapcsolsnl a szivattyk szlltmagassga sszeaddik. Szlltmagassg nvelsre alkalmazzk.

Prhuzamos kapcsolsnl a szivattyk folyadkszlltsa (trfogatrama) addik ssze. Trfogatram nvelsre alkalmazzk.

A szlltott trfogatram szablyozsa

SZ szablyoz Q trfogatram-mr M motor

Fojtsos szablyozsnl egy fojtszeleppel szablyozzuk a szlltott trfogatramot. Fordulatszm szablyozsnl a szivattyt hajt motor (M) fordulatszmnak vltoztatsval szablyozzuk a szlltott trfogatramot. Visszakeringtetses szablyozsnl a nyomgban raml folyadk egy rszt visszavezetik a szvgba. A visszavezetett folyadkmennyisg vltoztatsval a szlltott trfogatram szablyozhat.

A trfogat-kiszorts elvn mkd (volumetrikus) szivattyk jellemzse a mellkelt brk felhasznlsval Mkdsi elvk: egy dugatty a hengerben a teret bvti, ezltal szvhatst, majd a teret szktve nyomhatst fejt ki. A szvhats alatt a tr megtelik folyadkkal, majd a nyomhats alatt tvozik onnan. A folyadk egy irnyba ramlst a nyom- s szvszelep biztostja. A dugattyt forgattys hajtmvel mozgatjk. Fbb tpusaik: Legjelentsebb kpviseljk a dugattys szivatty, a vegyiparban elszeretettel alkalmazott membrnszivatty, s a fogaskerk-szivatty.

)(WQgHPPsszssz

h

==

6

Alkalmazsi terletk: Ott alkalmazzk a trfogat-kiszortsos szivattykat, ahol nagyobb nyomsra s kisebb trfogatramra (folyadkszlltsra) van szksg. Elszeretettel alkalmazzk ket vltoz ellenlls cshlzatokban adagolszivattyknt. zemeltetsk: A fogaskerk-szivatty kivtelvel nfelszvak, ami azt jelenti, hogy resen kpesek a bennk lv levegt megritktani annyira, hogy a folyadkot fel tudjk szvni a szvcsonkon keresztl. gy nem kell bekapcsols eltt feltlteni ket folyadkkal. Dugattys szivatty Egyszeres mkds (mellklet) Ketts mkds (mellklet)

A szivattyk ltal szlltott folyadk mennyisge: Egyszeres mkds

vnsDQ pi =

4

2

Ktszeres mkds

vnsDQ pi =

42

2

Q trfogatram [m3/s] D hengertmr [m] s lkethossz [m] n fordulatszm [1/s] v volumetrikus hatsfok [-] (tmtetlensg miatt)

A folyadkszllts egyenetlensgnek oka s kompenzcis mdszerei, a lgstk mkdsnek ismertetse a mellkelt bra alapjn A dugattys szivattyk folyadkszlltsa nagyon egyenltlen, mivel a nyom temben csak a nyomgban, a szvtemben csak a szvgban szllt folyadkot. A folyadkszlltsban teht kihagysok vannak. Ez a szakaszos mkds a nyomcsben s a szvcsben is nyomsingadozst okoz, ami elbb-utbb krostja a szivatty alkatrszeit s a csvezetket is. A folyadkszllts egyenletesebb tehet ketts mkds dugattys szivatty alkalmazsval. Itt kt nyom- s kt szvcsonk van szelepekkel. A dugatty eltt s mgtt is van folyadkszllts, de itt is szakaszos. Sokkal egyenletesebb a folyadkszllts lgstk alkalmazsval. (mellklet)

7

Lgstk mkdse: A nyomtemben a folyadk a nyomcsonkon keresztl a nyomlgstbe ramlik s a benne lv levegt sszesrti, mikzben megindul a folyadkramls a nyomgban. A szvtemben a szivatty folyadkot szv be a szvcsonkon keresztl s a szvlgstben lv levegt ritktja, mikzben megindul a folyadkramls a szvgban. Ekzben a nyomgban is van folyadkszllts, mivel a nyomlgstben sszesrtett leveg kinyomja a folyadkot a csvezetkbe. A nyomtem alatt, pedig a szvgban is van folyadkszllts, mivel a szvlgstben lv alacsony nyoms leveg miatt folyadk ramlik be a szvlgstbe. A vegyiparban alkalmazott klnleges szivattyk (fogaskerk- s membrnos adagol) szerkezeti kialaktsa s mkdsk Fogaskerk-szivatty (mellklet)

Sr, viszkzus (nagy bels srlds) anyagok, ppek, masszk tovbbtsra alkalmas. Fordulatszma elssorban a viszkozitstl fgg. Nem nfelszv. Mkdse: Az egymsba kapcsold fogaskerkpr forgsa kzben, a fogak s a kszlkhz kztti trbe szorult anyag folyamatosan elrehalad s a nyomcsonkon keresztl tvozik. Folyadkszlltsa egyenletes.

Membrnos adagol (membrnszivatty) (mellklet) A dugattyt egy rugalmas trcsa, a membrn helyettesti, aminek anyaga gumi vagy fm. Nagy fordulatszmon, fleg adagolsra hasznljk. Mar hats folyadkok s zagy (szuszpenzi) szlltsra is alkalmas.

A szlltott trfogatram szablyozsa Trfogat-kiszortsos szivattyknl a szivattyt hajt motor fordulatszmnak vltoztatsval szablyozzk a szlltott trfogatramot. Fojtszelepet nem szabad alkalmazni, mert a nyomst a trfogat-kiszortsos szivattyk ilyenkor annyira megnvelik, ami a berendezs vagy a csvezetk meghibsodst, trst okozza!

Feladatok folyadkszllts tmakrhz

1.) Egy tartlybl oldatot szlltunk csvezetken keresztl egy msik tartlyba. 750 kg folyadkot 1,5 ra alatt kell tjuttatni. Az oldat srsge 1100 kg/m3, ramlsi sebessge a csben 2 m/s. A.) Mekkora a szksges bels cstmr mm-ben? (8,97 mm) B.) Csbvt elemmel a 10 mm-es bels tmrt 25 mm-re nvelve mekkora lesz a folyadk ramlsi sebessge? (0,32 m/s) C.) Milyen az ramls jellege a 10 mm bels tmrj csben, ha az oldat dinamikai viszkozitsa 1,210-3 Pas? (Re = 18333 turbulens ramls) Milyen az ramls jellege a 25 mm bels tmrj csben? (Re = 7333 tmeneti ramls)

2.) Egy tartlybl oldatot szlltunk csvezetken keresztl egy msik tartlyba. 6500 kg folyadkot 2,5 ra alatt kell tjuttatni. Az oldat srsge 1,3 kg/dm3, ramlsi sebessge a csben 1,5 m/s. A.) Mekkora a szksges bels cstmr mm-ben? (21,7 mm) B.) Csbvt elemmel a 23 mm-es bels tmrt 40 mm-re nvelve mekkora lesz a folyadk ramlsi sebessge? (0,496 m/s) C.) Milyen az ramls jellege a 23 mm bels tmrj csben, ha az oldat dinamikai viszkozitsa 1,310-3 Pas? (Re = 34500 turbulens ramls) Milyen az ramls jellege a 40 mm bels tmrj csben? (Re = 19840 turbulens ramls) 8

3.) Egy szivattyval rnknt 10 t folyadkmennyisget kell szlltani. A.) Hatrozza meg a trfogatramot (m3/s egysgben), ha az oldat srsge 1250 kg/m3! (2,22410-3 m3/s) B.) Szmtsa ki az ramlsi sebessget m/s egysgben, ha a csvezetk bels tmrje 50 mm! (1,13 m/s) C.) Hatrozza meg a kilpsi vesztesget! (0,064 m) D.) Szmtsa ki a manometrikus szlltmagassgot, ha a nyomsklnbsg 2 bar, a szintklnbsg 4 m, s az ramlsi

vesztesgmagassg 12,8 m! A nehzsgi gyorsuls: 10 m/s2 (32,86 m)

4.) Egy szivattyval rnknt 15 t folyadkmennyisget kell szlltani. A.) Hatrozza meg a trfogatramot (m3/s egysgben), ha az oldat srsge 1,4 kg/dm3! (2,9810-3 m3/s) B.) Szmtsa ki az ramlsi sebessget m/s egysgben, ha a csvezetk bels tmrje 8 cm! (0,59 m/s) C.) Hatrozza meg a kilpsi vesztesget! (0,0177 m) D.) Szmtsa ki a manometrikus szlltmagassgot, ha a nyomsklnbsg 1 bar, a szintklnbsg 5 m, s az ramlsi

vesztesgmagassg 13,6 m! A nehzsgi gyorsuls: 9,81 m/s2 (25,9 m)

5.) Kt tartly kztt folyadkszlltst vgznk. Az brn egy centrifuglszivatty s egy csvezetki (terhelsi) jelleggrbe lthat.

A.) Mekkora a statikus szlltmagassg rtke? (4 m) B.) Mekkora a csvezetk dinamikus szlltmagassga az M-munkapontban? (1 m) C.) Mennyi folyadkot szllt a szivatty rnknt? (3,6 m3/h) D.) A tartlyok kztti szintklnbsg elhanyagolhat. Mekkora a tartlyok kztti nyomsklnbsg, ha a szlltott kzeg vz, srsge 1000 kg/m3, a nehzsgi gyorsuls 10 m/s2? (40000 Pa) E.) A nyomoldali szelepet fojtjuk, a folyadkszllts j rtke 2,5 m3/h-ra cskken. Rajzolja be az j csvezetki jelleggrbt s a munkapontot! F.) Mekkora lesz a manometrikus szlltmagassg j rtke? (6,4 m)

6.) Kt tartly kztt folyadkszlltst vgznk. Az brn egy centrifuglszivatty s egy csvezetki (terhelsi) jelleggrbe lthat.

A.) Mekkora a statikus szlltmagassg rtke? (4,25 m) B.) Mekkora a csvezetk dinamikus szlltmagassga a munkapontban? (1,5 m) C.) Mennyi folyadkot szllt a szivatty rnknt? (2,2 m3/h) D.) A tartlyok kztti szintklnbsg elhanyagolhat. Hny bar a tartlyok kztti nyomsklnbsg, ha a szlltott kzeg vz, srsge 1000 kg/m3, a nehzsgi gyorsuls 9,81 m/s2? (0,417 bar) E.) A nyomoldali szelepet fojtjuk, a folyadkszllts j rtke 1,4 m3/h-ra cskken. Rajzolja be az j csvezetki jelleggrbt s a munkapontot! F.) Mekkora lesz a manometrikus szlltmagassg j rtke? (6,75 m)

9

7.) Kt nyitott tartly kztt folyadkszlltst vgznk. Az brn egy centrifuglszivatty s egy csvezetki (terhelsi) jelleggrbe lthat. A.) Mekkora a dinamikus szlltmagassg rtke? (1,8 m) Mekkora a statikus szlltmagassg rtke? (3,6 m) B.) Hny liter folyadkot szllt a szivatty percenknt? (41,67 l/min) Mekkora a szivatty szlltmagassga? (5,4 m) C.) Hny m/s-os sebessggel ramlik a folyadk a csvezetkben, ha a cs bels tmrje 30 mm, a folyadk srsge 1,1 kg/dm3, dinamikai viszkozitsa 1,2 10-3 Pas? (0,98 m/s) Milyen az ramls jellege a csvezetkben? (Re = 26950 turbulens ramls) D.) Mekkora a szintklnbsg a kt tartly kztt? (3,6 m) Mekkora a vesztesgmagassg rtke? (1,75 m) E.) Mekkora az idomok, szerelvnyek egyttes ellenllstnyezje, ha az egyenes szakaszok vesztesge 0,5 m? (25,43) Mekkora a folyadk kinematikai viszkozitsa? (1,09110-6 m2/s)

8.) Kt nyitott tartly kztt folyadkszlltst vgznk. Az brn egy centrifuglszivatty s egy csvezetki (terhelsi) jelleggrbe lthat.

A.) Mekkora a dinamikus szlltmagassg rtke? (0,75 m) Mekkora a statikus szlltmagassg rtke? (1,75 m) B.) Hny liter folyadkot szllt a szivatty msodpercenknt? (0,5 l/s) Mekkora a szivatty szlltmagassga? (2,5 m) C.) Hny m/s-os sebessggel ramlik a folyadk a csvezetkben, ha a cs bels tmrje 3,5 cm, a folyadk srsge 1300 kg/m3 dinamikai viszkozitsa 1,1510-3 Pas? (0,52 m/s) Milyen az ramls jellege a csvezetkben? (Re = 20574 turbulens ramls) D.) Mekkora a szintklnbsg a kt tartly kztt? (1,75 m) Mekkora a vesztesgmagassg rtke? (0,736 m) E.) Mekkora az idomok, szerelvnyek egyttes ellenllstnyezje, ha az egyenes szakaszok vesztesge 0,7 m? (2,61) Mekkora a folyadk kinematikai viszkozitsa? (8,84610-7 m2/s)

9.) Folyadkot szlltunk az 1 jel, lgkri nyoms tartlybl a 2 jel tartlyba, ahol a bels tlnyoms rtke 0,5 bar. A tartlyok kztti szintklnbsg 4,4 m. A szlltott trfogat rnknt 3 m3. A folyadk srsge 1000 kg/m3, a nehzsgi gyorsuls 9,81 m/s2.

A.) Szmtsa ki a szksges cstmrt, ha a tervezett folyadksebessg 2 m/s! (0,023 m) B.) Szmtsa ki a szivatty manometrikus szlltmagassgt (H), ha az ramlstani vesztesgmagassg h = 2 m! Mekkora ebbl a szlltmagassg statikus tagja? (11,7 m, 9,5 m) C.) Hatrozza meg a szivatty hasznos teljestmnyszksglett! (95,65 W)

A mellkelt diagramon egy centrifugl szivatty jelleggrbje lthat. A feladatot kt szivatty sorba kapcsolsval szeretnnk megoldani.

10

D.) Rajzolja be a diagramba a szivattyk sorba kapcsolsa esetn add szlltsi jelleggrbt! Rajzolja be a = 3 m3/h folyadkszlltshoz tartoz felttelezett M munkapontot! E.) Rajzolja meg jellegre helyesen a csvezetki (terhelsi) jelleggrbt a B) pont alatt kiszmolt kt ismert pontja ( = 0; hst) illetve ( = 3 m3/h; H) alapjn! F.) El tudja-e ltni a sorba kapcsolt kt szivatty a feladatt? Indokolja vlaszt! A szlltmagassg tekintetben a 10%-os eltrs megengedett. (Hiba% = 2,56 % el tudja ltni a feladatt)

10.) Folyadkot szlltunk az 1 jel, lgkri nyoms tartlybl a 2 jel tartlyba, ahol a bels tlnyoms rtke 0,7 bar. A tartlyok kztti szintklnbsg 2,7 m. A szlltott trfogat rnknt 2 m3. A folyadk srsge 1,1 g/cm3, a nehzsgi gyorsuls 9,81 m/s2.

A.) Szmtsa ki a szksges cstmrt, ha a tervezett folyadksebessg 1,2 m/s! (0,0243 m) B.) Szmtsa ki a szivatty manometrikus szlltmagassgt (H), ha az ramlstani vesztesgmagassg h = 2,1 m! Mekkora ebbl a szlltmagassg statikus tagja? (11,4 m, 9,2 m) C.) Hatrozza meg a szivatty hasznos teljestmnyszksglett! (68,2 W)

A mellkelt diagramon egy centrifugl szivatty jelleggrbje lthat. A feladatot kt szivatty sorba kapcsolsval szeretnnk megoldani. D.) Rajzolja be a diagramba a szivattyk sorba kapcsolsa esetn add szlltsi jelleggrbt! Rajzolja be a = 2 m3/h

folyadkszlltshoz tartoz felttelezett M munkapontot! 11

E.) Rajzolja meg jellegre helyesen a csvezetki (terhelsi) jelleggrbt a B) pont alatt kiszmolt kt ismert pontja ( = 0; hst) illetve ( = 2 m3/h; H) alapjn! F.) El tudja-e ltni a sorba kapcsolt kt szivatty a feladatt? Indokolja vlaszt! A szlltmagassg tekintetben a 10%-os eltrs megengedett. (Hiba% = 7 %)

11.) Az brn lthat rendszerben rnknt 7,2 m3 oldatot szlltunk a lgkri nyoms trbl a 200 kPa tlnyoms tartlyba. A csvezetk bels tmrje 4 cm, az oldat srsge 0,705 g/cm3.

A.) Hatrozza meg az oldat ramlsi sebessgt! (1,59 m/s) B.) A csszerelvnyek, csidomok vesztesgtnyezi (k) a kvetkezk: knyk 90-os: 30; csap nyitva: 15; T-idom irnytrssel: 90; T-idom irnytrs nlkl: 10; csvezetkbe belps: 18; tolzr nyitva: 7; Hatrozza meg az egyenrtk cshosszt! (8 m) C.) Hatrozza meg a vesztesgmagassgot, ha = 0,03! (2,27 m) D.) Hatrozza meg a manometrikus szlltmagassgot! (33,82 m) E.) Mekkora a szivatty sszhatsfoka, ha a teljestmnye 0,6 kW? (78 %)

12.) Az brn lthat rendszerben percenknt 240 liter oldatot szlltunk az 2 bar nyoms trbl a 7 bar nyoms tartlyba. A csvezetk bels tmrje 50 mm, az oldat srsge 1,1 kg/dm3. A.) Hatrozza meg az oldat ramlsi sebessgt! (2,04 m/s) B.) A csszerelvnyek, csidomok vesztesgtnyezi (k) a kvetkezk: knyk 90-os: 30; szelep nyitva: 300; T-idom irnytrssel: 90; T-idom irnytrs nlkl: 10; csvezetkbe belps: 18; Hatrozza meg az egyenrtk cshosszt! (23,9 m) C.) Hatrozza meg a vesztesgmagassgot, ha = 0,02! (4,83 m) D.) Hatrozza meg a manometrikus szlltmagassgot! (60,38 m) E.) Hatrozza meg a szivatty hajtshoz szksges motor teljestmnyt, ha hatsfoka 80 %! (3258 W)

12

13.) Egy telepls vzelltst 10 m tmrj vztoronyrl ltjk el, melynek trfogata 523,6 m3. A feltltsi id 3 ra. A.) Hatrozza meg mennyi legyen a szivatty szlltteljestmnye! (0,0485 m3/s) B.) Szllts kzben a vz ramlsi sebessge a nyomcsben 1,5 m/s. Hatrozza meg a nyomcs bels tmrjt!

(0,203 m) C.) A csszerelvnyek egyttes ellenlls-tnyezje 21,4. A cshossz 2 km, a cssrldsi tnyez 0,03. Mennyi a

vesztesgmagassg? (36,35 m) D.) A szivatty 40 m szintklnbsggel dolgozik. Szmolja ki a szivatty manometrikus szlltmagassgt! A

vztoronyban a folyadk feletti nyoms megegyezik a lgkri nyomssal. (76,46 m) E.) A hidraulikai hatsfok 80 %, a volumetrikus hatsfok 95 %, a mechanikai hatsfok 89 %. Milyen teljestmny motor

szksges a szivatty hajtshoz? A szlltott vz srsge 1000 kg/m3. (53782,6 W)

14.) Egy telepls vzelltst egy vztoronyrl ltjk el, melynek trfogata 650 m3. A feltltsi id 2,5 ra. A.) Hatrozza meg mennyi legyen a szivatty szlltteljestmnye! (0,0722 m3/s) B.) Szllts kzben a vz ramlsi sebessge a nyomcsben 1,8 m/s. Hatrozza meg a nyomcs bels tmrjt

mm-ben! (226 mm) C.) A csszerelvnyek egyttes ellenlls-tnyezje 23,7. A cshossz 2,5 km, a cssrldsi tnyez 0,02. Mennyi a

vesztesgmagassg? (40,44 m) D.) A szivatty 50 m szintklnbsggel dolgozik. Szmolja ki a szivatty manometrikus szlltmagassgt! A

vztoronyban a folyadk feletti nyoms megegyezik a lgkri nyomssal. (90,61 m) E.) A hidraulikai hatsfok 85 %, a volumetrikus hatsfok 96 %, a mechanikai hatsfok 88 %. Hny kW teljestmny

motor szksges a szivatty hajtshoz? A szlltott folyadk srsge 1 kg/dm3. (89,4 kW)

15.) Egy szivattyval vizet szlltunk, 5 m mlysgbl 2 m magasan lv kszlkbe. A nyomsklnbsg 4 bar, a szlltott vz srsge 1 g/cm3, viszkozitsa 10-3 Pas, sebessge 1,23 m/s. A szlltshoz hasznlt cs bels tmrje 30 mm, a vesztesgmagassg 3,85 m.

A.) Hny m3 vizet szllt a szivatty rnknt? (3,13 m3/h) B.) Igazolja, hogy a csvezetkben turbulens az ramls! (Re = 36900) C.) Szmolja ki a manometrikus szlltmagassgot! (51,7 m) D.) Mekkora a teljestmnye a szlltst vgz szivattynak, ha hatsfoka 72 %? (612,5 W) E.) Hny perc alatt lehet feltlteni egy 1,6 m tmrj, 2,5 m magas tartlyt az adott szivattyval? (96,36 min)

16.) Egy szivattyval folyadkot szlltunk, 3 m mlysgbl 6 m magasan lv kszlkbe. A nyomsklnbsg 2 bar, a szlltott folyadk srsge 1,1 kg/dm3, viszkozitsa 1,0510-3 Pas, sebessge 1,4 m/s. A szlltshoz hasznlt cs bels tmrje 2,5 cm, a vesztesgmagassg 4,8 m.

A.) Hny m3 folyadkot szllt a szivatty rnknt? (2,474 m3/h) B.) Igazolja, hogy a csvezetkben turbulens az ramls! (Re = 36667) C.) Szmolja ki a manometrikus szlltmagassgot! (32,43 m) D.) Mekkora a teljestmnye a szlltst vgz szivattynak, ha hatsfoka 82 %? (293,3 W) E.) Hny ra alatt lehet feltlteni egy 2,6 m tmrj, 3,5 m magas tartlyt az adott szivattyval? (7,51 h)

17.) Egy egyhengeres, egyszeres mkds dugattys szivatty lkethossza 50 mm, a henger tmrje 45 mm. Hajtmotorjnak fordulatszma percenknt 1440 fordulat, teljestmnye 2000 W.

A.) Szmtsa ki a szivatty ltal szlltott folyadk trfogatramt! (1,9110-3 m3/s) B.) Szmtsa ki, mennyi id alatt tlti meg a 3 m3-es tartlyt a szivatty! (1570,7 s = 26,18 min) C.) Hatrozza meg a szivatty manometrikus szlltmagassgt, ha a szivatty sszhatsfoka 70 %! A szlltott vz

srsge 1 g/cm3. (74,72 m) D.) Szmtsa ki, milyen nyomsklnbsg mrhet a szivatty, szv- s nyomcsonkja kztt! (7,33105 Pa)

18.) Egy egyhengeres, egyszeres mkds dugattys szivatty lkethossza 8 cm, a henger tmrje 50 mm. Hajtmotorjnak fordulatszma percenknt 2880 fordulat, teljestmnye 1,5 kW.

A.) Szmtsa ki a szivatty ltal szlltott folyadk trfogatramt m3/h-ban! (27,14 m3/h) B.) Szmtsa ki, hny perc alatt tlti meg a 2,5 m3-es tartlyt a szivatty! (5,53 min) C.) Hatrozza meg a szivatty manometrikus szlltmagassgt, ha a szivatty sszhatsfoka 80 %! A szlltott vz

srsge 1 kg/dm3. (16,22 m) D.) Szmtsa ki, hny bar nyomsklnbsg mrhet a szivatty, szv- s nyomcsonkja kztt! (1,59 bar)

19.) Egy ketts mkds olajszllt dugattys szivatty hengertmrje 100 mm, lkethossza 150 mm, fordulatszma 120 1/min, volumetrikus hatsfoka 95 %. A szivatty 4 bar tlnyoms trbe szlltja az olajat, melynek a srsge 850 kg/m3, dinamikai viszkozitsa 1,6810-3 Pas. A szvmlysg 5 m, a nyommagassg 15 m. Az olajat szllt csvezetk hosszsga 50 m, a csvezetk irnytrseit s egyb vesztesgeit figyelembe vev egyenrtk cshosszsg 19,5 m. Az olaj ramlsi sebessge 2 m/s, a cssrldsi egytthat rtke 0,02.

A.) Mennyi olajat szllt a szivatty rnknt? (16,12 m3/h) B.) Mekkora a szllt csvezetk tmrje? (0,0534 m) C.) Szmtsa ki a vesztesgmagassgot! (5,31 m) D.) Mekkora a szivatty hasznos teljestmnye? (2743,3 W) 13

20.) Egy ketts mkds olajszllt dugattys szivatty hengertmrje 90 mm, lkethossza 160 mm, fordulatszma 90 1/min, volumetrikus hatsfoka 94 %. A szivatty 3 bar tlnyoms trbe szlltja az olajat, melynek a srsge 0,88 kg/dm3, dinamikai viszkozitsa 1,6810-3 Pas. A szvmlysg 6 m, a nyommagassg 17 m. Az olajat szllt csvezetk hosszsga 60 m, a csvezetk irnytrseit s egyb vesztesgeit figyelembe vev egyenrtk cshosszsg 22,5 m. Az olaj ramlsi sebessge 1,5 m/s, a cssrldsi egytthat rtke 0,03.

A.) Mennyi olajat szllt a szivatty rnknt? (10,33 m3/h) B.) Mekkora a szllt csvezetk tmrje mm-ben? (49,36 mm) C.) Szmtsa ki a vesztesgmagassgot! (5,75 m) D.) Mekkora a szivatty hasznos teljestmnye kW-ban? (1,58 kW)

21.) A.) Egsztse ki az albbi mondatokat!

Az brn .. mkds szivatty lthat.

A - s a csonkokat rendre A, B betkkel jelljk.

A forgattys mechanizmus forgmozgst alakt t mozgss.

B.) Az excenter tengelynek pillanatnyi helyzeteit 3, 6, 9, 12 szmokkal lttuk el. Rajzolja be jellegre helyesen a folyadkszllts vltozst az id fggvnyben, valamint a forgattys tengely (excenter) helyzeteinek megfelel pontjait: 6, 9, 12!

C.) Jellje be a rajzba az excentricitst (e), a lkethosszt (l) s a dugattytmrt (D)! D.) Rajzoljon be az brba egy nyomlgstt! E.) Mirt elnys a lgst alkalmazsa, hatsra hogyan vltozik a folyadkszllts? Rajzolja be az brba hatst! F.) Dntse el az albbi lltsokrl, hogy igazak, vagy hamisak! Dntst rja be az llts utni cellba!

1) A dugattys szivattyt nyomoldalon nem szabad fojtani, elzr szerelvnyt bepteni. 2) A trfogatramot szablyozni a lkethosszal, illetve fordulatszm-vltoztatssal lehet. 3) A volumetrikus szivattyk nem nfelszvak, rfolyst kell biztostani.

14

22.) A.) Nevezze meg az brn lthat gpelemet!

B.) Mi a feladata ennek a gpelemnek?

C.) Dntse el az albbi megllaptsok kzl melyek igazak s melyek hamisak! Hzza al a megfelel vlaszt!

Az 1-es jel gpelem forgatsval szablyozzuk a trfogatramot! Igaz Hamis

A 2-es jel gpelem vezeti s tmti a szeleporst! Igaz Hamis

A 3-as jel gpelemet szelep hznak nevezzk. Igaz Hamis

A 4-es jel gpelemet szeleplknek nevezik. Igaz Hamis

Az 5-s jel gpelemet szeleptnyrnak nevezik. Igaz Hamis

23.)

15

2. ttel: lltson ssze folyadkszlltsi megoldsokat klnbz csvezetki terhelsek esetre! - A folyadkszllts elmleti sszefggsei a hidrodinamika alaptrvnyei, folytonossgi trvny, energiatrvny az ramls jellege s hatsa a csvezetk ellenllsra csvezetkek jelleggrbje, a munkapont fogalma - Az ramlstani elven mkd (centrifugl) szivatty a mellkelt brk felhasznlsval mkdsi elve, felptse, alkalmazsi terlete, zemeltetse szivatty jelleggrbk, a munkapont fogalma szivattyk soros s prhuzamos kapcsolsa a szlltott trfogatram szablyozsa - A trfogat-kiszorts elvn mkd szivattyk jellemzse a mellkelt brk felhasznlsval fbb tpusai, alkalmazsi terletk, zemeltetsk a folyadkszllts egyenetlensgnek oka s kompenzcis mdszerei, a lgstk mkdsnek ismertetse a mellkelt bra alapjn a vegyiparban alkalmazott klnleges szivattyk (fogaskerk- s membrnos adagol) szerkezeti kialaktsa s mkdsk a szlltott trfogatram szablyozsa

A folyadkszllts elmleti sszefggsei Folytonossgi (kontinuitsi) trvny: idben lland ramls esetn a cs keresztmetszetnek s a folyadk ramlsi sebessgnek szorzata lland. Ez a folyadk trfogatrama: Q [m3/s] Q = A v = ll.

Bernoulli trvny (energiatrvny): Idelis esetben, vesztesgmentes ramlsnl az raml folyadk helyzeti, nyomsi s mozgsi energijnak sszege kt pont kztt, a csvezetk brmely rszn lland.

Vesztesges ramlsnl az raml folyadk helyzeti, nyomsi s mozgsi energijnak sszege a csvezetk kt pontja kztt nem lland a fellp vesztesgek miatt. A vesztesgek a cssrlds valamint az idomok, szerelvnyek ellenllsbl addnak.

Az ramls jellege s hatsa a csvezetk ellenllsra Az ramls jellegt a Reynolds - szm mutatja meg. Ez egy mrtkegysg nlkli viszonyszm. A Re-szm az ramlsok hasonlsgi kritriuma. Kt ramls akkor hasonl, ha Re-szmuk kzel azonos. Nagy Re-szm esetn nagy a csvezetk ellenllsa az ramlssal szemben.

=

=

dvdvRe [-]

v - a folyadk ramlsi sebessge a csben [m/s] d

- bels cstmr

[m] (n) - a folyadk kinematikai viszkozitsa [m2/s] - folyadk srsge [kg/m3] (ta) - a folyadk dinamikai viszkozitsa [Pas]

Ha Re < 2320 akkor az ramls jellege a csben laminris (rteges, rvnylsmentes).

Ha 2320 < Re < 10 000 akkor az ramls jellege tmeneti (rteges s rvnyl rszei is vannak). Ha Re > 10 000 akkor az ramls jellege turbulens (rvnyl).

Az ramlstani elven mkd (centrifugl) szivatty a mellkelt brk felhasznlsval Mkdse ramlstani elven alapul: ketts energiatalakulsi folyamatban a forgmozgs rvn bevitt energia elbb sebessgi, majd nyomsi energiv alakul t. A mozgsi energia a jrkerkben n meg, ami a szivattyhzban, annak kikpzse miatt nyomsi energiv alakul. A forgmozgs miatt a jrkerk laptjai kztt lv folyadkra centrifuglis er hat. Ennek kvetkeztben a folyadk kifel mozdul el a szivattyhz fala fel. A folyadk nyomsa megn s emiatt a nyomcsonkon keresztl tvozik a szivattybl. A tengelynl a nyoms lecskken, ezrt a szvcsonkon keresztl folyadk ramlik be a laptok kz. Felptse (mellklet)

16

zemeltetsk: Nem nfelszvak, ami azt jelenti, hogy indts eltt fel kell tlteni a szivattyhzat folyadkkal, klnben nem indul meg a folyadkszllts. A szvcs vgn lbszeleppel akadlyozzk meg a folyadk visszaramlst a szivatty kikapcsolsa utn. gy nem kell minden egyes indts eltt feltlteni a szivattyhzat. A szivattyk gazdasgos alkalmazsnak alapfelttele a szlltsi feladatnak legjobban megfelel, a legnagyobb hatsfokkal dolgoz szivatty kivlasztsa. Fontos a helyes indts, a folyamatos ellenrzs s az idszakos karbantarts. Alkalmazsi terlete: ott alkalmazzk, ahol nagy folyadkmennyisget kell szlltani kisebb nyomssal. Szivatty jelleggrbk, a munkapont fogalma (mellklet)

Ezen a diagramon a centrifuglszivatty szlltmagassga (H), teljestmnyfel-vtele (P) s hatsfoka () van brzolva a szlltott folyadkmennyisg (trfogatram Q) fggvnyben. A szlltmagassg (H) cskken a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A teljestmnyfelvtel (P) n a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A hatsfok () egy darabig nvekszik, majd cskken a szlltott folyadkmennyisg nvelsvel. A grbe egy adott trfogatramnl maximumot mutat.

h a csvezetk jelleggrbje: megadja a csvezetk ellenllsnak legyzshez szksges fajlagos energit. hst statikus energiaigny: a szintklnbsg s a nyomsklnbsg legyzshez szksges fajlagos energia. hdin dinamikus energiaigny: az ramlsi vesztesgek s a kilpsi vesztesg legyzshez szksges fajlagos energia. A szivatty munkapontja (M) ott van, ahol a szivatty jelleggrbe (H) metszi a csvezetk jelleggrbt (h). Itt a folyadk szlltshoz szksges energia, megegyezik a szivatty ltal a folyadkkal kzlt energival.

Szivattyk soros s prhuzamos kapcsolsa (mellklet)

Soros kapcsolsnl a szivattyk szlltmagassga sszeaddik. Szlltmagassg nvelsre alkalmazzk.

Prhuzamos kapcsolsnl a szivattyk folyadkszlltsa (trfogatrama) addik ssze. Trfogatram nvelsre alkalmazzk.

A szlltott trfogatram szablyozsa A centrifuglszivattyk ltal szlltott folyadk mennyisge hromfle mdon szablyozhat: - Fojtsos szablyozsnl egy fojtszeleppel szablyozzuk a szlltott trfogatramot. - Fordulatszm szablyozsnl a szivattyt hajt motor fordulatszmnak vltoztatsval szablyozzuk a szlltott trfogatramot. - Visszakeringtetses szablyozsnl a nyomgban raml folyadk egy rszt visszavezetik a szvgba. A visszavezetett folyadkmennyisg vltoztatsval a szlltott trfogatram szablyozhat.

A trfogat-kiszorts elvn mkd (volumetrikus) szivattyk jellemzse a mellkelt brk felhasznlsval Mkdsi elvk: egy dugatty a hengerben a teret bvti, ezltal szvhatst, majd a teret szktve nyomhatst fejt ki. A szvhats alatt a tr megtelik folyadkkal, majd a nyomhats alatt tvozik onnan. A folyadk egy irnyba ramlst a nyom- s szvszelep biztostja. A dugattyt forgattys hajtmvel mozgatjk. Fbb tpusaik: Legjelentsebb kpviseljk a dugattys szivatty, a vegyiparban elszeretettel alkalmazott membrnszivatty, s a fogaskerk-szivatty. Alkalmazsi terletk: Ott alkalmazzk a trfogat-kiszortsos szivattykat, ahol nagyobb nyomsra s kisebb trfogatramra (folyadkszlltsra) van szksg. Elszeretettel alkalmazzk ket vltoz ellenlls cshlzatokban adagolszivattyknt.

17

zemeltetsk: A fogaskerk-szivatty kivtelvel nfelszvak, ami azt jelenti, hogy resen kpesek a bennk lv levegt megritktani annyira, hogy a folyadkot fel tudjk szvni a szvcsonkon keresztl. gy nem kell bekapcsols eltt feltlteni ket folyadkkal. Dugattys szivatty Egyszeres mkds (mellklet) Ketts mkds (mellklet)

A folyadkszllts egyenetlensgnek oka s kompenzcis mdszerei, a lgstk mkdsnek ismertetse a mellkelt bra alapjn A dugattys szivattyk folyadkszlltsa nagyon egyenltlen, mivel a nyom temben csak a nyomgban, a szvtemben csak a szvgban szllt folyadkot. A folyadkszlltsban teht kihagysok vannak. Ez a szakaszos mkds a nyomcsben s a szvcsben is nyomsingadozst okoz, ami elbb-utbb krostja a szivatty alkatrszeit s a csvezetket is. A folyadkszllts egyenletesebb tehet ketts mkds dugattys szivatty alkalmazsval. Itt kt nyom- s kt szvcsonk van szelepekkel. A dugatty eltt s mgtt is van folyadkszllts, de itt is szakaszos.

Sokkal egyenletesebb a folyadkszllts lgstk alkalmazsval. (mellklet)

Lgstk mkdse: A nyomtemben a folyadk a nyomcsonkon keresztl a nyomlgstbe ramlik s a benne lv levegt sszesrti, mikzben megindul a folyadkramls a nyomgban. A szvtemben a szivatty folyadkot szv be a szvcsonkon keresztl s a szvlgstben lv levegt ritktja, mikzben megindul a folyadkramls a szvgban. Ekzben a nyomgban is van folyadkszllts, mivel a nyomlgstben sszesrtett leveg kinyomja a folyadkot a csvezetkbe. A nyomtem alatt, pedig a szvgban is van folyadkszllts, mivel a szvlgstben lv alacsony nyoms leveg miatt folyadk ramlik be a szvlgstbe.

18

A vegyiparban alkalmazott klnleges szivattyk (fogaskerk- s membrnos adagol) szerkezeti kialaktsa s mkdsk Fogaskerk-szivatty (mellklet)

Sr, viszkzus (nagy bels srlds) anyagok, ppek, masszk tovbbtsra alkalmas. Fordulatszma elssorban a viszkozitstl fgg. Nem nfelszv. Mkdse: Az egymsba kapcsold fogaskerkpr forgsa kzben, a fogak s a kszlkhz kztti trbe szorult anyag folyamatosan elrehalad s a nyomcsonkon keresztl tvozik. Folyadkszlltsa egyenletes.

Membrnos adagol (membrnszivatty) (mellklet) A dugattyt egy rugalmas trcsa, a membrn helyettesti, aminek anyaga gumi vagy fm. Nagy fordulatszmon, fleg adagolsra hasznljk. Mar hats folyadkok s zagy (szuszpenzi) szlltsra is alkalmas.

A szlltott trfogatram szablyozsa Trfogat-kiszortsos szivattyknl a szivattyt hajt motor fordulatszmnak vltoztatsval szablyozzk a szlltott trfogatramot. Fojtszelepet nem szabad alkalmazni, mert a nyomst a trfogat-kiszortsos szivattyk ilyenkor annyira megnvelik, ami a berendezs vagy a csvezetk meghibsodst, trst okozza!

19

Kevers

A kevers clja: kiegyenlts, homogenizls (egynemsts), vagy a rszecskk kzvetlenebb rintkezsnek az elsegtse. Kiegyenlthet pldul a koncentrci, hmrsklet, srsg, viszkozits stb. Homogn (egynem) az anyag akkor, ha a klnbz pontjain mrt tulajdonsgok azonosak. A kevers csoportostsa halmazllapot szerint: - gzok keverse - folyadkok keverse pl: emulgels (folyadkcseppek eloszlatsa folyadkban) - szilrd anyagok (porok) keverse - az elbbiek kombincija pl: szuszpendls (folyadk s szilrd por keverse)

A kevers hatkonysga: a kevers hatkonysgn azt rtjk, hogy a kevers milyen mrtkben egyenlti ki a kevert anyag jellemzit. A kevers hatkonysgt a keversi index mutatja. A keversi index kifejezi, hogy mennyire tkletes a kevers %-ban. Ha a kiegyenlts tkletes, akkor a keversi index 100 %. Ezt a valsgban nem tudjuk elrni. A keversi indexet ksrletekkel hatrozzk meg. A keversi index adott anyagnl s kevernl a fajlagos teljestmnytl fgg. A fajlagos teljestmny az egysgnyi trfogat kevert anyagra vonatkoz teljestmnyt jelenti: P0 = P/V [W/m3]

A diagramon a keversi index fggse lthat a fajlagos teljestmnytl: A diagrambl lthat, hogy a grbk a 100 %-hoz tartanak, de azt csak vgtelen nagy teljestmnyfelvtelnl rik el. A grbk alapjn az 1-es grbhez tartoz kever minsthet a legjobbnak adott rendszer esetn, mert a keversi index ennl kzelti meg legjobban a 100 %-ot, adott teljestmnynl.

Gzkeverk: Az Y-csatlakoznl fontos a nagy gzsebessg, hogy turbulens legyen az ramls. Ez biztostja a keveredst. Az tkzlapos kevernl az egy csbe vezetett gzok tjba furatokkal elltott tkzlapokat

helyeznek, melyek biztostjk a j keveredst kis gzsebessg esetn is. Rvid szakaszon is jl kever.

Folyadkkever berendezsek csoportostsa

Laptos keverk: kis fordulatszmak, egyszerbb keversi feladatok megoldsra kpesek. Olcsk, egyszer szerkezetek, kicsi a teljestmnyignyk, fordulatszmuk 100 ford./perc alatt van. Legtbbszr a kevers skjban kevernek. A lapkeverk s karos keverk hasznlata fleg szilrd anyagok oldsnl gyakori.

A kalods keverket lapos fenek ednyekben, a horgonykeverket (Anker-kever) dombor fenek ednyekben, dupliktorokban hasznljk. Mindkett a falmelletti htads javtsra szolgl s megakadlyozzk, hogy az anyag rsljn az edny falra.

(levegbefvsos kevers)

20

Propellerkeverk: szrnylaptjai mrtani csavarfelletek, a laptok szma 2, 3 s ritkn 6. Ers axilis (tengelyirny) ramlst hoznak ltre, nagy folyadktmeget kpesek mozgatni. Fordulatszmuk kzepes. Kisebb tartlyoknl hordozhat kivitel, knnyen felszerelhet propellerkeverket alkalmaznak. Hasznlatuk sorn tlcsrkpzds s egyttforgs kvetkezhet be, ami rontja a kevers hatkonysgt. Ez ellen gy vdekeznek, hogy torllapokat hegesztenek az edny bels falra. Nagymennyisg szilrd anyag oldsakor vd-, illetve oldkosarat hasznlnak, ami megvdi a propellert a nagymret anyagdaraboktl.

Sebessgviszonyok: va axilis (tengelyirny) sebessg vt tangencilis (rintirny) sebessg

Turbinakeverk: Fordulatszmuk nagy, a folyadkban sugrirny mozgsokat (ramlst) hoznak ltre. Keverelemk a tengelyre merleges trcsra hegesztett lemezek. Lehet nyitott s zrt, egyenes s velt laptozs. Tlcsrkpzdssel, illetve egyttforgssal itt is szmolni kell. Nyitott turbinakever Zrt turbinakever

Sebessgviszonyok: vr radilis (sugrirny) sebessg vt tangencilis (rintirny) sebessg

Nagy viszkozits anyagok (pasztk) keversre dagasztkat s gyrgpeket hasznlnak. Ezek ers szerkezetek, az edny teljes trfogatt bejrjk. Ide tartozik a Z-karos dagaszt, a homogenizl hengersor s a szalagos kever. A hengersornl a hengerek kztti rs egyre cskken, mg fordulatszmuk nvekszik.

Nagyfinomsg diszperz rendszerek ellltsa: A diszperz rendszer igen finoman eloszlatott rszecskkbl ll anyagot jelent. Igen finom eloszls rhet el kolloid malom alkalmazsval. A forgrsze nagy fordulatszm s a kevers mellett rli is a nagyobb szemcsket. Az llrsz s a forgrsz kztti rs nhny tizedmillimter nagysg. A porkeverk legegyszerbb kpviselje a forgdobos kever. Ez egy reges henger, melyben a keverend porokat forgatjk. A jobb kevereds rdekben terellaptokat hegesztenek a henger bels falra, vagy bonyolultabb alak dobot alkalmaznak. Porkeversre hasznlhat a szalagos kever is. 21

Kolloid malom Porkeverk

A kevers teljestmny-szksglete:

53 dnP = [W]

(ksz) - keversi ellenlls-tnyez [-] - a kevert anyag srsge [kg/m3] n - a keverelem fordulatszma [1/s] d

- a keverelem tmrje

[m]

A hasonlsgi trvnyek alkalmazsa a keverelem ellenlls-tnyezjnek megllaptsnl:

Az egyenletben szerepl, keversi ellenlls-tnyez ( ksz) rtkt hasonlsgi elmlet alapjn hatrozzk meg. Biztostani kell a kevertpus azonossgt, valamint a geometriai hasonlsgot, vagyis az zemi kszlkben a megfelel

mretek arnynak ugyanakkornak kell lennie, mint a ksrleti berendezsekben

ddW

dH

dh

dD

3;;;;

.

D kszlk tmrje [m] d keverelem tmrje [m] h beptsi magassg [m] H folyadkszint magassga [m] W keverelem vastagsga [m] torlelem szlessge [m]

Ezen kvl biztostani kell az ramlsok hasonlsgt is. Az ramlsok hasonlsgt a Reynolds-szm biztostja. Kt ramls akkor hasonl, ha Re-szmuk megegyezik.

A keversi Re-szm:

=

=

22

Re dndn [-]

n - a keverelem fordulatszma [1/s] d

- a keverelem tmrje

[m] (n) - a kevert anyag kinematikai viszkozitsa [m2/s] - a kevert anyag srsge [kg/m3] (ta) - a kevert anyag dinamikai viszkozitsa [Pas]

A keversi ellenlls-tnyez Re-szm fggse:

22

Dupliktoros s cskgys fts kevers berendezsek kialaktsa Dupliktoros fts (Ftcsatorns fts) Cskgys fts

Dupliktor: kettsfal edny, melynek mindkt tere lehet nyomstart. A bels trben van a melegtend anyag, a duplafal kztt, pedig a ftkzeg. A dupliktorok kls s bels kpenye kzti tr jelents keresztmetszet, ezrt kicsi a ftkzeg ramlsi sebessge. Emiatt az ramls laminris, gy a htads is kicsi. A ftcsatorns ftsnl a ftkpenyt ftcsatornval helyettestik. Az edny falra csveket, vagy flcsveket hegesztenek, melyekben a ftkzeg ramlik. A csatorna keresztmetszete jval kisebb, mint a ftkpeny, gy az ramlsi sebessg nagyobb. A nagyobb ramlsi sebessg miatt a ftkzeg ramlsa turbulens, emiatt a htads is nagyobb. Htrnya, hogy drgbb, mint a ftkpeny, valamint ftfelletnek csak a kszlk falval rintkez fellet szmt (ezrt jobb a flcsvek alkalmazsa a teljes csveknl). A technolgiai folyamat gyorstsra, a htvitel fokozsra tbbnyire kevert alkalmaznak a kszlkben. A hvesztesgek elkerlse vgett minden esetben hszigetelst kell alkalmazni. Cskgys ftsnl a ftkzeg a kszlkbe beptett spirlisan feltekert cskgyban ramlik. A kis keresztmetszet miatt az ramlsi sebessg nagy, az ramls turbulens, gy a htads is nagy. A csvek teljes felletkn adjk t a ht. A cskgyt krlvev folyadkot keverni kell, hogy a htbocsts javuljon. Htrnya, hogy a csvek bellrl nehezen tisztthatk.

A mellkelt bra alapjn az adott kevers berendezs ftsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa (mellklet)

A hmrskletmr/tvad (a fels T), mri a dupliktorban lv kevert anyag hmrsklett s az ennek megfelel jelet (ellenrz jelet) folyamatosan tovbbtja a szablyoznak (SZ). A folyamatot msodlagosan a ftkzeg hmrsklete (s tmegrama) is befolysolhatja. Az als hmrsklet-mr/tvad mri a ftkzeg hmrsklett, s folyamatosan jelet (ellenrz jelet) kld rla a szablyoznak. A szablyoz a kt hmrskletmr/tvad ellenrz jelt hasonltja ssze, s ettl fggen avatkozik be a folyamatba szksg esetn. Ha szksges, akkor a szablyoz, jelet (vgrehajt jelet) kld a fojtszelepnek (a beavatkoz szervnek), ami cskkenti, vagy nveli a ftkzeg mennyisgt.

23

Feladatok kevers tmakrbl

1.) Folyadkelegyet egy kls ftter, zrt kevers kszlkben autoklvban homogenizlunk, kevereleme trcss turbinakever. A keverelem tmrje 400 mm, fordulatszma 240 1/min. A kzeg dinamikai viszkozitsa 1,210-3 Pas, srsge 1200 kg/m3. A.) Rajzoljon le egy autoklvot! Jellje be s nevezze meg f rszeit! B.) A mellkelt hasonlsgi hnyadosok alapjn hatrozza meg a kszlk f mreteit!

A kszlk tmrje: (1,2 m) Beptsi magassg: (~0,4 m) Keverelem vastagsga: (0,08 m) A torlelem szlessge: (0,204 m) Folyadkszint magassga: (~1,2 m)

C.) Szmolja ki a keverkszlk maximlis trfogatt! (1,76 m3) D.) Szmolja ki a keversi Reynolds-szm rtkt s hatrozza meg a keversi ellenlls-tnyez rtkt! (6400002) E.) Hatrozza meg a kevers hasznos teljestmnyszksglett! (1573 W)

2.) Egy kls ftter kevers autoklv tltsi trfogata 25 C-on 0,9 m3. A turbina keverelemnek tmrje 220 mm, fordulatszma 300 ford/min.

A.) Hatrozza meg a hinyz geometriai mreteket! (D = 0,66 m, h ~ 0,22 m, W = 0,044 m, H ~ 0,66 m, = 0,1122 m) B.) A megadott hasonlsgi hnyadosok alapjn hatrozza meg az autoklv maximlis, illetve minimlis tltttsgt! A keverkszlket tekintsk tisztn hengeresnek! (0,294 m3; 0,203 m3) C.) Szmolja ki a keversi Re-szm rtkt! (240064) D.) Hatrozza meg a mellkelt diagram alapjn a keversi ellenlls-tnyez rtkt! (~5,2) E.) Hatrozza meg a hasznos teljestmnyszksglet rtkt! (332,3 W) Anyagjellemzk az albbi tblzatban adottak:

Hmrsklet C Srsg kg/m3 Dinamikai viszkozits Pas Fajh kJ/(kgC) 25 992 10-3 4,19

24

3.) Kevers berendezsben propeller kevervel vgznk anyagmozgatst a h- s koncentrcikiegyenlts rdekben. A keverelem tmrje d = 300 mm, fordulatszma n = 180 1/min. A folyadk srsge 1000 kg/m3, a dinamikai viszkozitsa 10-3 Pas. A.) Hatrozza meg a keversi Re szmot! (270000) B.) A diagrambl hatrozza meg a keversi ellenlls-tnyezt! (~0,33) C.) Szmtsa ki a kevers teljestmnyszksglett! (21,7 W) D.) Rajzoljon le egy trcss turbinakevert vonalas brval!

4.) Egy kls ftter kevers autoklv tltsi trfogata 20 C-on 0,85 m3. A turbina keverelemnek tmrje 320 mm, fordulatszma 240 ford/min.

A.) Mekkora a kszlk tmrje s a folyadkoszlop magassga, ha a kevers kszlket hengeresnek tekintjk? (0,96 m, 1,17 m) B.) Megfelel-e a folyadkoszlop magassga a geometriai hasonlsgi felttelnek? C.) Szmolja ki a keversi Re-szm rtkt! (409000) D.) Hatrozza meg a mellkelt diagram alapjn a keversi ellenlls-tnyez rtkt! (3) E.) Hatrozza meg a hasznos teljestmnyszksglet rtkt! (643 W) Anyagjellemzk az albbi tblzatban adottak:

Hmrsklet C Srsg kg/m3 Dinamikai viszkozits Pas Fajh kJ/(kgC) 20 998 10-3 4,18

25

5.) A.) Rajzolja be az brkba a propeller- s a trcss turbinakeverk esetn a kialakul sebessgviszonyokat! Alkalmazza a kvetkez jellseket: va: axilis sebessg, vr: radilis sebessg, vt: tangencilis sebessg!

B.) Dntse el a kt keverelem keversi ellenllstnyez Reynolds-szm diagramja alapjn, hogy melyik keverelemhez melyik diagram tartozik!

rja be a keverelem tpust!

1) jelleggrbe: .. 2) jelleggrbe:

C.) lepedsre hajlamos anyagok keversnl melyik keverelemet vlasztan? .

D.) Definilja a keversi Reynolds-szmot, a benne szerepl jellemzk megnevezseivel, illetve mrtkegysgeikkel!

E.) Az albbi tblzat adatai alapjn dntse el, hogyan vltozik a Reynolds-szm a hmrsklet nvekeds hatsra! Indokolja vlaszt!

26

3. ttel: Adjon javaslatokat klnbz kzegek homogenizlsra, kitrve a keverelem-tpus teljestmnyszksglet sszefggseire! - A kevers clja, a folyadkkever berendezsek csoportostsa, alkalmazsi terletk - A hasonlsgi trvnyek alkalmazsa a keverelem ellenlls-tnyezjnek megllaptsnl, a kevers teljestmny-szksglete - Dupliktoros s cskgys fts kevers berendezsek kialaktsa - A mellkelt bra alapjn az adott kevers berendezs ftsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa A kevers clja: kiegyenlts, homogenizls (egynemsts), vagy a rszecskk kzvetlenebb rintkezsnek az elsegtse. (Kiegyenlthet pldul a koncentrci, hmrsklet, srsg, viszkozits stb.) Homogn az anyag akkor, ha a klnbz pontjain mrt tulajdonsgok azonosak. A kevers csoportostsa halmazllapot szerint: - gzok keverse - folyadkok keverse pl: emulgels (folyadkcseppek eloszlatsa folyadkban) - szilrd anyagok (porok) keverse - az elbbiek kombincija pl: szuszpendls (folyadk s szilrd por keverse)

Folyadkkever berendezsek csoportostsa

Laptos keverk: kis fordulatszmak, egyszerbb keversi feladatok megoldsra kpesek. Olcsk, egyszer szerkezetek, kicsi a teljestmnyignyk, fordulatszmuk 100 ford./perc alatt van. Legtbbszr a kevers skjban kevernek. A lapkeverk s karos keverk hasznlata fleg szilrd anyagok oldsnl gyakori.

A kalods keverket lapos fenek ednyekben, a horgonykeverket (Anker kever) dombor fenek ednyekben, dupliktorokban hasznljk. Mindkett a falmelletti htads javtsra szolgl s megakadlyozzk, hogy az anyag rsljn az edny falra.

Propellerkeverk: szrnylaptjai mrtani csavarfelletek, a laptok szma 2, 3 s ritkn 6. Ers axilis (tengelyirny) ramlst hoznak ltre, nagy folyadktmeget kpesek mozgatni. Fordulatszmuk kzepes. Kisebb tartlyoknl hordozhat kivitel, knnyen felszerelhet propellerkeverket alkalmaznak. Hasznlatuk sorn tlcsrkpzds s egyttforgs kvetkezhet be, ami rontja a kevers hatkonysgt. Ez ellen gy vdekeznek, hogy torllapokat hegesztenek az edny bels falra. Nagymennyisg szilrd anyag oldsakor vd-, illetve oldkosarat hasznlnak, ami megvdi a propellert a nagymret anyagdaraboktl.

Sebessgviszonyok: va axilis (tengelyirny) sebessg vt tangencilis (rintirny) sebessg

(levegbefvsos kevers)

27

Turbinakeverk: Fordulatszmuk nagy, a folyadkban sugrirny mozgsokat (ramlst) hoznak ltre. Keverelemk a tengelyre merleges trcsra hegesztett lemezek. Lehet nyitott s zrt, egyenes s velt laptozs. Tlcsrkpzdssel, illetve egyttforgssal itt is szmolni kell. Nyitott turbinakever Zrt turbinakever

Sebessgviszonyok: vr radilis (sugrirny) sebessg vt tangencilis (rintirny) sebessg

A kevers teljestmny-szksglete:

53 dnP = [W]

(ksz) - keversi ellenlls-tnyez [-] - a kevert anyag srsge [kg/m3] n - a keverelem fordulatszma [1/s] d

- a keverelem tmrje

[m]

A hasonlsgi trvnyek alkalmazsa a keverelem ellenlls-tnyezjnek megllaptsnl:

Az egyenletben szerepl, keversi ellenlls-tnyez ( ksz) rtkt hasonlsgi elmlet alapjn hatrozzk meg. Biztostani kell a kevertpus azonossgt, valamint a geometriai hasonlsgot, vagyis az zemi kszlkben a megfelel

mretek arnynak ugyanakkornak kell lennie, mint a ksrleti berendezsekben

ddW

dH

dh

dD

3;;;;

.

D kszlk tmrje [m] d keverelem tmrje [m] h beptsi magassg [m] H folyadkszint magassga [m] W keverelem vastagsga [m] torlelem szlessge [m]

Ezen kvl biztostani kell az ramlsok hasonlsgt is. Az ramlsok hasonlsgt a Reynolds-szm biztostja. Kt ramls akkor hasonl, ha Re-szmuk megegyezik.

A keversi Re-szm:

=

=

22

Re dndn [-]

n - a keverelem fordulatszma [1/s] d

- a keverelem tmrje

[m] (n) - a kevert anyag kinematikai viszkozitsa [m2/s] - a kevert anyag srsge [kg/m3] (ta) - a kevert anyag dinamikai viszkozitsa [Pas]

28

Dupliktoros s cskgys fts kevers berendezsek kialaktsa Dupliktoros fts Cskgys fts

Dupliktor: kettsfal edny, melynek mindkt tere lehet nyomstart. A bels trben van a melegtend anyag, a duplafal kztt, pedig a ftkzeg. A dupliktorok kls s bels kpenye kzti tr jelents keresztmetszet, ezrt kicsi a ftkzeg ramlsi sebessge. Emiatt az ramls laminris, gy a htads is kicsi. A technolgiai folyamat gyorstsra, a htvitel fokozsra tbbnyire kevert alkalmaznak a kszlkben. A hvesztesgek elkerlse vgett minden esetben hszigetelst kell alkalmazni. Cskgys ftsnl a ftkzeg a kszlkbe beptett spirlisan feltekert cskgyban ramlik. A kis keresztmetszet miatt az ramlsi sebessg nagy, az ramls turbulens, gy a htads is nagy. A csvek teljes felletkn adjk t a ht. A cskgyt krlvev folyadkot keverni kell, hogy a htbocsts javuljon. Htrnya, hogy a csvek bellrl nehezen tisztthatk.

A mellkelt bra alapjn az adott kevers berendezs ftsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa (mellklet)

A hmrskletmr/tvad (a fels T), mri a dupliktorban lv kevert anyag hmrsklett s az ennek megfelel jelet (ellenrz jelet) folyamatosan tovbbtja a szablyoznak (SZ). A folyamatot msodlagosan a ftkzeg hmrsklete (s tmegrama) is befolysolhatja. Az als hmrsklet-mr/tvad mri a ftkzeg hmrsklett, s folyamatosan jelet (ellenrz jelet) kld rla a szablyoznak. A szablyoz a kt hmrskletmr/tvad ellenrz jelt hasonltja ssze, s ettl fggen avatkozik be a folyamatba szksg esetn. Ha szksges, akkor a szablyoz, jelet (vgrehajt jelet) kld a fojtszelepnek (a beavatkoz szervnek), ami cskkenti, vagy nveli a ftkzeg mennyisgt.

29

4. ttel: rvekkel tmassza al az leptsi mvelet alkalmazst szuszpenzi vagy emulzi sztvlasztsa esetn! - Az leped szemcskre hat erk egyenslya, az lepedsi sebessg s az lepedsi teljestmny meghatrozsa - Az leptkszlkek fbb mreteinek meghatrozsa, anyagmrlegk a szakaszos lepttartly s a Dorr-lept mkdse, alkalmazsi terletk szuszpenzi koncentrcija gyakorlati meghatrozsnak mdszere - A mellkelt bra alapjn az adott lept berendezs ramlsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa

Az lepts fizikai elvlaszt mvelet, melynek alapja a srsgklnbsg. leptssel szuszpenzit s emulzit is sztvlaszthatunk. Az leped szemcsre hat erk egyenslya Folyadkban lv szemcsre hat a slyer, a felhajt er s a kzegellenllsi er.

G - slyer [N] Ff - felhajter [N] Fk - kzegellenlls [N] sz - szemcse srsge [kg/m3] f - folyadk srsge [kg/m3] - folyadk dinamikai viszkozitsa [Pas] d - szemcsetmr [m]

Az lepeds felttele, hogy a szemcsre hat gravitcis er (G) nagyobb legyen, mint a felhajter s a kzegellenllsi er sszege G > Ff + Fk. Ellenkez esetben a szemcse felszik G < Ff + Fk. Ha a gravitcis er, a felhajter s a kzegellenllsi er sszegvel megegyezik, akkor a szemcse lebeg G = Ff + Fk.

Az lepedsi sebessg meghatrozsa:

=

18)(2 fsz

gdv

[m/s]

Az lepedsi sebessg a d tmrj hatrszemcsre vonatkozik. A hatrszemcse az a legkisebb mret szemcse, ami mg ppen lelepszik. A kpletbl lthat, hogy a szemcse annl gyorsabban lepszik, minl nagyobb a mrete, valamint minl nagyobb a szilrd anyag s a folyadk srsgnek klnbsge. Viszont a folyadk viszkozitsa minl nagyobb, annl lassabb az lepeds. Az lepeds szempontjbl a legkedvezbb a laminris ramls. Az ramls jellegt a Re-szm mutatja meg:

fdvdv

=

=Re [-]

ha Re < 1 laminris lepeds, ha 1 < Re < 600 tmeneti lepeds, ha Re > 600 turbulens lepeds. Laminris esetben a leggyorsabb az lepeds.

v lepedsi sebessg (v) [m/s] d hatrszemcse tmrje [m] folyadk kinematikai viszkozitsa [m2/s] f folyadk srsge [kg/m3] folyadk dinamikai viszkozitsa [Pas]

leptkszlkek Lengszivornys lept

Mkdse: 1. lps: A medence feltltse zaggyal (szuszpenzival), mikzben a szivornya ll. 2. lps: lepeds (rk, napok), kzben a szivornya ll. 3. lps: A tiszta folyadk (dertmny) elvezetse a szivornya vatos leengedsvel. (A szivornya szja a folyadkszintet kveti.) 4. lps: Az iszap eltvoltsa, mikzben a szivornya ll helyzetben van.

Szakaszos mkds. Alkalmazsi terlete pl: vztiszttsnl, szennyvz-tiszttsnl.

30

Dorr-lept Qz zagy (szuszpenzi) trfogatrama [m3/s] Qd dertett folyadk trfogatrama [m3/s] Qi iszap trfogatrama [m3/s] D medence tmrje (20-30 m) Mkdse: A zagy betplls a fels csvn trtnik. A medencben az iszap folyamatosan lepszik. A medence aljra tapadt iszapot a lassan forg gereblye fellaztja (nem felkeveri!), s lecsszva alul tvozik. Ekzben a felfel raml dertmny (tiszta folyadk) a medence tetejn tbukva eltvozik.

Folyamatos mkds. Alkalmazsi terlete pl: vz- s szennyvztiszttsnl, bauxit feltrsnl (vrsiszap elvlasztsa az alumintlgtl).

leptsnl ltalban a tiszta folyadkra van szksgnk. Derts: olyan mvelet, melynek sorn a zagyhoz nagy fajlagos fellet anyagot pl: aktv szenet kevernk, ami a felleten megkti a kis szemcsemret kolloid rszecskket. gy gyorsabb vlik az lepeds. Szilrd anyag kinyerse esetn zagysrtsrl beszlnk.

Az lept teljestmnye, f mreteinek meghatrozsa Az lept teljestmnye megadja az lept kszlkben idegysg alatt sztvlaszthat anyag mennyisgt. A teljestmnybl meghatrozhat a kszlk f mretei.

Qz zagy trfogatrama [m3/s] A lept keresztmetszete [m2] v lepedsi sebessg [m/s] D medence tmrje [m]

Az lept anyagmrlege Teljes anyagmrleg:

idz QQQ += Rszleges anyagmrleg: iiddzz xQxQxQ += xz zagy trfogat %-os sszettele xd dertmny trfogat %-os sszettele (xd 0 %) xi iszap trfogat %-os sszettele Tmegramokkal: Teljes anyagmrleg:

idz mmm

+=

Rszleges:

iiddzz wmwmwm +=

wz zagy tmeg %-os sszettele wd dertmny tmeg %-os sszettele (wd 0 %) wi iszap tmeg %-os sszettele

Szuszpenzi koncentrcijnak gyakorlati meghatrozsa A trfogattrt meghatrozshoz meg kell mrni az ssztrfogatokat (zagy, dertmny, iszap), majd a bellk (szrssel, centrifuglssal, szrtssal) kinyert szilrd anyag trfogatt. Ebbl a trfogattrt:

ssz

sz

VV

x = Vsz szilrd anyag trfogata [m3]

Vssz ssztrfogat [m3]

A trfogattrtet szorozva 100-al, megkapjuk a szuszpenzi trfogat %-os koncentrcijt.

zz

v

QDvDvAQ

=

==

pi

pi 44

2

31

A mellkelt bra alapjn az adott lept berendezs ramlsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa (mellklet)

Az ramlsmr/tvad (a fels Q), mri a betpllt zagy trfogatramt s az ennek megfelel jelet (ellenrz jelet) folyamatosan tovbbtja a szablyoznak (SZ). A folyamatot msodlagosan az elvezetett dertmny trfogatrama is befolysolhatja. Az als ramls-mr/tvad mri a dertmny trfogatramt, s folyamatosan jelet (ellenrz jelet) kld rla a szablyoznak. A szablyoz a kt ramls-mr/tvad ellenrz jelt hasonltja ssze, s ettl fggen avatkozik be a folyamatba szksg esetn. Ha szksges, akkor a szablyoz, jelet (vgrehajt jelet) kld a fojtszelepnek (a beavatkoz szervnek), ami cskkenti, vagy nveli a betpllt zagy mennyisgt.

Feladatok lepts tmakrbl

1.) Vizes szuszpenzi leptst vgezzk 25 C-on egy lept medencben. Az leptend anyag 1,30 g/cm3 srsg, tlagos szemcsenagysga 80 m, a folyadk srsge 998 g/dm3. A folyadk dinamikus viszkozitsa 0,001 Pas. A.) Mennyi az tlagos mret szemcse lepedsi sebessge? (1,0510-3 m/s) B.) Mennyi az lepedsi Reynolds-szm? (0,08) C.) Laminris-e az lepeds? (igen; 0,08 < 1) D.) Hogyan befolysolja a hmrsklet nvekedse az lepedsi sebessget?

2.) Vizes szuszpenzi leptst vgezzk 20 C-on egy lept medencben. Az leptend anyag 1200 g/dm3 srsg, tlagos szemcsenagysga 70 m, a folyadk srsge 0,995 kg/dm3. A folyadk dinamikus viszkozitsa 1,0510-3 Pas. A.) Mennyi az tlagos mret szemcse lepedsi sebessge? (5,2110-4 m/s) B.) Mennyi az lepedsi Reynolds-szm? (0,035) C.) Laminris-e az lepeds? (igen; 0,035 < 1)

3.) Dorr leptben szuszpenzit vlasztunk szt. A szilrd szemcsk srsge 1400 kg/m3. A levlasztand legkisebb szemcsetmr 60 m. A folyadk srsge 1 kg/dm3, dinamikai viszkozitsa 1,0510-3 Pas. A belp zagy tmegrama 50 t/h, belp koncentrcija 5 tmegszzalk. Az iszap koncentrcija 45 tmegszzalk. A.) Rajzolja le a berendezst, tntesse fel az anyagramokat, nevezze meg f rszeit! B.) rja fel a teljes anyagmrleget, valamint a szilrd anyagra vonatkoztatott rszleges anyagmrleget! C.) Szmolja ki az iszap tmegramt, ha a dertmny koncentrcija elhanyagolhatan kicsi! (1,543 kg/s) D.) Hatrozza meg a dertmny trfogatramt! (12,34710-3 m3/s) E.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (7,4710-4 m/s, Re = 0,043 < 1) F.) Mekkora a szksges kszlktmr, ha a folyadk sebessge: vf = 0,7v? A zagy s a folyadk srsgklnbsge elhanyagolhat! (5,82 m)

32

4.) Dorr lept berendezsben szuszpenzit vlasztunk szt. A szilrd szemcsk srsge 1270 kg/m3, a levlasztand legkisebb szemcsetmr 50 m. A folyadk srsge 1 g/cm3, dinamikai viszkozitsa 10-3 Pas. A belp zagy tmegrama 120 kg/h, belp koncentrcija 4 tmegszzalk. Az iszap koncentrcija 40 tmegszzalk. A.) rja fel a teljes anyagmrleget, valamint a szilrd anyagra vonatkoztatott rszleges anyagmrleget! B.) Szmolja ki az iszap tmegramt, ha a dertmny koncentrcija elhanyagolhatan kicsi! (3,310-3 kg/s = 11,88 kg/h) C.) Hatrozza meg a dertmny trfogatramt! (2,9710-5 m3/s = 106,92 l/h) D.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (3,6810-4 m/s, Re = 0,018 < 1) E.) Mekkora a szksges kszlktmr, ha a folyadk sebessge: vf = 0,75v? A zagy s a folyadk srsgklnbsge elhanyagolhat! (0,37 m)

5.) Laboratriumi lept kszlkben mrst vgznk. Krtapor szuszpenzit leptnk, ahol a betplls 20 l/h trfogatrammal trtnik, srsge 1020 kg/m3, koncentrcija 1,2 tmegszzalk. Az iszap trfogatrama 5 l/h, srsge 1060 kg/m3, koncentrcija 3,2 tmegszzalk. A.) rja fel az anyagmrleget s a rszleges anyagmrleget! B.) Hatrozza meg a dertmny tmegramt s koncentrcijt! (4,210-3 kg/s; 0,5 %) C.) Szmtsa ki a dertsi hatsfokot! (58,3 %) D.) Rajzolja le a Dorr-fle lept elvi brjt, jellje be s nevezze meg fontosabb rszeit s az anyagramokat!

6.) Laboratriumi lept kszlkben mrst vgznk. Krtapor szuszpenzit leptnk, ahol a betplls 30 l/h trfogatrammal trtnik, srsge 1030 kg/m3, koncentrcija 1,6 tmegszzalk. Az iszap trfogatrama 6 l/h, srsge 1060 kg/m3, koncentrcija 3,6 tmegszzalk. A.) rja fel az anyagmrleget s a rszleges anyagmrleget! B.) Hatrozza meg a dertmny tmegramt s koncentrcijt! (6,8110-3 kg/s; 1,1 %) C.) Szmtsa ki a dertsi hatsfokot! (31,25 %)

7.) Folyadkban lv szilrd szennyezdst lept kdban kvnjuk sztvlasztani. Az lept kd hasznos magassga h = 20 cm, l = 2 m hosszsg, s = 500 mm szlessg. A szilrd szemcsk srsge 1200 kg/m3, a levlasztand legkisebb szemcsetmr 40 m. A folyadk srsge 1000 g/dm3, dinamikai viszkozitsa 1,110-3 Pas. A.) Rajzolja be az brba az anyagramokat, a folyadksebessg vektorokat, a legkedveztlenebb helyzetben lv szemcst s annak lepedst! B.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (1,58510-4 m/s, Re = 5,7610-3 < 1) C.) Mennyi id alatt lepedik le az adott szemcse? (1261 s = 21 min) D.) Mekkora lehet a maximlis folyadksebessg, amikor a szemcse mg ppen hatresetben lepszik le? (1,58510-3 m/s) E.) rnknt mekkora tmeg zagyot tudunk megtiszttani? A zagy s a folyadk srsgklnbsge elhanyagolhat! (570,6 kg/h)

8.) Folyadkban lv szilrd szennyezdst lept kdban kvnjuk sztvlasztani. Az lept kd hasznos magassga h = 30 cm, l = 2,5 m hosszsg, s = 60 cm szlessg. A szilrd szemcsk srsge 1,3 kg/dm3, a levlasztand legkisebb szemcsetmr 50 m. A folyadk srsge 1050 kg/m3, dinamikai viszkozitsa 1,0510-3 Pas. A.) Rajzolja be az brba az anyagramokat, a folyadksebessg vektorokat, a legkedveztlenebb helyzetben lv szemcst s annak lepedst! B.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (3,2410-4 m/s, Re = 0,016 < 1) C.) Mennyi id alatt lepedik le az adott szemcse? (925,9 s = 15,4 min) D.) Mekkora lehet a maximlis folyadksebessg, amikor a szemcse mg ppen hatresetben lepszik le? (2,710-3 m/s) E.) rnknt mekkora tmeg zagyot tudunk megtiszttani? A zagy s a folyadk srsgklnbsge elhanyagolhat! (1837,5 kg/h) 33

9.) Egy szakaszos zem 300 cm hossz, 160 cm szlessg, 120 cm mly lept medencben 30 m tmrj hatrszemcse mrettel trtnik az elvlaszts. Az iszapban lv szilrd anyag srsge 1640 kg/m3, a folyadk 1105 kg/m3, a folyadk dinamikai viszkozitsa 1,2110-2 Pas. A.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (2,1710-5 m/s, Re = 5,9510-5 < 1) B.) Mennyi ideig tart az lepeds az leptben? (15,36 h) C.) Mennyi zagy elvlasztst lehet elvgezni egy mszak (8 ra) alatt, ha a mellkid (dertmny evezets + iszapkiszeds + zagyfeltlts ideje) 2 ra? (2,65 m3)

10.) Egy szakaszos zem 600 cm hossz, 2,6 m szlessg, 2200 mm mly lept medencben 20 m tmrj hatrszemcse mrettel trtnik az elvlaszts. Az iszapban lv szilrd anyag srsge 1540 kg/m3, a folyadk 1,105 kg/dm3, a folyadk dinamikai viszkozitsa 1,210-3 Pas. A.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (7,910-5 m/s, Re = 1,4510-3 < 1) B.) Mennyi ideig tart az lepeds az leptben? (7,74 h) C.) Mennyi zagy elvlasztst lehet elvgezni egy mszak (8 ra) alatt, ha a mellkid (dertmny evezets + iszapkiszeds + zagyfeltlts ideje) 2,5 ra? (26,81 m3)

11.) rnknt 5860 m3 zagyot leptnk egy 24 m tmrj, folyamatos zem lept medencben. Az iszapban lv szilrd anyag srsge 3810 kg/m3, a folyadk srsge 1080 kg/m3, kinematikai viszkozitsa 1,4810-5 m2/s A.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (3,610-3 m/s, Re = 4,7910-2 < 1) B.) Adja meg a hatrszemcse mrett! (1,9610-4 m) C.) Lelepszik-e a 0,16 mm tmrj szemcse az lept medencben? (nem; 0,16 mm < 0,196 mm)

12.) rnknt 6000 m3 zagyot leptnk egy 35 m tmrj, folyamatos zem lept medencben. Az iszapban lv szilrd anyag srsge 2800 g/dm3, a folyadk srsge 1120 kg/m3, kinematikai viszkozitsa 1,5210-6 m2/s A.) Szmolja ki az lepedsi sebessget, laminris lepedst felttelezve! (1,7410-3 m/s, Re = 0,065 < 1) B.) Adja meg a hatrszemcse mrett! (5,6810-5 m) C.) Lelepszik-e a 0,016 mm tmrj szemcse az lept medencben? (nem; 0,016 mm < 0,0568 mm)

34

5. ttel: Egy technolgiai folyamatba egy szrsi mveletet kell beilleszteni. Sorolja fel a fbb szempontokat s a hozzjuk leginkbb megfelel berendezstpusokat! - A szrs elmleti krdsei a felleti s mlysgi szrs elve a DArcy-fle szrsi alapegyenlet optimlis szrletmennyisg- a szrsi teljestmny meghatrozsa - Szrberendezsek fbb tpusai, mkdsi elvk, alkalmazsi terleteik szranyagok s a velk szemben tmasztott kvetelmnyek szrsi segdanyagok lland nyomsess szrs megvalstsa - A mellkelt bra alapjn az adott szrberendezs nyomsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa

A szrs fogalma, a felleti s mlysgi szrs elve A szrs fizikai elvlaszt mvelet, melynek sorn a szuszpenzit prusos rtegen vezetik keresztl. A szilrd anyag (iszap) a prusos rtegen vagy rtegben marad, mg a folyadk (szrlet) tramlik rajta. Felleti szrsnl az iszap (szilrd anyag) a szrrtegen marad. Ilyekor valamilyen szrszvetet hasznlunk. Mlysgi szrsnl az iszap (szilrd anyag), behatol a szrrteg belsejbe. Ilyenkor kavics- vagy homokgyon t trtnik a szrs.

Felleti szrs Mlysgi szrs

Az elvlaszts felttele, hogy a szrrteg kt oldaln a nyoms klnbz legyen. A levlt iszap miatt a szrrteg vastagsga egyre n a szrs folyamn. A szrrteg egy id utn teltdik, ekkor alulrl val visszamosssal regenerlhat. Nyomsklnbsg szerint a szrs lehet:

- gravitcis szrs, - szv- (vkuum-) szrs, - nyomszrs, - centrifuglis szrs.

A DArcy-fle szrsi alapegyenlet Q szrsi teljestmny [m3/s]

lpAKQ

=

K szr teresztkpessge (lyukak terlete) [m2] A szrfellet nagysga [m2] p nyomsklnbsg [Pa] szrlet dinamikai viszkozitsa [Pas] l szrrteg vastagsga [m]

A DArcy-kplet segtsgvel meghatrozhat, hogy milyen tnyezk, hogyan befolysoljk a szrs mvelett. K, A, p nvelsvel n a szrsi teljestmny, mg a dinamikai viszkozitssal s a szrrteg vastagsgnak nvekedsvel pedig cskken. A szrkszlkek teljestmnyt a szrfellet nagysgnak s az alkalmazott nyomsklnbsgnek a vltoztatsval befolysoljk. A DArcy-kplet alkalmazhatsgt korltozza az a tny, hogy a szrsi jellemzket mindig egyedileg kell az adott gyakorlati esetre meghatrozni. Valamint a levlt iszap miatt a szrrteg vastagsga egyre n a szrs folyamn. Ezrt a gyakorlatban inkbb ksrleti ton hatrozzk meg egy-egy kszlk teljestmnyt. 35

Optimlis szrletmennyisg- a szrsi teljestmny meghatrozsa Az adott kszlkre jellemz grbt ksrleti szrsekkel hatrozzk meg.

tsz szrsi id [s] tm mellkid (llsid, regenerlsi id) [s] t sszid (tsz + tm) [s] V szrlettrfogat [m3] Vopt optimlis szrlettrfogat [m3]

)2( 22 eVVVpAC

t +

=

C szrsi lland [1/m2] szrlet dinamikai viszkozitsa [Pas] A szrfellet nagysga [m2] p alkalmazott nyomsklnbsg [Pa] Ve egyenrtk szrlettrfogat [m3] (Az a szrlettrfogat, amit ahhoz kell leszrni, hogy a kialakult iszaprteg szrsi ellenllsa megegyezzen a szrrteg ellenllsval.) Az optimlis szrletmennyisget szerkesztssel hatrozzk meg. Elszr lemrik a mellkidt. A mellkid (tm) a lells, rts, tisztts, sszeszerels idejt jelenti. Ebbl rintt hznak a grbhez. Ahol a

grbt rinti az egyenes, azt levettve a vzszintes tengelyre, megkapjuk az optimlis szrletmennyisg rtkt, a fggleges tengelyen pedig a szrsi idt. A szrs sszideje pedig: t = tsz + tm [s] Ennek felhasznlsval a szrsi teljestmny:

msz

opt

tt

VQ+

= [m3/s]

A maximlis szrsi teljestmny akkor addik, ha a szrsi id megegyezik a mellkidvel (tsz tm), gy a maximlis

szrsi teljestmny: m

opt

t

VQ

=

2max [m3/s]

Szrberendezsek fbb tpusai, mkdsi elvk, alkalmazsi terleteik A szrberendezseket a szrkzeg kt oldaln lv nyomsklnbsg szerint csoportosthatjuk. Ez alapjn vannak: - gravitcis szrk - szv- (vkuum-) szrk - nyomszrk - centrifuglis szrk.

Gravitcis szrk A szranyag kt oldaln lv nyomsklnbsget a folyadkra hat gravitcis er hozza ltre. Mivel a nyomsklnbsg nem nagy, ezrt a szrs lass. Inkbb laboratriumokban alkalmazzk.

Vkuumszrk (szvszrk) A szrfellet utn vkuumot ltestenek. A nyomsklnbsg maximum 1 bar lehet, ezrt a szrsi teljestmnyt gy nvelik meg, hogy a szrfelletet nvelik. Fajti: vkuum dobszr s vkuum trcss szr. Mindkt tpusnl a szrs, az iszapblts s az iszaplevlaszts is, a szrdob vagy trcsa egy krlfordulsa alatt trtnik meg. Folyamatos zemek, ezrt jl beilleszthetk technolgiai folyamatokba. Vkuum dobszr:

36

Nyomszrk csoportostsa

Tsks szrk:

A szrvsznat lyuggatott lemezbl kszlt tskkra hzzk, majd a szrelemeket egy tartlyban helyezik el. A tartlyba 2 - 4 bar nyomssal vezetik be a zagyot (szrend anyagot). Az iszap a szrvsznon fennmarad, a szrlet pedig a tskk belsejben a gyjtcsatornn t tvozik a szrbl. Az iszap eltvoltsa a tartly sztszerelse (nyitsa) utn trtnik. Szakaszos zemek. Fajti: Kelly-szr s Sweetland-szr.

Kelly-szr: A tskk klnbz magassgak, ezrt szerelse nagyobb odafigyelst ignyel. A tskk kocsin tolhatk be s ki. Nagyobb nyomssal zemeltethet, mint a Sweetland szr. Szakaszos zem.

Sweetland-szr:

A tskk korong alakak (szrkorongok) egyforma mretek, ezrt cserjk egyszer. A berendezsnek nagyobb a szrfellete, mint a Kelly-szr. Viszont kisebb nyomst br el. Szakaszos zem.

Szrprsek: A szrelemeket s a kzjk elhelyezett szrkzeget egymshoz szortjk s nagy nyomson (2-20 bar) vezetik be a zagyot (szrend kzeget). Az iszap az elemek kztti teret tlti ki, a szrlet pedig a szrkzegen thaladva, szrelemek bordi kztt a kifolycsatornn t tvozik. Ha az iszap megtlti az elemek kztti teret, a szrst befejezik, sztszerels utn eltvoltjk az iszapot. Szakaszos zemek. Fajti: keretes s kamrs szrprs. Keretes szrprs: Kamrs szrprs:

37

A keretes szrprsnl ktfle elem van (+ a kt vgn a zrelem), ezrt sszeraksa, karbantartsa tbb figyelmet ignyel. Iszaptere viszont nagyobb, ezrt tbb zagyot tudnak szrni, vagy nagyobb lehet a zagy szilrdanyag tartalma, mint a kamrs szrprsnl. A kamrs szrprsnl azonosak a kzbens elemek, ezrt sszeraksa, karbantartsa egyszerbb, viszont az iszaptere kisebb, mint a keretes szrprsnek.

Centrifuglis szrk

Centrifuglis ertrben, a szuszpenzira hat centrifuglis er kvetkeztben, nyoms jn ltre a dob falra merlegesen. A nyomsklnbsg fgg a srsgtl, a fordulatszmtl s a centrifuga dobtmrjtl. A centrifugban vgzett szrs gyorsabb, mintha gravitcis ertrben vgeznnk. A centrifugk hatkonysgt a jelzszmmal adjk meg (ez kifejezi, hogy hnyszor gyorsabb a mvelet centrifugban, mint a nehzsgi ertrben).

Szranyagok s a velk szemben tmasztott kvetelmnyek: - pamutszvetek - gyapjszvetek - vegszvetek - fmszvetek - szintetikus anyagok (manyagok) - papr A szrend anyag kmiai s fizikai tulajdonsgai, valamint a szrsi technolgia krlmnyei (nyoms, hmrsklet stb.) hatrozzk meg, hogy melyik szranyagot alkalmazzk.

Szrsi segdanyagok Tbbnyire olyankor alkalmazzk, amikor finoman eloszlatott, vagy knnyen sszenyomhat (pelyhes) rszecskket kell szrni. Ilyenkor a szrsi segdanyagbl kell kialaktani a szrrteget (lepnyt). Ilyen segdanyag a kovafld, paprpp, szn, perlit, azbeszt, stb. A segdanyagot a szrs eltt viszik fel a szrre s csak utna kezdik meg a tnyleges szrst. Folyamatos szrsnl inkbb az a szoks, hogy a segdanyagot a szrend anyaghoz keverik, s szrs kzben jn ltre a szrrteg. A szrket egy id mlva meg kell szabadtani a segdanyagoktl, mert elzrjk a szrt.

lland nyomsess szrs megvalstsa

1. lps: Az A szr feltltse a B zagytartlybl. (nyitva az 1-es s 2-es csap) 2. lps: Szrs, kzben az E nzkn ellenrizzk a szrlet tisztasgt. Ha zavaros, akkor nyitva a 2-es, 3-as s 4-

es csap. Ha tiszta, akkor a D szrlettartlyba vezetjk. (nyitva a 2-es, 3-as s 5-s csap) 3. lps: Tartly lertse. (nyitva az 1-es s 6-os csap) 4. lps: A szr feltltse a C mosfolyadk tartlybl. (nyitva az 1-es s 7-es csap) 5. lps: Az iszap mossa. (nyitva a 7-es s 8-as csap) 6. lps: Mosfolyadk leeresztse. (nyitva az 1-es s 9-es csap) 7. lps: A szr sztszerelse, iszap eltvoltsa.

38

A mellkelt bra alapjn az adott szrberendezs nyomsszablyozsi megoldsnak s f szablyozsi egysgeinek bemutatsa (mellklet)

A zagytartlyban lv zagyot szivattyval juttatjk a szrprsbe egy fojtszelepen keresztl. A szrprsben lv nyomst a nyomsmr/tvad mri, s folyamatosan jelet (ellenrz jelet) kld rla a szablyoznak. Ha ez eltr a belltott rtktl (alaprtktl), akkor a szablyoz, jelet (vgrehajt jelet) kld a fojtszelepnek (a beavatkoz szervnek). A fojtszelep nyitsval vagy zrsval a szrprsben lv nyomst a szablyoz a belltott rtken (alaprtken) tartja.

Feladatok szrs tmakrbl

1.) A.) rja fel a DArcy-fle szrsi alapegyenletet lland nyomsess szrs esetn! Ismertesse az egyenletben szerepl jellemzket, mrtkegysgeit! B.) Az brn egy keretes szrprs vzlata lthat. Fejezze be a keretes szr szrelemeinek rajzt, kzpen egy res keretet helyezzen el! A jobb oldali kpen kitrssel adja meg a megfelel keretelemeket! Nevezze meg s jellje a szerkezeti rszeket s az anyagramokat, azok irnyt! Tartsa be a mszaki brzols alapvet szablyait!

39

C.) Keretes szrprsen ksrleti szrst vgznk. A mrs eredmnye az albbi diagramon lthat.

Hatrozza meg az optimlis szrletmennyisget s a maximlis szrsi teljestmny rtkt, ha az llsid 85 perc! (820 liter; 4,82 l/min = 289,4 l/h) Egy technolgiai folyamatban lv vkuumdobszr, melynek szrsi teljestmnye 240 l/h, meghibsodott. Vizsglja meg, bellthat-e a technolgiai folyamatba a keretes szr? (igen; Qmax = 289,4 l/h > 240 l/h)

2.) A.) Keretes szrprsen ksrleti szrst vgznk. A mrs eredmnye az albbi diagramon lthat. A fggleges tengelyen a szrsi id, a vzszintes tengelyen a keletkezett szrlet mennyisge van feltntetve. Hatrozza meg az optimlis szrletmennyisget, ha az llsid 15 perc! (32 liter)

40

B.) Egy technolgiai folyamatban lv vkuumdobszr, melynek szrsi teljestmnye 60 liter/ra, meghibsodott. Helyettestheti-e a keretes szrprs? (igen; Qmax = 64 l/h > 60 l/h)

3.) Keretes szrprsen ksrleti szrst vgznk. A mrs eredmnye az albbi diagramon lthat. A fggleges tengelyen a t idklnbsgek alatt keletkezett V filtrt mennyisgek vannak feltntetve, a keletkezett sszes filtrt mennyisg (V) fggvnyben.

Hatrozza meg a szrsi llandkat (a, b)! Segtsgl a szrsi alapegyenlet idre megoldva, trendezve:

bVaVt

+=

(a = 0,017 s/dm6, b = 6 s/dm3)

4.) Keretes szrprsen ksrleti szrst vgznk. A mrs eredmnye az albbi diagramon lthat. A fggleges tengelyen a t idklnbsgek alatt keletkezett V filtrt mennyisgek vannak feltntetve, a keletkezett sszes filtrt mennyisg (V) fggvnyben.

Az alkalmazott nyomsklnbsg 0,6 bar, a szr fellete 1,6 m2, a szrlet dinamikai viszkozitsa 1,410-3 Pas. Hatrozza meg a szrsi llandt, s az egyenrtk filtrt (szrlet) mennyisget! (C = 5,491012 1/m2, Ve = 0,02 m3)

5.) Egy ipari szrberendezsen, melynek a fellete 0,6 m2, 0,85 bar nyomsklnbsg mellett a kvetkez szrsi egyenletet kapjuk: y = 410000x +12200. A kzeg viszkozitsa 1,510-3 Pas. Hatrozza meg a szrsi llandt s az egyenrtk szrlettrfogatot! (C = 8,361012 1/m2, Ve = 0,0149 m3)

6.) Egy ipari szrberendezsen, melynek a fellete 0,8 m2, 0,95 bar nyomsklnbsg mellett a kvetkez szrsi egyenletet kapjuk: y = 52000x +1550. A kzeg viszkozitsa 1,410-3 Pas. Hatrozza meg a szrsi llandt s az egyenrtk szrlettrfogatot! (C = 2,261012 1/m2, Ve = 0,0149 m3) 41

6. ttel: Szmszerstse a centrifuglis sztvlaszts hatsossgt, adjon javaslatokat a klnbz centrifugatpusok alkalmazhatsgra! - A centrifugls fogalma, trvnyszersgei, lepts centrifuglis ertrben - A centrifuglis s gravitcis lepts sszehasonltsa, a jelzszm fogalma - A centrifugls kszlkei, a mellkelt brk felhasznlsval lept- s szrcentrifugk kialaktsa, felhasznlsi terletk az inga-, tnyros, szupercentrifuga mkdse - Centrifugk zemeltetse, baleset- s munkavdelmi elrsok

A centrifugls fogalma, trvnyszersgei, lepts centrifuglis ertrben A centrifugls olyan fizikai elvlaszt mvelet, melyet centrifuglis ertrben vgznk. Megvalsthat centrifuglis lepts s centrifuglis szrs. Az elvlaszts a fzisok srsgklnbsgn, ill. a rszecskk szemcsemret-klnbsgn alapszik. A centrifugban leped rszecskre hat a slyer, ami elhanyagolhat, a centrifuglis er, a felhajter s a kzegellenllsi er. A nagy fordulatszm miatt a centrifuglis er sokkal nagyobb, mint az ellene hat felhajter s kzegellenllsi er, ezrt az lepeds sokkal gyorsabb, mint gravitcis ertrben.

A centrifuglis s gravitcis lepts sszehasonltsa, a jelzszm fogalma

Gravitcis ertrben az lepeds sebessge:

=

18)(2 fsz

g

gdv

Centrifuglis ertrben:

=

18)(2 fszc

c

adv

pi

=

=

18)()2(

18)( 2222 fszfsz nRdRd

A centrifuga jelzszma:

ga

v

vj cg

c==

gnR

gR 22 )2(

=

=

pi

Ahol: d - szemcsetmr [m] sz - szemcse srsge [kg/m3] f - folyadk srsge [kg/m3] - folyadk dinamikai viszkozitsa [Pas] g - nehzsgi gyorsuls [9,81 m/s2] ac - centrifuglis gyorsuls (R2) [m/s2] R - a centrifuga dobjnak sugara [m]

- a dob szgsebessge (2n) [1/s] n - a dob fordulatszma [1/s]

A jelzszm a centrifuga hatkonysgra jellemz rtk, mely megmutatja, hogy hnyszor gyorsabb az elvlaszts a centrifugban, mint a gravitcis ertrben. Ha j < 5000, akkor norml centrifugrl, ha j > 5000, akkor gyors(szuper-) centrifugrl beszlnk.

A centrifugls kszlkei A centrifugk a bennk elvgzett mvelet szerint lehetnek: - szrcentrifugk folyadk-szilrd rendszer (szuszpenzi) elvlasztsra - leptcentrifugk szuszpenzi elvlasztsra, ha a szilrdanyag-tartalom csekly - szepartorcentrifugk folyadk-folyadk rendszer (emulzi) elvlasztsra (emulzibont centrifugk) - szrtcentrifugk csapadkok s kristlyok vztelentsre (elszrtsra)

A centrifugk zemmdjukat tekintve lehetnek szakaszosak s folyamatosak. A forgstengelyk elhelyezkedse szerint lehetnek vzszintes s fggleges tengelyek.

42

Ingacentrifuga (mellklet) A legegyszerbb s legltalnosabban hasznlt centrifuga tpus az ingacentrifuga. A hz hrom ponton csuklsan van rgztve, hogy kikszblje a kiegyenslyozatlansg kros hatsait. Jelzszma 200 600 kztt van. Szrsre hasznljk, de telikpenyes vltozatban emulzibontshoz is alkalmazhat. Ilyenkor a forgdobon (kpenyen) nincsenek lyukak (perforci). Szakaszos zem. Mkdse: A fedl felemelse utn teszik bele a szrend anyagot (a forgdob ilyenkor ll). A fedl zrsa utn felprgetik a dobot. A folyadk (szrlet) a perforlt dobon tramlik, mg az iszap a dob bels

falra tapad. Lellts utn a dobot rtik. Fggcentrifuga (mellklet)

Szakaszos zem szrcentrifuga. A tlts lass forgs kzben trtnik. Jelzszma 900. Az iszap rtse a zrkp felhzsa utn, alul trtnik. Fleg a cukoriparban hasznljk.

Tnyros centrifuga (szepartor) (mellklet) Mkdse: A dob belsejben vkony lemezekbl kszlt kpos betteket (tnyrokat) helyeznek el kb. 1 mm tvolsgra egymstl. A tnyrok szma 40 100 db. A tnyrok kz az emulzit a tnyrokon lv lyukakon keresztl vezetik be. A tnyrok kztt lv kis tvolsg, rvid lepedsi thosszt, ennlfogva gyors elvlasztst biztost. A nagyobb srsg folyadk a forgdob falhoz kzelebb, mg a kisebb srsg beljebb helyezkedik el. A sztvlt folyadkokat az llhz klnbz rszein vezetik el. ltalban emulzibontshoz alkalmazzk, ilyenkor folyamatos zem. Pldul vz olajmentestsre hasznljk. 1 2 % szilrdanyag tartalm szuszpenzik elvlaszt-shoz is alkalmazhat, szakaszos zemben. Ilyenkor centrifugls utn a szilrd szemcsket kifjjk a tnyrok kzl. Jelzszma 5000 10 000 kztt van.

43

Szuper centrifuga (mellklet) Folyamatos zem, emulzibont centrifuga. A kis tmr (4 15 cm) s nagy hossz miatt csves centrifugnak is nevezik. Jelzszma 40 000 50 000 kztt van. Mkdse: Az emulzit alul tplljk be, ahol a forgtrcsnak tkzik. A forgtrcsa az emulzit egyenletesen sztoszlatja s felgyorstja a forgrsz sebessgre. Mikzben az anyag a forgrsz hosszban vgigramlik, megtrtnik a sztvls. A nagyobb srsg folyadk a forgrsz falhoz kzelebb, mg a kisebb srsg beljebb helyezkedik el. A sztvlt folyadkokat az llhz klnbz rszein vezetik el. Szakaszos zemben alkalmas, kis szilrdanyag tartalm szuszpenzi elvlasztsra is. Ilyenkor a szilrd anyag a forgrsz bels falra rakdik. Amikor tele lesz, akkor a forgrszt resre cserlik ki.

Dugattys centrifuga (mellklet) Folyamatos zem szrcentrifuga. Nagy szilrdanyag tartalm zagyoknl alkalmazzk. Tlts zemi fordulatszmon trtnik. Az iszapot a dugatty segtsgvel toljk ki, percenknt 10 15-szr. Az iszapot, ha szksges mossk is. Ilyenkor a szrletet s a mosfolyadkot az llhz klnbz rszein vezetik el. Jelzszma alapjn normlcentrifuga.

44

Centrifugk zemeltetse, baleset- s munkavdelmi elrsok A centrifugk veszlyes zem berendezsek, ezrt csak szakkpzett dolgozk kezelhetik vdruha, vdfelszerels hasznlata mellett! Veszlyforrsok:

- nagy sebessggel forg tmeg, - kirpl anyag, - tlterhels, - nincs kellen kiegyenltve, - nincs kellen rgztve, - biztonsgtechnikja nem mkdik, - veszlyes anyagok.

A centrifuga hzt (vdkpenyt) zrhat fedllel s reteszelvel kell elltni! A reteszel nem engedi elindulni a dobot, ha nincs a fedl lezrva s rgztve. Mszakkezds eltt ellenrz vizsglatot kell vgezni. zembe helyezskor s fellvizsglat alkalmval prbaprgetst kell vgezni az zemi fordulatszmon. Mrgez, krnyezetre kros gzk esetn zrt rendszert kell alkalmazni. Tz- s robbansveszlyes anyag esetn nem szabad mechanikus fket alkalmazni. A villamos berendezsekre vonatkoz rintsvdelmi szablyokat be kell tartani. A biztonsgtechnikai berendezseket kiiktatni mg ideiglenesen sem szabad!

Feladatok centrifugls tmakrbl

1.) A.) Mit rtnk egy centrifuga jelzszma alatt? rja le a defincit s a kiszmtsnak kplett! B.) Szmolja ki a jelzszm rtkt, ha a centrifuga kzepes tmrje 160 mm, fordulatszma 4800 f/perc! (2060)

2.) 400 mm tmrj, 300 mm dobmagassg ingacentrifugban percenknt 900-as fordulatszmmal olyan vizes szuszpenzit le