Razvoj tehnoloških procesa kulminira krajem XX veka, s tim da se i dalje razvijaju. Sa tim razvojem se pojavljuje i niz opasnosti koje se nekad kriju kao posledice eksploatacije procesnih sistema. U te procese se mogu ubrojati brojne mehaničke i hidromehaničke operacije, koje su uzrok raznim zagađenjima, ili operacije kojima se njihov uticaj otklanja odnosno svodi se na prihvatljive vrednosti.

Zaštita životne i radne sredine se oduvek poštovala, i to onda kada je to osnovna ljudska etika i briga nalagala. To nije tvorevina našeg savremenog društva. Vremenom, a naročito poslednjih četrdesetak godina, zakonskom regulativom su naložena određena ponašanja u eksploataciji procesnih sistema.

U ovom izdanju knjige su posebni akcenti dati upravo na analize tehnike prečišćavanja i filtriranja gasova i tečnosti kao osnovnih ili pratećih radnih medijuma. Da bi se proniklo u ovu oblast, date su najpre osnove sa elementarnim analitičkim interpretacijama pojedinih pojava.

Analitičke interpretacije daju mogućnost za formiranje niza algoritama kada su u pitanju baš postupci prečišćavanja i filtriranja. Takođe se mogu dalje uklapatiu procesne nizove gde ovi postupci igraju ključne uloge. Teorijski prikazi, funkcionalna objašnjenja i opisi rada pojedinih uredjaja su ilustrovani i računskim primerima. Ovi proračuni se mogu koristiti pri odabiru pojedinih uređaja ili se mogu koristiti u okviru projekata.

Istaknuto je posebno poglavlje koje nešto detaljnije prikazuje oblast mehaničkog filriranja. Ono je proisteklo iz velikog iskustva firme Marketinfo iz Salgotarjana, Mađarska. U ovoj firmi je između ostalog patentiran Ecofilt mikrofilter. Sa njim su razvijene brojne varijacije rešenja u procesu mehaničke filtracije gasova i tečnosti.

Kao posebno interesantna je jedna od najmlađih oblasti prečišćavanja i filtracije a to su membranski separacioni procesi. Većina ovih procesa funkcioniše na osnovu razlike pritisaka, kao što su reverzne osmoze, mikrofiltracija i ultrafiltracija i slično. Primena membranskih procesa je široko zastupljena u hemijskoj, petrohemijskoj, naftnoj, farmaceutskoj, prehrambenoj, tekstilnoj i elektronskoj industriji, u industriji papira i boja, zaštiti životne sredine i u medicini. Membranski procesi se danas koriste u tehnologiji proizvodnje lekova, hrane, pića, papira, tekstila, vode za piće, ultra čiste vode, u tretmanu otpadnih voda i otpadnih gasova.

Posebno je prerađen dodatak iz knjige koji se davno pojavio pod nazivom Problemi iz mehaničkih i hidromehaničkih operacija. Dodat je niz novih rešenih računskih primera. U prilozima je dato niz tabela i dijagrama za praktične inženjerske proračune.

U svojevremenom prvom izdanju sam radio sa kolegom Draganom Vukovićem. Na veliku žalost, prerana smrt je otrgla ovog mladog čoveka.

Za ovo drugo izdanje posebno su kao koautori obradili sledeća poglavlja: Laslo Livo, Šalgotarjan, Mađarska: 4. poglavlje – o mehaničkoj filtraciji, Miroslav Stanojević, Beograd: 5. poglavlje – membranski separacioni procesi.

Pored toga, u jednom periodu je na Mašinskom fakultetu u Beogradu radio kao asistent Pavle Andrić iz Ćuprije koji je radio na formiranju niza računskih primera na vežbama iz predmeta Mehanički i hidromehanički aparati i mašine. Neki od tih primera su obrađeni i dati u dodatku ove knjige (primeri 1.2.2,3.2.5,3.2.6,5.2,6.1.2, 11.9, 11.10 i 11.1).

Knjiga može korisno poslužiti kao osnova za predmete Mehaničke i hidromehaničke operacije i aparati, Tehnika prečišćavanja, Zaštita životne sredine na mašinskim fakulttetima kao i na drugim fakultetima. Takođe može poslužiti i kandidatima za pripremu stručnih ispita.
Ukoliko dobijemo konstruktivne primedbe i sugestije biće uzete u obzir za neka nova naredna izdanja.

I ovom prilikom je ekipa Vladana Galebovića uložila svo umeće za slog prepun složenog teksta, dok je Interklima-grafika izuzetnom požrtvovanošću učinila da knjiga što pre dospe do čitalaca.

Beograd – Šalgotarjan – Budva – Vrnjačka Banja
o Petrovdanu leta Gospodnjeg 2006.
M. Bogner

PREDGOVOR PRVOM IZDANJU

Poslednjih desetak godina u našoj zemlji se sve ozbiljnije prilazi zaštiti čovekove radne i životne sredine. U tom prilazu posebno mesto ima oprema za prečišćavanje gasova i tečnosti nastalih kao neizostavni proizvod tehnoloških procesa i tehnologija.

I u Grupi za procesnu tehniku Mašinskog fakulteta u Beogradu u poslednje vreme se tehnici prečišćavanja gasova i tečnosti poklanja izuzetna pažnja; proučavani su i ispitivani aparati za prečišćavanje i procesi takvih postupaka; mnogo diplomskih radova i više magistarskih i doktorskih teza je posvećeno ovoj temi – pa se u ovoj knjizi nalaze najvažniji rezultati i saznanja iz višegodišnjeg proučavanja ove važne problematike.

Pošto se u knjizi nalaze fizički i matematički modeli, mogu se na osnovu njih uraditi proračuni i dimenzionisanja niza aparata koji pripadaju tehnici prečišćavanja. Tu su i mnogi dijagrami i nomogrami, preuzeti iz poznate literature, prilagođeni određenim proračunima. U nekim poglavljima su kompletni proračuni kao ilustracija obrađivane materije.

Na pojedinim mestima u knjizi navedene su dimenzije za delove milimetara um – mikron i mkm – mikrometar, što predstavlja istu veličinu – hiljaditi deo mm. Pošto se obe dimenzije sreću u literaturi, autori su ih zadržali u ovoj knjizi.

Na kraju knjige, u poslednjem poglavlju, nalaze se definicije i sistematizacija osnovnih pojmova u oblasti membranskih procesa. Autori veruju da to može koristiti čitaocima ne samo pri praćenju sadržaja ove knjige, nego i u njihovom stručnom radu uopšte.

U Beogradu, avgusta 1996.
Autori

Sadržaj

FIZIČKE OSNOVE PREČIŠĆAVANJA

OSNOVNA SVOJSTVA AERODISPERZNIH SISTEMA

Klasifikacija aerodisperznih sistema
Disperznost aerosola
Uticaj disperznosti aerosola na njihove karakteristike
Otpor vazduha pravolinijskom kretanju čestica
Otpor vazduha neravnomernom kretanju aerosolnih čestica.
Diferencijalna jednačina kretanja čestica
Braunovsko kretanje, difuzija i koagualcija aerosolnih čestica
Difuzija čestica u polju gradijenta koncentracije vodene pare i temperature
Fotoforeza
Toplotna koagulacija

OPŠTA TEORIJA PROCESA PREČIŠĆAVANJA VAZDUHA

Taloženje aerosola pod dejstvom sile teže
Taloženje u nepokretnom vazduhu
Taloženje u laminarnom toku
Taloženje u turbulentnim horizontalnim tokovima
Taloženje (sedimentacija) u poroznom sloju
Inerciona separacija aerosolnih čestica u pravolinijskim tokovima. Efekat kačenja
Difuziono taloženje čestica
Taloženje čestica u nepokretnoj sredini kao rezultat toplotne difuzije
Taloženje čestica iz toka koji opstrujava prepreku, kao rezultat toplotne difuzije
Difuzioforetičko taloženje aerosolnih čestica
Filtracija kroz porozne slojeve
Promena pokazatelja poroznosti sloja u procesu filtracije aerosola
Uticaj koncentracije aerosola na efikasnost poroznog sloja

TALOŽENJE ČESTICA POD DEJSTVOM CENTRIFUGALNE SILE

Osnovne postavke
Modifikovana teorija radijusa stacionarne orbite
Metod proračuna graničnog prečnika zrna
TALOŽENJE ČESTICANA FILM TEČNOSTI
TALOŽENJE ČESTICA PRI BARBOTAŽI
TALOŽENJE ČESTICA RASPRAŠENOM VODOM
TALOŽENJE ČESTICA POD DEJSTVOM NAELEKTRISANJA
ENERGETSKA TEORIJA MOKROG PREČIŠĆAVANJA GASOVA
PREČIŠĆAVANJE I FILTRIRANJE GASOVA

SUVI PREČISTAČI GASOVA
Taložne i inercione komore
Žaluzine
Centrifugalni prečistač
Cikloni
Multicikloni
Prečistači sa filtarskom pregradom
Elastične filtarske pregrade
Prečistači sa elastičnim filtarskim pregradama
Prečistači sa nasipnim filtarskim slojem
Prečistači sa kmtim filtarskim pregradama
Proračun suvih prečistača gasova

MOKRI PREČISTAČI GASOVA

Aparati sa orošavanjem i ispunom
Aparati sa orošavanjem
Komora za ispiranje
Skruber sa brizgaljkama
Skruberi sa ispunom
Mokri prečistači koji rade u režimu barbotiranja i pene
Barbotažni otprašivači
Otprašivač koji radi u režimu pene sa propadajućom rešetkom
Aparati koji rade u režimu pene sa prelivnim rešetkama
Barbotažno-brzinski otprašivač (BSPU)
Otprašivač sa vodenom penom (TBIOT – PVP)
Aparat sa fluidizovanim slojem orošene sfeme ispune
Mokri prečistači gasova udamo-inercijalnog dejstva
Prečistači udarno-spirajućeg dejstva (USD-LIOT)
Skruber sa udamo-odbojnim pločama
Rotoklon i skruber DOJLA
Mokri prečistači centrifugalnog dejstva
Centrifugalni skmberi
Mokri prečistači – konstmkcija Instituta „Centrogiprošaht“
Centrifugalni skruber VTI
Dinamički prečistači gasova
Turbulentni mokri prečistači
Venturijev skruber
Drugi tipovi turbulentnih mokrih prečistača
Intenzifikacija rada mokrih prečistača
Efekat kondenzacije
Primena ovlaživača
Prethodno naelektrisanje čestica
Ravnomerna raspodela gasova po preseku aparata
Proračun mokrih prečistača gasova

PREČIŠĆAVANJE I FILTRIRANJE TEČNOSTI

CENTRIFUGALNI PREČISTAČI TEČNOSTI – HIDROCIKLONI
Konstrukcija i princip rada hidrociklona
Proračun konstrukcionih i tehnoloških parametara hidrociklona
Kapacitet hidrociklona
Veličina graničnog zrna
Izbor parametara hidrociklona
Proračun hidrociklona

FILTRACIJA TEČNOSTI

Filtracija sa obrazovanjem taloga na filtracijskoj pregradi
Filtracija sa obrazovanjem nestišljivog taloga na nestišljivoj filtracijskoj pregradi
Filtracija sa obrazovanjem stišljivog taloga na stišljivoj filtracionoj pregradi
Zakonitosti filtracije pri zapušavanju pora filtracione pregrade
Procesi pri konstantnoj razlici pritisaka
Uticaj brzine taloženja i koncentracije čvrstih čestica suspenzije na oblik filtracije
Određivanje konstanti u jednačinama filtracije tečnosti
Ispiranje i regeneracija filtra za tečnosti
Ispiranje taloga
Produvavanje taloga
Aparati za filtraciju tečnosti
Klasifikacija procesa filtracije
Klasifikacija filtara
Povećanje kapaciteta filtara
Izbor filtara

O MEHANIČKOJ FILTRACIJI

Uvod
Sta kažu leksikoni
Industrijski procesi
Mogućnosti filtracije
Gmpisanje filterskih procesa
Filtracija na mehaničkim principima
Energija potrebna za filtriranje
Funkcionisanje mehaničkog filtera
Površinski filter
Dubinski filter
Granice funkcionisanja mehaničkih filtera
Čišćenje mehaničkih filtera
Vrste i tipovi uredjaja za mehaničku filtraciju
Gravitacioni filteri
Filteri koji rade na principu pritiska
Vakuumski filteri
Filterski ulošci u obliku sveće
Paraleno povezivanje fHterskih uložaka
ECOFILT mikrofilter
Automatizacija
Mediji za filtriranje
0blici nečistoće
Molekulame i atomske dimenzije
Dimenzije filtriranja i njihove granice
Stvaranje nečistoća
Obezbedjenje optimalnih karakteristika mehaničkim filtriranjem
Troškovi mehaničkog filtriranja
Filtracija napojne vode u termoelektranama
Osnovni podaci
Laboratorijska ispitivanja
Odredjivanje cilja filtracije
Realizacija zadatka
Investicija i njeni rezultati
PRILOG 4-1. Mehanička filtracija fluida

MEMBRANSKI SEPARACIONI PROCESI

Uvod
Razvoj membranskih procesa
Pregled membranskih uredjaja
Osnovni principi i parametri membranskih procesa
Tok strujanja fuida u odnosu na membranu
Koncentraciona polarizacija
Pogonska sila procesa
Selektivnost membrane (faktor zadržavanja, separacioni faktor)
Fluks kroz membranu
Osnovni izrazi za određivanje koeficijenta prenosa supstancije
Prednosti i nedostaci membranskih uredjaja
Tipovi i karakteristike membranskih procesa za prečišćavanje tečnosti
Mikronltracija (MF)
Ultranltracija (UF)
Nanonltracija (NF)
Reverzna osmoza (RO)
Dijaliza
Elektrodijaliza
Membrane i membranski moduli
Membrane
Moduli
Primeri primene membranskih procesa za pripremu vode za različite namene
Dodatno prečišćavanje pitke vode za domaćinstva
Prečišćavanje vode za dijalizu bubrega
Prečišćavanje vode za potrebe farmaceutske industrije
Prečišćavanje vode za laboratorijsku upotrebu
Prečišćavanje vode za bojlerske sisteme
Prečišćavanje vode za elektronsku industriju
Prečišćavanje vode koja se flašira
Prečišćavanje vode za proizvodnju pića

DODATAK – REŠENI PRIMERI MEHANIČKIH I HIDROMEHANIČKIH OPERACIJA SA PRILOZIMA ZA PRORAČUNE

USITNJAVANJE
ČELJUSNE DROBILICE
KONUSNE DROBILICE SA STRMIM (DUGIM) KONUSOM
KONUSNE DROBILICE SA PEČURKASTIM KONUSOM I PARALELNOM ZONOM
DROBILICE SA VALJCIMA
DROBILICE ČEKIĆARI
DOBOŠASTI MLINOVI
KLASIFIKACIJAI PROSEJAVANJE
DOBOŠASTA SITA
RAVNA OSCILATORNA SITA
VIBRACIONA SITA
PRATEĆA OPREMA KOD MEHANIČKIH OPERACIJA
UREĐAJI ZA KONTINUALNI TRANSPORT
KAPACITET UREĐAJA ZA KONTINUALNI TRANSPORT
POTREBNA SNAGA ZA UREĐAJE KONTINUALNOG TRANSPORTA
DODAVAČI
OSNOVE HIDROKINETIKE
CENTRIFUGIRANJE
ODVAJAČIU SISTEMU ČVRSTA FAZA – GASOVITA FAZA
TALOŽNE KOMORE
CIKLONI
MULTICIKLONI
PREČIŠĆAVANJE – FILTRIRANJE GASOVA
ODVAJAČIU SISTEMU ČVRSTA FAZA – TEČNA FAZA / 297 8.1 TALOŽNICI
HIDROCIKLONI
PREČIŠĆAVANJE – FILTRIRANJE TEČNOSTI
OPŠTE O FILTRIRANJU [33]
Zapremina filtrata
Brzina filtriranja
Konstanta filtracije
Konstanta filtracije
Voda za ispiranje
Kolličina i koncentracija čvrste faze u suspenziji
Površina rukavnih filtera
MEŠALICE ZA TEČNOSTI
MEŠALICE KOJE RADE U TURBULENTNOJ OBLASTI
MEŠALICE KOJE RADE U PRELAZNOJ OBLASTI
MEŠALICE KOJE RADE U LAMINARNOJ OBLASTI
POPRAVKA ZBOG NEPOŠTOVANJA GEOMETRIJSKE SLIČNOSTI
INDUSTRIJSKA VENTILACIJA

PRILOG 1. GUSTINA, GRANICA ČVRSTOĆE I MODUL ELASTIČNOSTINEKIH MINERALA
PRILOG 2. GUSTINAI KOEFICIJENT MELJIVOSTINEKIH MATERIJALA
PRILOG 3. NASIPNE GUSTINE NEKIH MATERIJALA
PRILOG 4. KOEFICIJENTI TRENJA SIPKASTIH I KOMADNIH MATERIJALA O
ZIDOVE CEVII ŽLJEBOVA, I PRIRODNI UGLOVI NASIPANJA/i a – PRI
KRETANJU,/’ i a – PRI MIROVANJU
PRILOG 5. NOMOGRAM ZA ODREĐIVANJE PREČNIKA ČESTICA PREMA BRZINI TALOŽENJA
PRILOG 6. CIKLONI
PRILOG 7. INDUSTRIJSKI FILTRI
PRILOG 8. HIDROCIKLONI
PRILOG 9. KLASIFIKACIJA FILTERA – AAF – American Air Filter
PRILOG 10
PRILOG 10.1 Brzohodne mešalice
PRILOG 10.2. Sporohodne mešalice
PRILOG 10.3. Izvedbe tela aparata sa mešalicom
PRILOG 10.4. Neke karakteristike uslova primene različitih tipova mešalica.
PRILOG 10.5. Osnovne veličine koje određuju snagu potrebnu zapogon mehaničkih mešalica
PRILOG 10.6. Rezultati eksperimentalnih radova, sprovedenih pri dobijanju jednačine snage
PRILOG 10.8. Nomogrami za određivanje Rec i snage mešanja
PRILOG 10.9. Nomogrami za određivanje Rec i snage za pogon mešalice pri laminarnom i turbulentnom strujanju
PRILOG 11. INDUSTRIJSKA VENTILACIJA
PRILOG 11.1. Optimalne vrednosti vN01
PRILOG 11.2. Vrednosti koeficijenta toksičnosti k{
PRILOG 11.3. Vrednosti koeficijenta k2 i /<3
PRILOG 11.4 Vrednosti koeficijenata k za proračun QFJ
PRILOG 11.5. Koeficijent trenja pri klizanju materijala kroz žljeb (sipku)
PRILOG 11.6. Koeficijent K} koji uzima u obzir gubitak brzine materijla u žljebu
PRILOG 11.7 Teorijski koerfcijenti lokalnih otpora rešetke sita C>TR I
PRILOG 11.8. Teorijski koeficijenti lokalnih otpora
PRILOG 11.9. Koeficijenti lokalnih otpora komada materijala, C, u zavisnosti od oblika komada
PRILOG 11.10. Koeficijenti lokalnih otpora
LITERATURA