Zagadnienia do egzaminu- opracowanie, Biotechnologia PWR, Semestr 3, Inżynieria Chemiczna - wykład (Noworyta), ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Zagadnienia na egzamin z Inżynierii Chemicznej z opracowaniem.1. Proces okresowy, proces ciągły:Proces– z definicji ma początek i koniec dla procesu okresowego czas jest jednoznacznieokreślonyProces okresowy– zaczyna się i kończy (Np. nasze życie) jest procesem nieustalonymProces ciągły– trwa non stop (płynięcie rzeki) może być ustalony lub nieustalony (np.jezioro retencyjne)2. Stan ustalony, stan nieustalony:Stan (proces) ustalony– parametry procesu nie ulegają zmianie –> pochodna po czasie = 0Np. dla przepływu ustalonego prędkość jest funkcją miejsca a nie czasu.Przepływ ustalony – zwyczajny przepływ np. pompowanie.Stan (proces) nieustalony– przynajmniej jeden parametr procesu ulega zmianieNp. dla przepływu nieustalonego (np. wypływ cieczy ze zbiornika) prędkość jest funkcjąmiejsca i czasu. (pochodna po czasie 0)Występuje akumulacja albo ubytek masy w czasie.W stanie ustalonym strumień masy dopływającej = strumieniowi masy wypływającej -prawo ciągłości strugi (m1m2)3. Rodzaje przepływów:Przepływ ustalony – prędkość jest funkcją miejsca, a nie czasu.Przepływ nieustalony – prędkość jest funkcją miejsca oraz czasuPrzepływ Laminarny (warstwowy) – przy małych prędkościach elementy cieczy:Poruszają się po torach prostych, równoległych do osi rurociąguNie zmieniają prędkości ani kierunku przepływuNie zmieniają swojego położenia w przekroju poprzecznymProfil prędkości jest paraboliczny(największą prędkość ma struga w osi rurociągu, najmniejszą-płynąca w pierścieniu przyściankach rurociągu)Przepływ Turbulentny (burzliwy) – elementy cieczy:Zmieniają prędkość i kierunekZmieniają swoje położenie w przekroju poprzecznymCiecz idealna, lepkość=0 , płynęłaby równolegle (brak siły tarcia)O rodzaju przepływu decyduje liczba Reynoldsa (Re)1Re<2100 przepływ laminarny2100<Re<10 000 przepływ nieokreślony10 000 Re przepływ zdecydowanie turbulentny4. Liczna Reynoldsa, definicja, znaczenie w zagadnieniach inżynierii chemicznej:w dw dw dwmdRe- lepkość-lepkość kinematycznaw-prędkośćwmw-prędkość masowaLiczba Re jestMODUŁEM PODOBIEŃSTWA HYDRODYNAMICZNEGO– dwaprzepływy dla różnych układów są hydrodynamicznie podobne, gdy ich liczby Re sąpodobne. Mają podobny obraz przepływu.Reynolds ustalił, że zależy od średnicy rury wewnętrznej (d), średniej prędkości przepływu(w) i lepkości kinematycznej ( )Granicą jestRekr2300, ale zmiana charakteru przepływu nie zawsze występuje wyraźnie,Re<2100przepływ laminarny2100<Re<10 000przepływ nieokreślony10 000 Reprzepływ turbulentnyZnającRekrmożna obliczyć krytyczną wartość prędkości płynuwkrdLiczba Re przedstawia ponadto stosunek sił bezwładności do sił lepkości przepłuwającegoFbwdprzez rurę płynu:ReF5. Prawo ciągłości strugi:W stanie ustalonym strumień masy dopływającej jest równy strumieniowi masywypływającej.m1m2A1w1 1A2w2 2A2w2jeśli ciecz jest nieściśliwa to:12więc:A1w1A1w1A5w5RekrA2w2A3w3m1m2m3m4A5w5m52A1w11A2w22A3w33A4w44A5w556. Rodzaje ciśnień, prawo Bernoulliego:Prawo Bernoulliego:hg- wysokość geodezyjna położeniapstw2ghgconstwszystko w tym równaniu ma wymiar pracy właściwej2(odniesionej do jednostki masy)Dla cieczy idealnej: (powyższe równanie /g)hgpstgw22gconsthgwysokośćgeodezyjnapołożeniahstwysokośćciśnieniastatycznegohdynwysokość(dynamiczna)hghsthdynconst- drugi zapis prawa Bernoulliego.Prawo Bernoulliego – dla płynów idealnych – suma 3 ciśnień jest stała.ghgw22pstw22const/g hgpstconst- trzeci zapis tego prawa.pgciśnieniehydrostatyczne(geometryczne)związane zwysokościąpstciśnieniestatycznepdynRodzaje ciśnieńciśnieniedynamicznezwiązane zprzepływem,ruchemzawszewystępuje37. Rola ciśnienia dynamicznego przy rozpatrywaniu przepływów.W trakcie przepływu cieczy występują nieodwracalne zmiany energetyczne. Energiazamieniana jest na skutek tarcia (tarcie międzycząsteczkowe oraz tarcie na granicy ciecz-ściana przewodu) na ciepło.Dlatego należy zmodyfikować równanie Bernouliego, które wyraża zależność dla cieczyidealnej (pozbawionej tarcia) o tą właśnie stratę energii.ghg1hg1pg1pst11w122hdyn1pdyn1ghg2hg2pg2pst2122w22er(1hr(12)hst1pst1hst2pst2hdyn2pdyn22)prDoświadczalnie wykazano, że spadek ciśnieniaprzależy od ciśnienia dynamicznego cieczyoraz współczynnika oporuw2równanie to może być stosowane dla płynów ściśliwychpr2tylko gdypr10kPaDoświadczalnie zbadano także, że dla prostych odcinków rur:- współczynnik dla rur prostych, zależy odlburzliwości przepływu.dSpadek ciśnienia na odcinkach prostych rur można przedstawić równaniem Darcy’ego-Weisbacha:l w2prd2Współczynnik oporu jest funkcją liczby ReDla przepływu laminarnego:aa- stała zależna id kształtu przekroju rury, dla koła a =64 zatemRe64Re1 – Laminarny (prosta)2 – BurzliwyRe48. Opory przepływów, równania:Opory przepływu =straty ciśnienia.(pr)Dla rur prostychprOpory miejscowe (dla nie-prostych rur)w1w2ldw22Łagodna zmiana przekrojuw1A1w2A22Skokowa zmiana przekrojuA1 2pr(1)w12A22pr(w122w2)w1A1AeNajmniejszyprzekrójprzepływuw2A2Skokowa zmiana przekrojuA2pr(21)2w2Ae2Opory lokalne:Zagięcia w rurociągachZmiany średnicy w rurociągachZwinięcia ruryZwężki, zaworyKażde zaburzenie strugi powoduje opór miejscowypmpmw22gdzie:- odczytuje się z tablic.9. Budowa i działanie zaworów:Zawory:Grzybkowy (normalny)Grzybek z uszczelkąSpecjalnyoOdcinający(zaporowy) – jak we wkraplaczu – leci albo nie.5 [ Pobierz całość w formacie PDF ]