Wprowadzenie – technika i mechanika

22Wiedza konstruktorów i wynalazców dała do zrozumienia wielu osobom branży technicznej, że potrzebna jest im wyobraźnia identyczna, a nawet większa niż u artystów. Tworzenie nowych technik, wynalazków, sposobów produkcji, technologii wymaga nie tylko logicznego myślenia. Jak niegdyś Leonardo Da Vinci był wszechstronnym geniuszem, tak samo i dzisiejsi wynalazcy powinni mieć inne myślenie niż pozostała większość ludzi. Tylko to pozwoli im na osiągnięcie nowego sukcesu jakim przykładowo może byc: ogrzewanie promiennikowe, przepływ przeciwprądowy, istota fluidyzacji. Więcej wynalazków technicznych, metod produkcji oraz informacji ogólnych znajdziecie w naszym zestawieniu najlepszych publikacji. Zapraszamy do czytania, a wstępem niech będzie lekkie wprowadzenie artystyczne.

Fantazja potrzebna jest nie tylko poecie czy pisarzowi — fantaście. Muszą ją posiadać również uczeni i inżynierowie. Trudno jest znaleźć zakres działalności człowieka, w którym nie byłaby mu pomocna fantazja. Fantazja — to wizja przyszłości. Spróbujemy i my uchylić drzwi jutra i popatrzmy, co da ludziom metal o nad wysokiej wytrzymałości. Naszą wycieczkę w jutrzejszy dzień rozpoczniemy od podróży pociągiem. Zdziwi nas numer wagonu i numer miejsca, uwidocznione na bilecie. Numer wagonu — 78, numer miejsca — 120. Niezwykle duże liczby. Obawiamy się, że nie starczy czasu na znalezienie właściwego wagonu. Istotnie; skład pociągu jest niezwykle długi.

Oprócz lego znajduje się nie na ziemi, lecz całkiem nad nią wysoko „— zawieszony na jednej szynie. Pomaga nam jednak eskalator, który podnosi nas na platformę, gdzie ruchoma jej część odstawia nas szybko do wagonu. Nadzwyczaj długi skład pociągu wyjaśnia się całkiem prosto. Wagony, do których wchodzimy, stały się 10 razy lżejsze i mieszczą około 200 pasażerów, zamiast 40. Bezszelestnie pędzi pociąg. Jednakże szybkość kilku setek kilometrów na godzinę jest prawie nie wyczuwalna, ponieważ nie migają w oknie zwykłe, przydrożne przedmioty: słupy telegraficzne, budki, znaki ostrzegawcze i sygnalizacyjne itp.

Rotametry

Działanie oporu profilowego jest wykorzystane w popularnych przyrządach pomiarowych, zwanych rotametrami. Rotametry służą do pomiaru strumienia objętości płynu V . Rotametr (rys. 9.7) składa się z dwóch zasadniczych części: przezroczystej rury I rozszerzającej się ku górze i pływaka II. Płyn dopływa od dołu i utrzymuje pływak w stanie równowagi. Nazwa przyrządu bierze się stąd, że pływak najczęściej ma na swym obrzeżu skośne rowki, które wprawiają go w ruch wirowy dokoła osi pionowej, co sprzyja stabilności pływaka.

Przy wzroście przepływu pływak przemieszcza się do góry, przy czym wyższemu położeniu pływaka odpowiada większa pierścieniowa powierzchnia przekroju rury, zapewniająca poprzednią prędkość płynu, co prowadzi do ponownej równowagi sił działających na pływak. Przy spadku przepływu pływak opada, czemu towarzyszą zjawiska o odwrotnym przebiegu. Dynamika gazów obejmuje przepływy gazów z dużymi prędkościami, podczas których występuje znaczna zmiana gęstości gazu wraz ze zmianą jego ciśnienia. Zgodnie z klasyfikacją modeli płynów, podaną w p. 1.1, przedmiotem rozważań będzie płyn ściśliwy i nielepki. Ściśliwość jest przyczyną przemieszczania się lokalnych zakłóceń parametrów gazu ze skończoną prędkością, co prowadzi do pojawienia się zjawisk falowych w gazie.

Jak już wspomniano w p. 1.1, dynamika gazów wykracza bezpośrednio poza zainteresowania inżynierii środowiska. Ze względu jednak na coraz większe znaczenie dynamiki gazów w wielu dziedzinach techniki wydaje się celowe podanie w sposób bardzo skrótowy pewnych podstawowych informacji. Należy podkreślić, że dynamika gazów należy do najtrudniejszych i ciągle jeszcze rozwijających się działów mechaniki płynów.

Cel suszenia

40Suszenie jest to usuwanie wilgoci z materiałów stałych, ciekłych lub gazowych. Usuwanie wilgoci z materiału suszonego do otoczenia następuje w wyniku powierzchniowego odparowania oraz dyfuzji wilgoci z wnętrza materiału suszonego do jego powierzchni. Jest to możliwe tylko wówczas, gdy ciśnienie pary nasyconej w temperaturze powietrza jest większe od ciśnienia cząstkowego pary nad powierzchnią ciała suszonego.

Jeśli więc w danej temperaturze powietrze jest nasycone parą określonej cieczy, to parowanie tej cieczy nie może zachodzić. Rozróżniamy suszenie naturalne i sztuczne. Naturalne zachodzi w powietrzu atmosferycznym bez ogrzewania. Jest ono bardzo powolne i jego szybkość nie może być regulowana. W przemyśle chemicznym stosuje się więc wyłącznie roszenie sztuczne. Zachodzi ono pod działaniem podgrzanego czynnika suszącego (gazy spalinowe, gorące powietrze), który po wchłonięciu wilgoci z materiału jest następnie usuwany za pomocą specjalnych urządzeń (np. wentylatorów).

Czynnik suszący opuszczając suszarkę unosi z niej oprócz wilgoci dużą ilość ciepła. Z tego względu suszenie jest operacją kosztowną. Aby zmniejszyć te koszty, bardzo wilgotne ciała poddaje się najpierw różnego typu operacjom (np. zwirowywaniu), a dopiero potem kieruje się je do suszarni. Powietrze i gazy suszące są w suszarkach nie tylko źródłem ciepła, ale także . środkiem, do którego przenika wilgoć zawarta w suszonym materiale. To przenikanie wilgoci do powietrza lub do innych gazów suszących zachodzi tym energiczniej, im mniejsza jest ich wilgotność. Wilgotnością bezwzględną nazywamy ilość gramów pary wodnej zawartej w 1 m3 powietrza.

Proces Lindego

Wobec niemożliwości realizacji odwracalnego i izobarycznego skraplania gazu w procesach rzeczywistych stosuje się przemiany inne i to nieodwracalne. Stąd też zużycie pracy w tych rzeczywistych procesach będzie znacznie wyższe od pracy minimalnej.

Proces rzeczywisty wprowadzany przez Lindego stosuje: izotermiczną kompresję, wymianę ciepła i izentalpową ekspansję (w zaworze dławiącym), jak to przedstawiono na rys. 2-50. Gaz po kompresji do ciśnienia p2 (dla powietrza 200 at) jest chłodzony w wymienniku ciepła (2, 3), a następnie rozpręża się w zaworze dławiącym (3, 4). Uzyskana mieszanina cieczy pary rozdziela się, dając ułamek masowy z cieczy (1) oraz z pary (1). Para wraca przez wymiennik ciepła ogrzewając się do stanu 5 (bliskiego stanowi gazu wlotowego przed kompresorem 1. W procesach skraplania gazów stosuje się często wstępne lub pośrednie chłodzenie za pomocą maszyn sprężarkowych. Podczas adiabatycznej kompresji par czynnika (najczęściej amoniaku) od ciśnienia px do p2 (BC) przechodzą one w stan przegrzania. Przez izobaryczne chłodzenie przeponowe za pomocą zimnej wody następuje do- chłodzenie tej pary do temperatury kondensacji, skroplenie i dochłodzenie cieczy do temperatury TD (równej w przybliżeniu temperaturze wody). Dławienie w zaworze DA redukuje ciśnienie do px. Następuje też spadek temperatury czynnika. Zimny czynnik odparowuje następnie kosztem ciepła Qu dobranego w parowalniku od nośnika zimna (np. solanki).

Solanka ta jest następnie prowadzona rurami do komory chłodni. Przebieg tego cyklu na wykresie (p, i) pozwala określić ciepło pobrane jako różnicę entalpii podczas izobarycznego odparowania czynnika. Praca adiabatycznej kompresji BC jest zaś równa wzrostowi entalpii (ic — iB). Widoczne jest, że im większe jest dochłodzenie skroplonego czynnika po kondensacji, tym większe ciepło pobrane Qx, a stąd. lepsza sprawność chłodnicza. Sprawność tego cyklu zależy też od rodzaju czynnika. Sprawności dla szeregu czynników odpowiadających różnym wymaganiom praktycznym.

Informacja o produkcji

2Produkcja olejów smarowych i specjalnych jest w przemyśle rafineryjnym wyodrębnioną dziedziną o określonej specyfice technologicznej. Około 40% tej produkcji to oleje silnikowe, którym stawia się wysokie wymagania jakościowe. Jakość tych olejów decyduje bowiem o sprawności i żywotności silników.

Dobre oleje silnikowe powinny być odporne na starzenie (tj. utlenianie). Ponadto powinny one chronić silnik przed korozją oraz mieć odpowiednią lepkość, gęstość i niską temperaturę krzepnięcia (zwłaszcza w przypadku tzw. olejów zimowych). Równie istotna jest wartość wskaźnika lepkości, który określa zależność zmian lepkości oleju od temperatury. Aby otrzymać oleje smarowe o pożądanych właściwościach, poddaje się żarowe destylaty próżniowe z DRW trzem kolejnym prosesom uszlachetniającym i rafinacji selektywnym rozpuszczalnikiem i rozpuszczalnikowemu odparafinowaniu uzupełniającej rafinacji wodorem. Procesy te prowadzi się w ściśle współpracującym zespole instalacji, zwanym popularnie blokiem olejowym. Produktami tego bloku są tzw. bazowe oleje marowe.

Ich właściwości można polepszyć przez dodawanie niedużych ilości (do kilku procent) specjalnych dodatków uszlachetniających. Komponowanie oleju bazowego z tymi dodatkami prowadzi się w automatycznie pracujących zrządzeniach tzw. blendingach. W urządzeniach tych dozuje się do olejów razowych odpowiednie ilości dodatków, a następnie rozlewa olej uszlachetniony żo opakowań.