Литература -->  Катафорез - движение частиц 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

откачек при постоянных расходах и qy,ii соответственных понил-сений В-яВ из ф-лы:

\qj - Wn - у *

Графич. метод состоит в том, что на оси абсцисс (фиг. 19) откладывают значения т = 1\ 1,25; 1,5; 1,75; 2, а на оси ординат-значения 6 и е, получаемые из выражений:

где q и 2-секундные расходы К. при двух откачках, Н и у-илюют прежние значения. Полученные точки д.тя 6 и е соединяют плав ными кривыми, пересечение которых, будучи спроектировапо на ось абсцисс, дает искомое значение т. В случае артезианских вод или мощного грунтового потока дебит К. определяется по формуле:

где S-произвольное понилсение, при к-ром желают определить дебит К., -понижение при откачке воды пз артезианского К. в размере qy,m-коэф., определяемый по формуле:

т == -,--

Значения т

Фиг. 19.

где 9i и 2 - секундные расходы пробных откачек из артезианского К. и соответствую щие этим откачкам понижения уровня iSj и iSa. Определение дебита К. из условий упрощенных предположений (уровень водоносного горизонта и дно горизонтальны, порода однородна ИТ. п.) м. б. применено и для более сложного случая, когда уровень воды и дно не горизонтальны. В таком случае несимметричное расположение воронок и неодинаковый приток воды но направлению уклона взаимно компенсируются, и выводы для простейшего случая м. б. распространены без большой погрешности на более сложные случаи. Вообще же следует считать, из практическ. соображений, более детальные теоретические выводы излишними (А. А. Су-рин), так как неоднородность грунта и неправильность профиля водоносных слоев и дна в итоге все уточнения сводят на-нет. Указанные выше ф-лы являются также неприменимыми в случае обособленных водоносных жил, как это обычно наблюдается в трещиноватых горных породах и известняке. Дебит К. в таких случаях определяется по ф-ле:

q = nV~& ,

где п-удельн. дебит К. ,8-понижение горизонта воды в К., соответствующее дебиту q.

Лит.: Вельский А. В., С.-х. гидротехника, Краткий практич. курс, 3 изд., л., 1926; Гущин Н. И., Водоснабжение г. Москвы, Москва, 1926; Синельников Н. П., Сельское водоснабяение. Колодцы, 2издшие, М., 1926; Практач. руководство к устройству рытых колодцев, М., 1927; К а й к о в М., Бурение на воду и устройство трубчатых колодцев, М., 1926; Семихатов А., Артезианские и глубокие грунтовые воды Европ. части СССР, М., 1925; Скорняков Е. е.. Водоснабжение в сельско.м хозяйстве, М., 1924; его е, Крестьянское водо-

снабжение, М., 1925; Сурин А. А., Водоснабже-нпе, ч. 1-Вода и водосборные сооружения, л., 1926; Калабугин А. Я., Инструкция для производства работ по устройству и ремонту шахтных колодцев, Москва, 1929; С п а р р О Р. П., Пособие для сельского водоснабжения, Москва, 1927; Heine-m а п п А., Leitfaden und Normal-Entwtirfe fiir die Aufstellung u. Ausfuhrung von Wasserleitungsprojek-ten, Berlin, 1922. E. Скорняков и A. Калабугин.

НОЛОКОЛВОДОЛАЗНЫЙ, открытый снизу, опускаемый в воду сосуд, дающий возможность человеку производить работы под водой. Современные К. в. бывают двух типов: простые и с воздушным шлюзом.

Простой К. в. представляет собою стальнох! ящик без дна, высотой около 2 м, размерами в плане до 5,2x3,15 м и весом до 35 m (фиг. 1). Такой К. в. подвешивается на цепях к крюку крана, слулсащего для подъема, спуска и перемещепия колокола. Воздух подается в К. в. по резиновому шлангу компрессором. В месте прикрепления шланга к потолку колокола находится


о о &;>-имюминаторы oj

Шлюз Рым

~по(1ножка

Рабочая камера

Фиг. 1.

Фиг. 2.

специальный клапан, предохраняющий находящийся в водолазном колоколе воздух от утечки в случае обрыва шланга. Внутри К. в. имеются откидные скамьи для сидения рабочих при перемещении колокола краном; на потолке укреплены электрич. ламны-постоянные и переносные, а в боковых стенках иногда имеются застекленные иллюминаторы. Связь рабочих, находящихся в К. в., с поверхностью осуществляется телефоном, кабель которого, как и кабель освещения, проходит в потолке колокола через воздухонепроницаемый ввод. Эти кабели по всей своей длине подвязаны к воздухопроводному шлангу.

К. в. с воздушным шлюзом состоит из рабочей камеры такого же устройства, как и в простом К.в.,и шахтенной трубы диаметром 0,8-1-1,0ж, идущей от потолка рабочей камеры и возвышающейся несколько над поверхностью воды при наибольшем погружении колокола (фиг. 2).Часть трубы длиною около 2 ж, непосредственно над потолком колокола, ограниченная двумя открывающимися вниз крышками, образует шлюз, допускающий вход и выход из рабочей камеры отдельных рабочих без подъема самого К. в. наверх. В рабочую камеру.; этих К. в. сжатый воздух подается по железным трубам, укрепленным снаружи на шахте. Крышки шлюза имеют приспособления в виде клиновых засовов или рукоятей, Д.ЯЯ предупреждения внезапного открытия крышек при выравненном давлении.

К. в. применяется при работах по устройству подводной кладки, выравниванию ка-



менной наброски, удалению камней и т. п. Главным недостатком К. в. является необ-хо,цимость отсутствия волнения нри работе. В Дуврском порту, где широко велись работы с К. в., их защишали от волны ряжевыми стенками. К. в. простого типа применялись в последние годы нри расширении порта Фолькстон (Англия). К. в. со шлюзом да морских работах часто применяются с установкой их на сиециальн. судне, в днише которого имеется люк для спуска и подъема колокола.Такое судно имеется в Гибралтарском порту. У нас К. в. со шлюзом недавно был применен при восстановлении быков жел.-дор. моста через р. Днепр у Речицы и на Мариинской системе при обследовании флютбетов ш.чюзов.

Для глубоководных работ Р. Г. Девисом (Англия) предлолееи К. в. без шахтенной трубы, со Ш.1Ю30М вертикального или горизонтального типа. В первом-шлюз расположен над потолком, а во втором-рядом с рабочей камерой. Воздух подается от компрессора в рабочую камеру, шлюз и к водолазу по шлангу, проходящему через сальник в потолке рабочей камеры. Водолаз, работающий снарунеи находящегося иод водой колоко-яа, может войти в рабочую камеру, вытеснить из нее воду, открыв кран, питающий колокол воздухом, раздеться, войти в шлюз и, закрывши люк, отделяющий шлюз от рабочей камеры, остаться в нем при подъеме К. в. на поверхность. Такой К. в. позволяет вести глубоководные водолазные работы с большей независимостью от погоды, так как при внезапно поднявшемся волнении, вместо длительного подъема водолаза наверх, он может быть быстро поднят в колоколе и вышлю-зован с надленеащей выдержкой уже на .палубе корабля.

Лит.: Н е X а е в К., Техника подводного дела, М.-Л., 1928; Н ю б е р г А., Курс портовых сооружений, т. 1 и 2, СПБ, 1895; D а v 1 s R. И., Diving Manual, London, 1924; J о ly G. M., Travaux marl-times, Paris, 1923; B ё n 6 z i t M., Cours de ports et travaux maritimes, t. 1-3, P., 1921-23. C. Завацний.

КОЛОННЫЕ АППАРАТЫ, аппараты, применяемые в промышленности для термич. разделения однородных жидких смесей, состоящих из комионентов различной летучести (а следовательно различной упругости пара при данной Г).

Супщость процесса, протекающего в К. а., молшо уяснить из диаграммы (фиг. 1), дающей-для частного стучал: смеси бензола и толуола-гсоотношепие меледу 1°. смеси и составом парообразной и жидкой фаз (верхняя кривая-для пара, нижняя-для жидкости). Предположим, что исходная смесь состоит из 20% бензола и 80% толуола; такая смесь закипает, когда t° достигает уровня £/ (101°). Получаемый при этом пар имеет состав, отвечающий точке F (38% бензо.та и 62% толуо-та), а остающаяся в перегонном кубе жидхеость будет содержать бензола менее 20%. Отсюда видно, что простой отгонкой части лшдкости нельзя по.тучить чистого продукта. Если теперь пар состава F нацело сконденсировать и полученную жидкость нагреть до t°Kun., т. е. до уровня G, то получится пар состава Я. Аналогичным способом можно от пара Н (через жидкость I)

перейти к пару J и, повторяя процесс достаточное число раз, получить практически чистый бензол вблизи точки С. К тому же результату можно прийти и другим путем: охлаждая образовавшийся из смеси Е пар состава F от Г уровня F (101°) до t° уровня G (94°), получим пар состава Н, более богатый бензолом, и жидкость, содержащую толуола бо.ттее, чем то соответствует точке G. Повторяя аналогичную операцию над паром Н, получим пар J, и т.д. Оба пути-и повторная


20 W 60 80

Содержание бензола в весовых, /а

Фиг. 1.

отгонка и повторная частичная конденсация-хотя и дают в конечном счете практически чистый продукт, но требуют продолжительного времени. Совершенно иная картина получается при одновременном и повторном проведении обоих процессов; сложный процесс, происходящий при этом, м. б. прослежен на той же диаграмме. Когда t° пара состава Н понингается до уровня I, часть пара конденсируется в жидко сть, в которой, по сравнению с точкой I, бензола содержится на некоторое количество меньше, а в нескопденсированном паре-на такое же количество больше. Эта лшдкость, более бедная бензолом, чем J, по возвращении в перегонный куб вновь закипает, получая необходимое тепло от куба. С другой стороны, когда t° пара состава F падает до уровня Gn пар частью конденсируется, до.тжна выделяться теплота в количестве, равном теплоте конденсации получающейся иеидкости. Если теперь жидкость, полученную в I и более богатую бензолом, чем та, которая получается в G, привести в контакт с паром, конденсирующимся в FG, то выделяющаяся при конденсации пара теплота будет приводить в кипение

Фиг. 2.

ЖИДКОСТЬ J, и от куба не потребуется для этого тепла. Другими словами, горячий пар, богатый толуолом, будет нагревать до кипения жидкость, богатую бензолом; при этом из пара будет получаться лсидкость, еще более богатая толуолом, а из лепдкости-пар, еще более богатый бензолом, и процесс протекает без потребления тепла от куба.

Аппарат, в котором можно реализовать описанные условия, изображен на фиг. 2, где А, В, С - сосуды, снабженные ка1кдый нагревательным змеевиком и отводом для



пара. В сосуды наливают смеси бензола и толуола состава, соответствующего точкам Е, G, I на диаграмме (фиг. 1). Змеевик в сосуде J. обогревается паром, приводящим жидкость Е в состояние кипения; жидкость Е дает пар состава F, обогревающий змеевик сосуда В. Пар F при этом конденсируется, и конденсат состава F стекает в приемник. Пар Я, получаюнщйся при кипении жидкости G, входит в змеевик сосуда С и т. д. Так. образ, в сосудах Д, В, С будет последовательно получаться пар, все более и более богатый бензолом, и наконец при достаточном количестве сосудов получится почти чистый бензол. Очевидно, что жидкость, стекающая из змеевика сосуда В, имеет такой же состав, как и содержимое сосуда В, и потому вместо обогрева при помощи змеевика можно пар из сосуда А неносредственно впускать в сосуд В; на том же основании пар Я из сосуда В можно непосредственно направить в сосуд с, и т. д. Соединенные так. обр. сосуды будут последовательно давать пар, все более богатый бензолом, пока наконец не получится почти чистый бензол.

Заводские перегонные аппараты, в к-рых имеют место описанные явления теплообмена и вызываемые ими одновременные или повторные процессы конденсации и испарения, и называются собственно К. а. Описан-иая выше система сосудов заменяется на практике колонной, разделенной горизонтальными перегородками или тарелками на ряд ярусов или отделений. Жидкости состава G, I, К, М и т. д. располагаются на отдельных тарелках и, изменяя свой состав, последовательно проходят все тарелки ко-wTOHHbi в направлении сверху вниз. Пар, под-нимаюпдайся снизу из куба, проходит колонну в обратном направлении, барботируя через слои жидкости, распололсенные на тарелках. Постепенно обогащаясь наиболее летучим компонентом, пар наконец покидает

колонну и поступает в дефлегматор (см.)- конденсирующий аппарат, где часть пара сжижается. Получающаяся при этом жидкость, которая называется флегмой, направляется обратно на верхи, тарелку колонны. Очевидно,чем больше количество поступающей в колонну флегмы, тем медленнее идет процесс разделения перегоняемой смеси. Необходимо заметить, что идеальный процесс в рабочей колонне имел бы место только в том случае, если бы уходящие вверх пары и стекающая вниз жидкость приводились в такой тесный контакт между собой, чтобы в калсдом ярусе колонны устанавливалось полное равновесие между лшдкой и парообразной фазами. В


Фиг. 3.


Фиг. 4.

действительности этого нет, и равновесие в реальной колонне постоянно нарушается от неизбежного при барботировании пара пе-ребрызгивания жидкости с тарелок, от недостаточно полного (за краткостью времени пребывания паров в колонне) контакта между фазами и от других причин.

К. а. разделяются на периодические и непрерывно действующие. Устройство ректификационного К. а. периодического действия показано на фиг. 3. Перегонный куб S обогревается паровым змеевиком; на сводчатой крышке куба установлена главная часть аппарата-колонна D, служащая для укрепления пара, т. е. обогащения его более низко кипящей фракцией; F- предварительный конденсатор (дефле гматор), С-окончательный конденсатор, W-вспо-

Дефлегматор МОГатбЛЬНЫЙ ХОЛОДИЛЬ-

НИК для готового продукта. Цирку.пяция охлаждающей воды показана стрелками. Сжи- женная в дефлегмато-lJ ре часть паров (флегма) стекает через трубку, к-рая снаблсена сифоном (гидравлич. занор), на верхнюю тарелку ко-. лонны. Несгустившие-ся в дефлегматоре пары поступают в окончательный конденсатор С, из к-рого жидкость направляется через вспомогательный холодильник W и эпруветку А в приемник. Колонну часто помещают не на крыше куба, а на отдельном фундаменте; такая установка, особенно в случае тяжелых колонн, является более практичной. Схема такого расположения показана на фиг. 4. Материалом для постройки колонны служат различные металлы или сплавы. Чаще всего применяют медь, железо, чугун, алюминий и его сплавы; выбор материа.ча зависит от химич. свойств перегоняемых жидкостей. Непрерывно действующие К. а. от.тичаются от опи-сапного выше тем, что перегоняемая лшд-кость поступает в них на одну из средних тарелок,-т. наз. питательную тарел-к у. Так. обр., вся колонна разделяется питательной тарелкой на две части: 1) верхнюю, называемую обыкновенно колонной для укрепления пара, или собственно ректификационной колонной, назначение которой заключается только в отделении менее летучего компонента от более .четучего, и 2) нижнюю, называемую колонной для исчерпывания; роль ее заключается в удалении остатков более летучего компонента из менее летучего, покидающего колонну снизу. Относительно устройства конденсаторов мнения конструкторов расходятся. Некоторые из них считают более экономичным применять один конденсатор, расположенный выше колонны, и возвращать часть общего конденса-г та в виде флегмы в аппарат, чем создается усиление ректификационного эффекта за счет усложнения конструкции конденсатора.

За исключением нек-рых совершенно специальных случаев, в одной колонне возмолсно осуществить лишь один процесс полного разделения компонентов (на два продукта), т. е. невозмолшо напр. получить из одной



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152