Vysoké učéní technické v Brne
Fakulta chemická, Ústav chemie materiálu Fakulta strojního inženýrství, Ústav procesního a ekologického inženýrství
CHEMICKÉ
INžENÝRSTVí
I
Ing. Jan Richter, Prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., Ing. Tomáš Sverák, CSc. I
II
í
I
Brno 2004
,
29
PRílOHY
1. Tabulka vlastnosti vody a vodní páry na mezníkfivce 2. Tabulka vlastností vody a pfehfáté vodní páry 0,05 až 0,6 MPa 3. Tabulka vlastností vody a pfehfáté vodní páry 1,0 až 6,0 MPa 4. Oblast použití článkových čerpadel Sigma CVX
OBSAH pREDML uv A. 1
,
2
,
ÚVOD
3
t
1.1 SYSTEMATIcKÉ ROZDELENÍ ZÁKLADNÍCH OPERACÍ: 1.1.1 Mechanické operace. 1.1.2 Tepelné operace. """""""""'"'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 1.1.3 DifUzní operace.
2
ENERGETICKÁ
3
MATERIÁLOV
4 4 4
,
4
""""""''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
BILANCE
OTEVRENÉHO
Á A ENERGETICKÁ
SYSTÉMU
BILANCE
4
TOKU
TEKUTIN
6
3. l MATERIÁLOVÁBILANCETOKUTEKUTINY(ROVNICEKONTINUITYTOKU)
6
"""'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
3.2 ENERGETICKÁ BILANCE TOKU (BERNOULLIHO ROVNICE) 3.3 VÝTOK KAPALINY Z NÁDOBY S KONSTANTNÍ VÝŠKOU HLADINY 3.4 VÝTOK PLYNU ZE ZÁSOBNÍKU (ADIABATICKÉ PROUDENÍ)
7 10
II
""""""""''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
4
REÁLNÉ
KAPALINY.
CHARAKTER
TOKU.
ZTRÁTA
TLAKU TRENÍM
15
4.lIDEÁLNÍ A REÁLNÉKAPALINY 4.2 TOKOVÉ VLASTNOSTI REÁLNÝCH
KAP ALIN, NEWTONSKÉ A NENEWTONSKÉ
""""""""""""
4.2.1. Kapaliny bez časové závislosti.. """'"'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 4.2.2. Kapaliny s časovou závislostí. " 4.3 CHARAKTER TOKU 4.4 Zoo TA TLAKU TRENÍM. 5
TOK POTRUBÍM
NEKRUHOVÉHO
PRúREzu.
FILMOVÝ
15 15
KAP ALINY
,
16 17 18 19
...
TOK
24
5.1 GEOMETRICKÉ CHARAKTERISTIKY 5.2 ZOOTA TLAKU TfffiNÍM PRI TOKU NEKRUHOVÝM PRUREZEM 5.2.1 Laminární tok '''''' "'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
24 25
25
5.2.2 Turbulentní tok: 5.3
6
FILMOVÝ TOK.
26 "''''''''''''''''''''''''''
,
ZTRÁ TA TLAKU MÍSTNÍMI ODPORY.
29
t;
29
DÉLEK
30
6.1. VYJÁDRENÍ zoo TY TLAKU MÍsTNÍMI ODPORY POMocí SOUČINITELE TREN! 6.2. VYJÁDRBNÍ
27
ZTRÁTY TLAKU MÍsTNÍMI ODPORY POMOCÍ EKVIV ALENTNÍcH
218
Ij
7
DOPRAVA
.
KAP ALIN
32
7.1 DOPRAVA KAPALIN. CHARAKTERISTIKA POTRUBí. VÝKON ČERPADLA 7.2 HYDRO STATICKÁ ČERPADLA ( OBJEMOVÁ) 7.2.1 Pístová čerpadla ""'''''''''''' 7.2.2 Membránová čerpadla 7.2. 3 Rotační čerpadla 7.3 HYDRODYNAMICKÁ ČERPADLA "'"'''''''' 7. 3.1 Nízkotlaká
čerpadla
""""""'"
7.3.2 Stfedotlaká čerpadla (300 < Y < 3000JIkg) 7.3.2 Vysokotlaká čerpadla (Y> 3000 J/kg)
32 33 34 34 35
,
36
...,
36
""'"'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ,
42 42
""'"''''''''''''''''''''''
7.4 PROUDOVÁ ČERPADLA
43
7.5 POTRUBÍ
44
"""'"''''''''''''
7.5.1 Normalizace potrubí 7. 5. 2 Trub
ky
44
. . .. . . . . . . . . . . . . . .. .. .. .. .. . . . . .. .. . .. .. . . .. .. . . . .. . .. . .. .. . . . . . .. .. . . . . . . .. .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. . .. . . . . . . . . . . . .. . . .. .. .. . . . . . . . . . . . . . .. 45
7.5.3 Spoje potrubí 7. 5. 4 Potrubní 7.6 UTESŇOVÁNÍ
"'''''''''''''''''
, 46
armatury
'"'''''''''''''''''''' """"'"''''''''''''''''''''''''''''''''''
7. 6.1 Stlačované ucpávky... 7. 6. 2 Mechanické
"
ucpávky
TOK PORÉZNÍ 8.1 8.2 8.3 8.3
9
,.
""""""'''''''''''
"'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
55
CHARAKTERISTIKY pORÉzNÍ PREPÁŽKY ... ZTRÁTA TLAKU V NÁPLNÍ PRI TOKU JEN JEDNÉ TEKUTINY ZTRÁ TA TLAKU SMÁČENOU NÁPLNÍ ZTRÁTA TLAKU SMÁčENOU NÁPLNÍ
,
55 56 57 58
FIL TRACE
61 61 62 """""""""""""""'"
9.2.2 Filtrace pfi konstantnímtlaku (Ltp= konst) 9.2.3 Filtrace pfi konstantní rychlosti (u = konst.) 9.2.4 Vliv stlačitelnosti koláče 9.3 FIL TRAčNÍ CYKLUS 9.4 DRillIY FILTRAčNÍCH ZARíZENÍ 9.4.1
Filtrační
nuč
""""'"''''
62
"""""""""'"
"""
'"'''''''''''''''''' oo ''''''''''''
63 66 66 66 67
67
""'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
9.4.2 Listovéfiltry (vakuové)
67
"""'"''''''''''
9.4.3 Listové filtry (tlakové)
68
9.4.4 Kalolisy 9.4.5
52 53
PREP ÁŽKO U
9.1 ZÁKLADNÍ PREDSTAVY O PILTRACI 9.2 FILTRACE JAKO TOK pORÉzNÍ PREPÁŽK.OU 9.2.1 Bilanee filtrace. Základní rovnice filtrace.
""'"''''''''''
Kontinuální.filtry
'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
68
69
..
70
10.1 PÁD TUHÉ ČÁSTICE V TEKUTINE. ...
70
10
USAZOV ÁNÍ
10.1.1 Výpočet rychlosti usazování 10.1.2 Určení charakteru usazování podIe prumeru částic 10.1.3 Usazování nekulovitých částic 10.1.4 Rušené usazování 10.2 PRÚMYSLOVÉUSAZOVACÍNÁDRžE.
72 73 74 75 76
oo
""'"
Oo"""''''''''''''''''''''''
10.3
ZÁKON
POVRCHOVÉHO
ZA TÍžENÍ
... oo
"
10.4 HYDRAULICKÉ 'fRíDÉNÍ TUHÉ FÁZE 10.5 ZARíZENÍ NA HYDRAULICKÉ TIDDENÍ 11
51
""""'"''''''''''''''''''''''''''
7. 6. 3 Samotesnící ucpávky. 8
47 49
"
77
78 81
FL UID IZA CE 11.1 DRillIYFLUIDNÍCHVRSTEV
,.. .
82 AJEnCH CHARAKTERISTIKY 219
"""""""""""""""""""""""""""
82
11.2 TLAKovÁ ZTRÁTA PRI TOKU TEKUTINY FLUIDNÍ VRSTVOU: 12
83
USAZOV ÁNÍ V PL YNNÉ F ÁZI
86
12.1 POHYB ČÁSTICE V POLI ODSTREDIVÝCH
SIL.
,
12.2 ODDELovÁNÍ ČÁSTIC V CYKLÓNU
13
"...
86
87
,
MÍ CHÁNÍ V KAP ALNÉ FÁZI... 13.1 13.2
14
89
DRUHY PROUDENÍ PRI MÍcHÁNÍ V KAPALNÉ FÁZI PRÍKON MÍCHADLA """""'"'''''''''' "" ODSTREDOV Á NI
DOPRAVA 15.1
89
,
89
.
14.1 ÚVOD 14.2 TEoRIE ODsTREĎovÁNÍ 15
.,
tt
,
92
tt
..,
...92 93
"..
PLYNU
98
ÚVOD
o...
o"""",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15.2 DEFINICE A ROZDELENÍ KOMPRESORU 15.3 OBJEMOVÉ KOMPRESORY... 15.3.1 Pístové kompresory...
9S 98
,""'"'''0'''''
""''''''''''''''''
...
""'"
99 99
,
15.3.2 Rotačníkompresorya dmýchadla
104
"""''''''''''''''''''''''
15.3.3 Membránové kompresory
"
106
,
15.4 RYCHLOSTNÍ (ODSTREDIVÉ) KOMPRESORY 15.4.1 Charakteristika odstfedivého kompresoru 15.4.2 Konstrukce odstfedivých kompresoru 15.4.3 Chlazení dopravovaného plynu
106 107 108 .. 108
15.4.4 Srovnání pístových a odstfedivých kompresoru .
108
15.5 VENTILÁTORY.. 15.5.1 Radiální ventilátory
""'"'''''''''''''''''''''''''''' ..,
15.5.2 Osové (axiální) ventilátory
MECHANICKÉ
OPERACE
110
,.
15.6 PROUDOVÉ KOMPRESORY 15. 7 SKLADOVÁNÍ PLYNÚ 15.8 TLAKOVÉ NÁDOBY 15.8.1 Dozor nad bezpečností tlakových nádob 15.8.2 Technické požadavky na výstroj tlakových nádob stabilních 15.8.3 Revize tlakových nádob 15.8.4 Tlaková zkouška """"'"'''''''''''''''''''''''''''' 15.8.5 Pasport tlakové nádoby 16
109 109
,
V PEVNÉ
,
110 112 112 113 l 14 114 115 115
,
FÁZI
116
16.1 ÚVOD 16.2 VLASTNOSTI PARTIKULÁRNÍCH LÁTEK 16.3 TRÍDENÍ PARTIKULÁRNÍCH
116 ,
LÁTEK
118
16.4 ROZMELŇOVÁNÍ MATERIÁLU 16.4.1
Úvod.
122
,
,
""''''''''''''''''''''''''''
,
16.4.2 Rozdelení zafízení pro rozmelňování
122
...
122
,.
16. 4. 3 Stroje pro hrubé rozmelňování - drtiče Odrazové drtiče 16.4.4 Stroje pro jemné rozmelňování - mlýny 16.5 DOPRAVA SYľKÝCH MATERIÁLU NA KRÁTKÉ VZDÁLENOSTI
124 128 129 132
16.5.1 Gravitačnídopravníky Šnekové
,
dopravníky
"'"''''''''''''''''''''''
"""""""""""'"
16.5.4 Redlerovy dopravníky (" redlery ") ZÁKLADY
SDÍLENÍ
133
"
,... ,
16.5.5 Dopravníky korečkové - elevátory 17
132
,
16.5.2 Pásové dopravníky 16.5.3
117
...,..
TEPLA
~ 220
134 135 135 137
.
17.1 ÚVOD. SDÍLENÍ TEPLA JAKO PRENOSOVÝ JEV 17.2 KLASIFIKACE PRENOSOVÝCH JEVÚ 17.2.1 Prenos hybnosti
'"''''''''''''''''''''''
17.2.2 Prenos tepelné energie (sdíleni tepla) 17. 2. 3 Prenos hmoty (sdileni hmoty, difúze) 17.3
RYCHLosTNí
138 138
""'"''''
ROVNICE
""""""'''""
"'"''
17. 3.1 Bilance 18
137 137 137
""""""'"
""""'"
138
"'"''''''''''
""""""'"
139
PRENOS TEPLA VEDENÍM
141
18.1 ÚVOD 18.2 FOlJRIERÚVZÁKON 18.3 ROVNICEVEDENÍTEPLA 18.3.1 Zjednodušené tvary obecné rovnice vedeni tepla: 19
REŠENÍ ROVNICE
VEDENÍ TEPLA. OKRAJOVÉ
141 141 142 144 146
PODMÍNKY
19.1 DEFINICE OKRAJOVÝCH PODMÍNEK "'"''''''''
19.2 REALIZACEOKRAJOvÝCHPODMÍNEK... 20
USTÁLENÉ
JEDNOROZMERNÉ
146
'"''''
147
VEDENÍ TEPLA
148 20.1 USTÁLENÉVEDENÍTEPLAROVINNOU.STENOU 148 20.1.1 Ustálené vedeni tepla v neohraničené desce pN okrajové podmince l druhu na obou stranách. 148 20.1.2 Ustálené vedeni tepla složenou rovinnou stenoupN okrajové podmince 1 druhu 148 20.1.3 Ustálené vedeni tepla složenou stenoupfi okrajové podmince III druhu 150 20.2 USTÁLENÉVEDENÍTEPLAvÁLcovou STENOU '"'''''''' 151 20.2.1 Ustálené vedeni tepla složenou válcovou stenoupN okrajové podmince l druhu 152 20.2.2 Ustálené vedeni tepla složenou válcovou stenoupri okrajové podmince III druhu 153
21
PRES TUP TEPLA 21.1
156
ÚVOD
"""""'"
"'" 21.2 PRESTUP TEPLA PRI VOLNÉ KONVEKCI 21.3 PRESTUP TEPLA PRI NUCENÉ KONVEKCI.
156
156 "'''' 159
21.3.1 Nucené turbulentniproudeni trubkou 21.3.2 Nucené laminárni proudeni trubkou. "'" oblasti """"" 21.3.3 Nucené proudeni trubkou v prechodové 21.3.4 Nucené proudeni zakfivenou trubkou (v trubkovémhadu) 21.4 PRESTUPTEPLAPRIZMENESKUPENSTVÍTEKUTINY 21.4.1 Prestup tepla pri kondenzaci par
159 160 161 161 161 162
21.4.2 Prestup teplapN varu kapalin
164
"""'"
22
PRENOS TEPLA RADIACÍ
"""
167
o
22.1 ABSOLUTNE čERNÉ TELESO 22.2 ŠEDÁ TELESA 23
PROSTUP 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5
TEPLA
167 168
...
23.6 VÝPOČET KONCOVÉ TEPLOTY.
VÝMENÍKY
TEPLA
"''''''''''''''''''''''''
170 170 170 171 173
"""''''''''''
23.7 VÝMENÍKY SE SMÍŠENÝMVEDENÍMPROUDÚ 24
o.o.170
ÚVOD SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA ZÁKLADNÍ TEPELNÁ BILANCE VÝMENÍKU (BILANČNÍ ROVNICE) ROVNICE PRENOSU TEPLA. STREDNÍ TEPLoTNí ROZDÍL PRÚBEH TEPLOTNÍHO ROZDÍLU TEKUTIN VE VÝMENÍKU
o
175 178
""""""""
'"'''''''''' o. o
24.1 ÚVOD 24.2 ROZDELENÍVÝMENÍKÚTEPLA 24.2.1 Rekuperačni nebo regeneračni výmenikytepla 221
"""""""""
181
o
.
181 181 181
24.2.2 Výmeníkys jednofázovým nebo dvoufázovýmproudenímpracovních látek 24.3 TYPy VÝMENÍKÚTEPLA 24.3.1 Kotlové výmeníky """""'" 24.3.2 Výmeníkyse svazkem trubek v plášti (trubkové výmeníky) 24.3.3 Výmeníky typu" trubka v trubce « 24.5 ZANÁŠENÍ PLOCH vÝMENY TEPLA (FOULING) 25
NEUST ÁLENÉ
VEDENÍ
182 183 183 185 185
"''''''''''''
.TEPLA
"""'"''
25.1 OKRAJovÁ PODMÍNKA l. DRUlIU 25.2 URČENí MNOŽSTVÍ AKUMULOVANÉHO TEPLA Q 25.2 OKRAJOVÁ POD11ÍNKA III. DRUlIU. 25.4
DIFERENČNí
REŠENí ROVNICE VEDENÍ TEPLA.
26
P ARNÍ T ABULKY
202
"""""'"
202 203 205
A DIAGRAMY
26.1 ÚVOD
"""""""""'"
26.2 ZPÚSOBY PREZENTACE TERMODYNAMICKÝcH
DAT PRO SOUSTAVU VODA
- VODNÍ
205
PÁRA
26.2.1 Tabulky termodynamických vlastnosti vody a vodní páry na mezni kfivce 26.2.2 Tabulky termodynamických vlastnosti vody a pfehfáté vodní páry 26.2.3 Parní diagramy "'"'''''''''''''' 26.3 STAVOVÉ ZMENY, KTERÉ JE MOŽNO SLEOOVAT V ENTROPICKÝCH DIAGRAMECH 26.4 CYKLICKÉ DEJE (TEPELNÉ OBEHY) 27
190 194 196
"""'"''''''''''''''
25.4.1 Grafická metoda Schmidtova.. 25.4.2 Konstrukce okrajového bodu
205
205 205
"""""""'"
207 208 209
ODPARKY
210 210
27.1 ÚVOD. KONCEPCE uspoRÁ.DÁNí ODPAROVACÍCH SOUSTAV 27.2 MATERIÁLOV Á A TEPELNÁ BILANCE ODPARKY 27.3 DRUHY ODPAREK A JEJICH VNITkNÍ uSPoRÁ.DÁNÍ
211
,
''''''''''''''''''''''''''
215
27.3.1 Odparka s vodorovnými trubkami 27. 3.2 Stojatá odparka s vnitfni topnousoustavou a centrálni cirkulačni troubou 27. 3.3 Odparka s vertikáiní vysunutoutopnousoustavou 27. 3. 4 Odparka se vzlinajicimfilmem. 28
LITERA
29
PRíLOHY 1. 2. 3. 4.
186 188
""''''''''''''''''''''''''''''''''''
"""""""""
"'"''''''''
TURA
215 215 215 ...
216 217
TABULKA VLASTNOSTI VODY A VODNÍ PÁRY NA MEZNÍ KRrVCE TABULKA VLASTNOSTÍ VODY A PREHRÁTÉ VODNí PÁRY 0,05 AŽ 0,6 MPA TABULKA VLASTNOSTÍ VODY A PREHRÁTÉ VODNí PÁRY 1,0 AŽ 6,0 MPA OBLAST pOUžITÍ ČLÁNKOVÝCH ČERPADEL SIGMA CVX
. 222
218 218 218 218 218
