Fluidumok (folyadékok) keverése

Az előadások a következő témára: "Fluidumok (folyadékok) keverése"— Előadás másolata:

1 Fluidumok (folyadékok) keverése
Célja: Homogén rendszerek (oldatok), emulziók, szuszpenziók előállítása; anyag- és hőátadás intenzifikálása. Általában turbulens áramlás elégíti ki a „jó keverés” követelményeit

2 A keverés módjai a, mechanikus: keverő elem mozgása, forgása kever,
b, statikus: áramlással kever (turbulencia), c, pneumatikus: levegővel vagy inert gázzal kever, d, egyéb: pl. szivattyúval, injektorral, folyadéksugárral.

3 Főbb keverőtípusok 1. Mechanikus
Síklapátos keverők (lap-, karos-, többkaros-, horgony-, ujjkeverő) A legegyszerűbbek, általában kisebb fordulatszámúak. Közegáramlás: örvénylő

4 Propellerkeverők (hajócsavar alakú lapátok)
Nagy fordulatszámon hatásosak. Nagy folyadéktömegek esetén. Közegáramlás: axiális

5 Turbinakeverők (a vízturbinák kerekéhez hasonló)
A teljes térfogatban intenzív keverés érhető el. Közegáramlás: radiális Vibrációs keverők Intenzív keverés, kis teljesítményfelvétel.

6 3. Gázdiszpergálás és pneumatikus keverés: mamutszivattyú hatás
2. Statikus Beépített terelőlemezek között ütköznek a részáramok. Főleg viszkózus folyadékok keverésére. 3. Gázdiszpergálás és pneumatikus keverés: mamutszivattyú hatás

7 4. Egyéb Szivattyús Folyadéksugaras
Injektoros (elve ld. sugárszivattyú)

8 Szabványos rajzok, jelképek
propellerkeverő turbinakeverő horgonykeverő Keverőberendezés általános jelképe tárcsás keverő

9 Szűrés Fogalma: nyomáskülönbség, mint hajtóerő hatására végbemenő, mechanikai szétválasztó művelet. Itt szuszpenziók (zagyok) szűrésével foglalkozunk. Felhasználás: tisztítás, elválasztás (steril szűrés, molekulaszűrés). Felületi szűrés: a leválasztott részecskék nem hatolnak a szűrőközeg belsejébe, hanem annak felületén összefüggő réteget alkotnak, mely a továbbiakban szintén szűrőként viselkedik. Mélységi szűrés: a részecskék a szűrőközeg belsejébe hatolnak, és ott a részecskéknél nagyobb méretű csatornákban, üregekben a tehetetlenségi és felületi erők hatására, kiválnak lerakódnak.

10 Áramlás kapillárison keresztül
Hagen-Poiseaille törvény ( , lamináris áramlás) Dp: nyomáskülönbség h: viszkozitás V : átáramlott térfogat t : idő l : kapilláris magassága r : kapilláris sugara

11 Darcy (1856, a víz homokrétegen keresztül kialakuló
szűrési sebessége): (H-P analógiájára) Dp: nyomáskülönbség h: viszkozitás V : átáramlott térfogat t : idő l : szűrőréteg vastagsága K : szűrő áteresztő képessége F : szűrőfelület szűrőréteg = szűrőlepény + szűrőközeg: a lepény vastagsága függ az átfolyt szűrlettérfogattól és a felülettől: lsz-re is felírható ugyanez, mintha az is lepény lenne: V’: hipotetikus szűrlettérfogat

12 behelyettesítve: legyen c: szűrési állandó akkor szeparálva integrálva

13 Melyből az adott V szűrlettérfogat átáramlásához szükséges idő kiszámítható:
Szűrési állandók meghatározása:

14 A legelterjedtebb szűrőtípusok
1. Homok- vagy kavicságyszűrő (szivárgó vízszűrő) Mélységi szűrés, kis szűrősebesség.

15 2. Gyorsszűrő (víz) Mélységi szűrés, szivattyúval nyomják át a szűrőrétegen (homok) a vízáramot. Mosás: szűrt víz és levegő alulról felfelé áramoltatása.

16 3. Szívó nuccs Vákuummal működő szűrőkád. A szűrőréteg alatti teret vákuumszivattyúval megszívják. Szilárd, porózus szűrőréteg (pl. máztalan porcelán). 4. Nyomó nuccs Hasonló az előzőhöz. Nagyobb nyomáskülönbség (2-6 bar)

17 5. Szűrőhüvelyes (gyertyás szűrő)
A teljesítmény a szűrőfelület növelésével fokozható. Szűrőszövet: szálas anyagokból szövéssel, nemezeléssel (fém, műanyag, vászon, papír, üvegszál)

18 6. Táskás szűrők Perforált csőből készített keretre szűrőszövetből készített táskát húznak. Szívó, ill. nyomó kivitel. (100 m2, 2-4 bar)

19

20 7. Szűrőprések A legnehezebb szűrési feladatokra. (100 m2, bar)

21 A legelterjedtebb folyamatos üzemű szűrő. (Akár 40 m2; 0,1-3/perc)
8. Szalagszűrő (vákuum) Folyamatos üzemű. Egy szűrőelem 9. Dobszűrő (vákuum) A legelterjedtebb folyamatos üzemű szűrő. (Akár 40 m2; 0,1-3/perc)

22

23 10. Szűrőcentrifugák Függőleges tengelyű (mint a ruhacentrifuga) Hajtóerő Centrifugális gyorsulás: Nehézségi gyorsulás: Centrifugális erő: Nehézségi erő: Centrifuga jelzőszáma:

24 Hiperszűrés – megfordított ozmózis
Ozmózisnyomás: ill. ha ionokról van szó: ahol: - oldott mólok száma - térfogat ionok száma: - disszociáció foka ozmózis hiperszűrés

25 Szűrés csoportosítása a szűrést végző erők alapján:
gravitációs szűrők nyomószűrők Dpmax = 100*104 Pa vákuumszűrők Dpmax = 9*104 Pa centrifugális szűrők Dpmax = 5000*104 Pa Szűrők szabványos jelképei: Dobszűrő: a dob belseje vákuumban van, lassan forog Szalagos: végtelenített hevederes szállítóberendezés Homok- vagy kavicságyszűrő Vákuumszűrő (nuccs) Nyomószűrő (nuccs)

26 Gyertyás vagy táskás szűrő
Keretes szűrőprés Dobszűrő (vákuum) Szalagos szűrő (vákuum) Szűrő általános jelképe