Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Января 2013 в 23:55, шпаргалка
1. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах. Классификация процессов пищевой технологии.
2. Барботажные массообменные аппараты с колпачковыми, клапанными и чешуйчатыми тарелками. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
3. Основные свойства пищевых продуктов, сырья, воды, пара и влажного воздуха. Физические и теплофизические
параметры.
Отстойник имеет общий вал, на котором расположены гребко-вые мешалки. Суспензия через распределительное устройство подается по трубам в стаканы каждого яруса отстойника. Осветленная жидкость собирается через кольцевые желоба в коллектор. Ярусы соединены стаканами для удаления шлама. Стакан каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой шлама нижерасположенного яруса. Таким образом ярусы отстойника
последовательно соединены по шламу. Шлам удаляется только из нижнего яруса через разгрузочный конус, в котором установлен скребок.
Отстойник для непрерывного разделения эмульсий (рис. 7.5) состоит из нескольких частей. Эмульсия подается в левую часть отстойника, откуда поступает в среднюю сепарационную камеру. Перегородки 2 позволяют регулировать высоту уровня смеси. В сепарационной части исходная смесь разделяется на составляющие под действием сил тяжести. Легкая жидкость поднимается и вытекает из отстойника через верхний штуцер. Тяжелая жидкость опускается, проходит под правой перегородкой 3 и вытекает через нижний штуцер. Каналы для выхода жидкости образуют сообщающиеся между собой сосуды.
Равновесие. Равновесные системы. Если в любой точке рассматриваемой системы или поля потенциал одинаков, т. е. движущая сила переноса равна нулю, то говорят, что нет причин для переноса. Система находится в равновесии. Отсутствие потенциала свидетельствует о равновесии в системе.
Следовательно, перенос возможен, только если система не находится в состоянии равновесия, а движущая сила переноса тем больше, чем дальше от состояния равновесия находится система. Это положение, справедливое для любых процессов, особенно важно при выражении движущей силы процессов переноса массы.
Законы переноса массы и энергии. Основное кинетическое уравнение. Экономическая эффективность всякого производства в значительной степени зависит от скорости протекания технологических процессов. Эта скорость тем больше, чем больше движущая сила, и тем меньше, чем больше сопротивление осуществляемому действию. Эти простые рассуждения можно сформулировать уравнением
где у — скорость протекания процесса; R — сопротивление; Δ— движущая сила.
Величину 1/R можно заменить проводимостью к, и полученное выражение изменит вид:
Это выражение носит название основного (общего) кинетического уравнения. Зная движущую силу конкретного процесса, воспользовавшись общим кинетическим уравнением, можно написать основное уравнение для любого процесса.
Так, для процесса теплопередачи можно записать
Адсорберы непрерывного действия бывают с движущимся плотным или псевдоожиженным слоем адсорбента.
Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой полые колонны с перегородками и переливными патрубками и аппараты с транспортирующими приспособлениями (см. главу 20). На рис. 21.7 показан многосекционный колонный адсорбер для очистки парогазовых смесей, состоящий из холодильника, подогревателя и распределительных тарелок.
В первой секции адсорбент охлаждается после регенерации. Эта секция выполнена в виде кожухотрубчатого теплообменника. Охлаждающая жидкость подается в межтрубное пространство теплообменника, а адсорбент проходит по трубам.
Вторая секция
представляет собой собственно адсорбер,
в котором адсорбент взаимодейс
Адсорберы с псевдоожиженным тонкозернистым адсорбентом бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.
Одноступенчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем показан на рис. 21.8. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус, внутри которого смонтированы газораспределительная решетка и пылеулавливающее устройство типа циклона. Адсорбент загружается в аппарат сверху через трубу и выводится через трубу снизу. Исходная парогазовая смесь вводится в адсорбер при скорости, превышающей скорость начала псевдоожижения, под газораспределительную решетку через нижний патрубок, а выводится через верхний патрубок, пройдя предварительно пылеулавливающее устройство.
Многоступенчатый тарельчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем показан на рис. 21.9. Он представляет собой колонну, в которой расположены газораспределительные решетки с переливными патрубками, служащими одновременно затворами для газового потока. Адсорбент поступает в верхнюю часть адсорбера и перетекает с верхней тарелки на нижнюю. С нижней тарелки адсорбент через шлюзовой затвор выгружается из адсорбера. Исходная парогазовая смесь поступает в адсорбер снизу и удаляется через верхний патрубок.
Многоступенчатый адсорбер отличается от одноступенчатого
тем, что работает по схеме, близкой к аппаратам идеального вытеснения, что позволяет проводить процесс адсорбции в противотоке. Применяют установки с адсорбцией с псевдоожиженным слоем и десорбцией в движущемся слое адсорбента.
Любая ректификационная установка состоит из колонной части, в которой расположены тарелки или насадка, и кипятильника (куба), представляющего собой кожухотрубчатый или змеевиковый теплообменник. Кипятильник может быть встроенным в нижнюю колонную часть либо вынесенным за пределы колонны.
В пищевой промышленности используют главным образом тарельчатые и насадочные ректификационные колонны .
Рис. 18.15. Ректификационная установка непрерывного действия:
/ — сборники; 2 — подогреватель; 3 — ректификационная колонна; 4—дефлегматор; 5 — разделительный сосуд; 6 — холодильники; 7— насосы; 8 — кипятильник
Ректификационная установка непрерывного действия Исходная смесь, нагретая в подогревателе, подается на тарелку питания ректификационной колонны и за счет теплоты, поступающей из кипятильника, разделяется в результате ректификации на дистиллят и кубовый остаток. Пары, выходящие из колонны, конденсируются полностью или частично в дефлегматоре. В случае полной конденсации паров полученный дистиллят в разделительном сосуде разделяется на две части. Одна часть — флегма через гидрозатвор поступает на орошение колонны на верхнюю тарелку, вторая часть — дистиллят охлаждается в холодильнике и направляется в сборник.
В случае неполной конденсации паров в дефлегматоре они поступают в конденсатор-холодильник,, где конденсируются и охлаждаются. Кубовый остаток, в зависимости от его ценности либо собирается в емкости, либо как сточные воды направляется на утилизацию.
На практике часто встречаются случаи разделения исходной смеси на три и более части. Так. в спиртовом производстве из бражки выделяют этиловый спирт, эфироальдегидную фракцию и сивушные масла.
Рис. 18.17. Ректификационная установка периодического
действия:
/ — кипятильник; 2 — колонна; 3 — дефлегматор; 4 — холодильник; 5 — сборник
Ректификационная установка для разделения многокомпонентной смеси Установка многоколонная, предназначена для непрерывного разделения исходной смеси на три части: А, В и С.
Первая колонна обеспечивает разделение смеси на А+ВС или АВ+С. Для последующего разделения смеси на п частей требуется ректификационная установка, состоящая из п-\ ректификационных колонн.
Ректификационная установка периодического действия, используемая в малотоннажных производствах, показана на рис. 18.17. Исходная смесь загружается в кипятильник, который обогревается насыщенным водяным паром. После нагрева смеси до температуры кипения ее пары поступают в нижнюю часть ректификационной колонны. Поднимаясь по колонне, пары обогащаются легколетучим компонентом и поступают в дефлегматор, в котором конденсируются. Как и при непрерывной ректификации, конденсат разделяется на флегму и продукт, который после охлаждения в холодильнике собирается в сборнике. После извлечения продукта кубовый остаток сливают и загружают в куб новую порцию исходной смеси.
Теория подобия. Она дает ответ на вопрос, как следует поставить эксперимент и обработать полученные результаты и на какие процессы их можно распространить, установить условия эксперимента, при которых число опытов будет минимальным; определить наименьшее количество измеряемых величин и правильно обработать результаты экспериментов, установить области применимости полученных результатов.
Процессы пищевой технологии сложны.
В ряде случаев для их математического
описания удается составить
Геометрическое подобие аппаратов заключается в том, что отношение всех сходственных размеров сравниваемых аппаратов является величиной постоянной. Например, если два аппарата (рис. 2.2) геометрически подобны, то
Наглядным примером геометрического подобия служат географические карты, которые различаются только масштабом.
Временное подобие заключается в том, что отношение между интервалами времени завершения аналогичных стадий процесса сохраняется постоянным.
Например, продолжительность нагрева смеси до температуры кипения в первом аппарате составляет , а во втором — Продолжительность испарения определенного количества воды составляет соответственно и
Подобие физических величин имеет место при соблюдении геометрического и временного подобия. В этом случае говорят также о подобии полей физических величин.
Мокрую очистку газов применяют тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение газа, а взвешенные частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров способствует увеличению плотности взвешенных частиц. При этом частицы играют роль центров конденсации и тем самым обеспечивают выделение их из газового потока. Если взвешенные частицы не смачиваются жидкостью, то очистка газов в мокрых пылеулавливателях малоэффективна. В этом случае для повышения степени очистки к жидкости добавляют
поверхностно-активные вещества.
Степень очистки газов от пыли в мокрых пылеулавливателях колеблется в зависимости от конструкции от 60 до 85 %.
Недостаток мокрой очистки — образование сточных вод, которые также должны очищаться.
Скрубберы, полые или насадочные (рис. 9.8), являются простейшими мокрыми пылеулавливателями для очистки и охлаждения газов. Запыленный газ подается в нижнюю часть скруббера и движется противотоком к жидкости, подаваемой через разбрызгиватель или форсунки со скоростью около 1 м/с. При взаимодействии газа и жидкости происходит механическая очистка газа. Степень очистки достигает 75.. .85 %.
В качестве насадка используют хордовые или кольцевые элементы.
Пенные барботажные пылеулавливатели предназначены для очистки сильнозапыленных газов. Барботажный пылеулавливатель представляет собой тарельчатый скруббер (рис. 9.9). Запыленный газ подается в нижнюю часть скруббера и движется вверх. Попадая на перфорированную тарелку, куда подается промывная жидкость, газ барботирует через нее, в результате чего создается подвижная пена, которая обеспечивает большую поверхность контакта и высокую степень очистки газа. В слое пены взвешенные частицы поглощаются жидкостью. Загрязненная жидкость сливается через регу-
лирующий порог. Пенные скрубберы имеют, как правило, несколько перфорированных тарелок. Степень очистки газа в таких аппаратах достигает 99 %.
Скрубберы Вентури также применяются для мокрой очистки воздуха. В них достигается высокая степень очистки, равная 98 %. Недостаток их — большое гидравлическое сопротивление (порядка 1500...7500 Па) и необходимость установки каплеотбойника. Скруббер Вентури (рис. 9.10) состоит из двух частей: трубы Вентури, в которой происходит очистка воздуха, и разделителя, предназначенного для отделения капелек воды от газового потока.