Ideální kapalina. Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. » Kapaliny. » Plyny

Podobné dokumenty
Zachování hmoty Rovnice kontinuity. Ideální kapalina. Zachování energie Bernoulliho rovnice. Reálná kapalina - viskozita

Opakování Napětí. Opakování Základní pojmy silového působení. Opakování Vztah napětí a deformace. Opakování Vztah napětí a deformace

Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu

Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu

ší ší šířen ší ší ení Doprava kapalin - čerpadla Pístová čerpadla Zubová čerpadla Membránová čerpadla Šneková a peristaltická čerpadla

(elektrickým nebo spalovacím) nebo lidskou #9. pro velké tlaky a menší průtoky

KOMPRESORY F 1 F 2. F 3 V 1 p 1. V 2 p 2 V 3 p 3

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

2. DOPRAVA KAPALIN. h v. h s. Obr. 2.1 Doprava kapalin čerpadlem h S sací výška čerpadla, h V výtlačná výška čerpadla 2.1 HYDROSTATICKÁ ČERPADLA

3. Výroba stlačeného vzduchu - kompresory

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Teoretické otázky z hydromechaniky

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.2 k prezentaci Zdroje tlakového vzduchu

DOPRAVNÍ A ZDVIHACÍ STROJE

Tento dokument vznikl v rámci projektu Využití e-learningu k rozvoji klíčových kompetencí reg. č.: CZ.1.07/1.1.38/

Základy procesního inženýrství. Stroje na dopravu a stlačování vzdušniny

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

KOMPRESORY DMYCHADLA VENTILÁTORY

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

3. Výroba stlačeného vzduchu - kompresory

Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu. Zachování hmoty Rovnice kontinuity. Ideální kapalina. Reálná kapalina - viskozita

p V = n R T Při stlačování vkládáme do systému práci a tím se podle 1. věty termodynamické zvyšuje vnitřní energie systému U = q + w

LOPATKOVÉ STROJE LOPATKOVÉ STROJE

Popis výukového materiálu

6. Mechanika kapalin a plynů

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

1141 HYA (Hydraulika)

2. Hydromechanické procesy. Doprava kapalin.

VY_32_INOVACE_C hřídele na kinetickou a tlakovou energii kapaliny. Poháněny bývají nejčastěji elektromotorem.

MODERNÍ TECHNOLOGIE A DLOUHOLETÁ ZKUŠENOST

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

Koncept tryskového odstředivého hydromotoru

nafty protéká kruhovým potrubím o průměru d za jednu sekundu jestliže rychlost proudění nafty v potrubí je v. Jaký je hmotnostní průtok m τ

Tlak v kapalinách a plynech Vztlaková síla Prodění kapalin a plynů

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Transportní vývěvy. Mechanické vývěvy. 1. Pístová vývěva

Armatury. obecný ventil, obecný kohout slouží k regulaci či zastavení průtoku kapalin či tlakových plynů

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

RV, RK SIGMA PUMPY HRANICE A KOMPRESORY

Proudění Sborník článků z on-line pokračujícího zdroje Transformační technologie.

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

Olejové rotační lamelové vývěvy

ČERPADLA Ing. Ondřej ZAVILA, Ph.D.

Hydrodynamické mechanismy

Hydrodynamika. ustálené proudění. rychlost tekutiny se v žádném místě nemění. je statické vektorové pole

Míchání a homogenizace směsí Míchání je hydrodynamický proces, při kterém je různými způsoby vyvoláván vzájemný pohyb částic míchaného materiálu.

Přednáška 6. Vývěvy s pracovní komorou: pístové, s valivým pístem, olejové a suché rotační vývěvy, šroubové vývěvy.

Fyzika kapalin. Hydrostatický tlak. ρ. (6.1) Kapaliny zachovávají stálý objem, nemají stálý tvar, jsou velmi málo stlačitelné.

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

Doprava kapalin čerpadly

Hydromechanické procesy Obtékání těles

21. ROTAČNÍ LOPATKOVÉ STROJE 21. ROTARY PADDLE MACHINERIS

SEZNAM TÉMAT K ÚSTNÍ PROFILOVÉ ZKOUŠCE ZE STROJNICTVÍ

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

SPALOVACÍ MOTORY. - vznětové = samovznícením. - dvoudobé. - kapalinou. - dvouřadé s válci do V - vodorovné - ležaté. - vstřikové

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Příkon míchadla při míchání nenewtonské kapaliny

OKRUHY K MATURITNÍ ZKOUŠCE - STROJNICTVÍ

Teorie měření a regulace

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova Viskózní tok, turbulentní proudění, Poiseuillův zákon, Reynoldsovo číslo.

(mechanickou energii) působením na píst, lopatky turbíny nebo využitím reaktivní síly Používají se jako #3

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

Vývěvy. Air and Vacuum Components. 1_Lamelové 2_Pístové 3_Vodokružné.

Hydraulické mechanismy

Proudění ideální kapaliny

Hydrodynamika. Archimédův zákon Proudění tekutin Obtékání těles

CVIČENÍ č. 11 ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ POTRUBÍM

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Pístové spalovací motory-pevné části

1 Vlastnosti kapalin a plynů

Síla, vzájemné silové působení těles

VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

Proč funguje Clemův motor

7. Viskozita disperzních soustav

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro měření newtonovské.

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

Krevní oběh. Helena Uhrová

9. Úvod do hydrauliky

Monika Fialová VAKUOVÁ FYZIKA II. ZÍSKÁVÁNÍ NÍZKÝCH TLAKŮ

12. VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

Hydraulické mechanismy Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

Termomechanika 10. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Hydromechanické procesy Fyzikální vlastnosti tekutin

MAZACÍ SOUSTAVA MOTORU

REVERZAČNÍ TURBOKOMPRESOR

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Turbulence

Výsledný tvar obecné B rce je ve žlutém rámečku

ÚVOD DO PROBLEMATIKY TEKUTINOVÝCH MECHANISMŮ HYDROSTATICKÉ, PNEUMATICKÉ A HYDRODYNAMICKÉ

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

odstředivá čerpadla BN s motorovým blokem stav G/02

Ústav automobilního a dopravního inženýrství PODPORA CVIČENÍ. Ing. Jan Vančura Ústav automobilního a dopravního inženýrství FSI VUTBR

KATALOGOVÝ LIST KM VENTILÁTORY RADIÁLNÍ STŘEDOTLAKÉ Vydání: 12/10 RSM 1600 a 2000 Strana: 1 jednostranně sací Stran: 6

Transkript:

Tekutiny Charakteristika, proudění tekutin Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu» Kapaliny» rozpouštědla» kapalné API, lékové formy» disperze» Plyny» Vzduchotechnika» Sušení» Fluidní operace Ideální kapalina» Ideální kapalina je nestlačitelná, ale neexistují v ní smyková napětí ani deformace. 1

Zachování hmoty Rovnice kontinuity» Vteřinový objemový průtok Q kapaliny určitou proudovou trubicí se zachovává.» Je-li u nestlačitelných kapalin v jednom jejím místě průřez S 1 a v druhém S, platí : S 1 v 1 = Q 1 = Q = S v» U stlačitelných tekutin je konstantní průtok hmotnostní a platí : S 1 v 1 1 = S v Zachování energie Bernoulliho rovnice 1 P u z g konst» Rozměr J.m -3» u rychlost proudění» z výška» P tlak Reálná kapalina - viskozita» Dynamická viskozita, η [Pa.s] u y» τ tečné napětí» platí pro Newtonovské tekutiny pohyblivý povrch tekutina y τ u u y stacionární povrch

Typy viskozity» (éta) je dynamická viskozita» [] = kg.m -1.s -1 = N.m -.s = Pa.s» Starší jednotka Poise P=g.cm -1.s -1 =0,1 Pa.s» Často se používá viskozita vztažená na hustotu, tzv. kinematická viskozita» = / Vizkozity tekutin Látka Viskozita [Pa.s] Vzduch 10-5 Zkapalněný N 10-4 Voda 9 10-4 Olej 8 10 - Glycerin 1 10 0 Masťový základ 10 5 Nenewtonovské kapaliny τ Binghhamská Newtonovská Dilatantní du/dx 3

Nenewtonovské kapaliny» Zdánlivá viskozita může záviset také na době namáhání. Některé pseudoplastické a plastické systémy mají chování :» tixotropní u nichž viskozita s časem klesá Nenewtonovské kapaliny» Zdánlivá viskozita může záviset také na době namáhání.» Některé dilatantní systémy mají chování:» reopektické u nichž viskozita s časem roste Proudění viskózní kapaliny F t r F 1 F r p 1 p Směr pohybu tekutiny 4

Proudění viskózní kapaliny rovnováha sil» Tlakové síly» působí na podstavy» plášť síla způsobená třením okolních vrstev.» Pohybuje-li se válec rovnoměrně, musí být všechny síly na něj působící v rovnováze : du r ( p1 p) rl 0 dr 1 p du r dr l Proudění viskózní kapaliny v kulaté trubce» okrajová podmínka u(r) = 0 :» u stěny trubky je rychlost nulová u(r) r 1 p u( r; R) ( R r ) 4 l R u max u max 1 p ( R ) 4 l Poiseuillův zákon» Laminární tok potrubím 1 p u R 4 l u max Q 1 p R 4 l A uda p Q R 8 l R 0 4 r R R r rdr 1 p urdr 4 l 0 Hagen-Poiseuillova rovnice 5

Režim toku» Laminární» Turbulentní Hranice režimů proudění» Reynoldsovo kritérium ul ul Re» relace mezi setrvačnými a viskozitními toky hybnosti» Re < 300 laminární proudění» Re > 10 000 turbulentní proudění Teorie podobnosti» Pro turbulentní systémy je řešení Navier Stokesovy rovnice obtížné» Nutné experimentální studium systému» Možný přenos poznatků mezi podobnými systémy» Podobné systémy stejné hodnoty kritérií podobnosti 6

Kritéria podobnosti» Strouhalovo kritérium tu St L» t, u, L charakteristický čas, rychlost, velikost» Reynoldsovo kritérium ul ul Re» relace mezi setrvačnými a viskozitními toky hybnosti Kritéria podobnosti» Eulerovo kritérium p Eu u» relace mezi tlakovou a setrvačnou silou» Froudovo kritérium gl Fr u» relace mezi gravitačními a setrvačnými silami Disipace energie při proudění kapalin» Bernoulliho rovnice 1 u A, stř PA 1 zag u» u rychlost proudění» z výška» P tlak» E dis měrná dissipovaná energie l E dis f d» f frikční faktor B, stř u PB zbg E dis 7

Moodyho diagram Doprava kapalin - čerpadla» Hydrostatická (positive displacement)» přeměna práce na tlak v prvku čerpadla» pístová, lamelová, zubová, membránová, aj.» hlavní nevýhodou je pulsace» Hydrodynamická» přeměna práce na kinetickou energii, poté na tlak» axiální, radiální (odstředivá)» hlavní nevýhodou je kavitace Pístová čerpadla 8

Zubová čerpadla» Čerpání zvláštních tekutin» viskózní» abrazivní» s pevnými částicemi Membránová čerpadla» Membrána ovládána» pístem» stlačeným plynem» Mechanismus čerpadla oddělen od čerpané tekutiny» Odolnost vůči zvláštním médiům Šneková a peristaltická čerpadla 9

Hydrodynamická čerpadla Odstředivé Axiální Funkce odstředivého čerpadla Doprava plynů» Přetlaková» ventilátory (fans)» dmychadla (blowers)» kompresory (compressors)» Podtlaková» vývěvy (vacuum pump) 10

Ventilátory» Charakteristika» doprava většího množství plynů při malém přetlaku (0,1-0,11 MPa)» radiální (paprskový) ventilátor» dopravovaný plyn se sacím hrdlem přivádí na střed oběžného kola se zahnutými lopatkami. Odstředivou silou je vytlačován do spirální skříně a výtlačného hrdla, odkud vychází ven. Ventilátory» axiální (osový) ventilátor» oběžné kolo má tvar několikakřídlové vrtule.jeho rotací se vzduch pohybuje rovnoběžně s osou (používají se k odvětrávání místností) Dmychadla» Charakteristika» doprava plynů za středního tlaku (0,11-0,3 MPa).» Rootsovo dmychadlo (Roots blower)» podobné zubovému čerpadlu - ve skříni dmychadla se proti sobě otáčejí rotory, které jsou neustále ve vzájemném dotyku a současně přiléhají k vnitřním stěnám skříně a rozdělují jí na komory. Plyn se nasává do 1 komory mezi rotor a skříň a ve. komoře se vytlačuje. 11

Dmychadla» Lamelové dmýchadlo (sliding vane blower)» rotor má uložený ve válcové skříni s drážkami pro výsuvné lamely (destičky). Lamely mají mírný sklon, při otáčení rotoru jsou odstředivou silou přitlačovány k vnitřní straně válcové skříně a tím vytvářejí komůrky, jejich objem se směrem od sacího hrdla k výtlačnému snižuje a tím dochází ke stlačování plynu. Kompresory» Charakteristika» stroje k dopravě a stlačování plynů, které vyvíjejí tlak 0,3-100 MPa.» Při stlačování dochází ke zvyšování teploty a proto se musí chladit» Pístové kompresory» stlačují plyn vratným pohybem pístu ve válci.» mohou být dvou- a vícestupňové - stlačený plyn z předcházejícího stupně vstupuje vždy do dalšího válce o menším objemu. Kompresory» Rotační lopatkové turbokompresory» stlačují plyn pomocí rotujících oběžných lopatek.» radiální - mají stejný princip i konstrukci jako turbodmychadla, liší se vyšším počtem stupňů a vyšším tlakem a zmenšuje šířka a průměr oběžných kol.» axiální - Základ kompresoru je rotor s lopatkami, které vhánějí plyn přiváděný sacím hrdlem do neustále se zmenšujícího objemu, čímž se plyn stlačuje a vychází výtlačným hrdlem. 1

Kompresory» Šroubový kompresor» plyn se přivádí mezi šrouby, které do sebe zapadají. Každý má jiný počet závitů i otáček. Šrouby přiváděný plyn stlačují a vedou do výtlačného hrdla. Vývěvy» Charakteristika» zařízení, která vysávají plyn z uzavřeného prostoru, kde má vzniknout podtlak a nasátý plyn stlačují na tlak atmosférický» Pístové» připomínají pístové kompresory» Rotační» založeny na rotaci excentricky umístěného válce s lopatkami nebo výsuvnými lamelami. Vývěvy» Olejová rotační vývěva» rotační vývěva s vnitřní olejovou lázní» lepší těsnost» chlazení těla vývěvy olejem» Vodokružná vývěva» mezi excentrickým rotorem a vodním prstencem vytvářejí lopatky komůrky, které se od sacího otvoru nejdříve zvětšují (tím se plyn nasává), směrem k výtlačnému otvoru se zmenšují (plyn je vytlačován). 13

Vývěvy» Proudová vývěva» proud tlakové vody nebo páry se přivádí do trysky, kde zúžením průřezu prudce stoupne rychlost a tím poklesne tlak» vzniklým podtlakem se nasává dopravovaný plyn ze sací komory» směs nosného média a nasátého plynu přichází do difuzoru, kde se průtokový průřez zvolna rozšiřuje, tím se proud zpomaluje a jeho tlak vzrůstá Doprava kapalin čerpadlem» Bernoulliho rovnice 1 WA u A, stř PA 1 zag u B, stř» H C charakteristika potrubí» Potřebná pracovní výška čerpadla PB zbg E WA ub ua PB PA Edis HC zb za g g g g dis Charakteristika čerpadla H c hydrodynamické čerpadlo hydrostatické čerpadlo Q, m 3.s -1 14