Шпаргалка по "Процессам и аппаратам"

Воздух, подлежащий очистке, поступает снизу в вертикальный патрубок, на выходе из которого создается разрежение. За счет разрежения в трубу Вентури из бачка подсасывается через коллектор вода. В результате в трубе Вентури как на стенках, так и по всему объему происходит интенсивное образование жидкостных пленок, что приводит к очистке газового потока. Осаждению капелек жидкости из газового потока способствует завихритель потока. Жидкость, выделяемая в разделителе, стекает в сборный бачок. Очищенный газовый поток выбрасывается в атмосферу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Три теоремы подобия. Пи - теорема.

 

Первую  теорему подобия можно формулировать так: при подобии процессов равны все критерии подобия.

Вторая   теорема   подобия   (теорема   Федермана—Бэкингема)

утверждает, что результаты опытов следует представлять в виде зависимостей между критериями. Функциональная зависимость между критериями подобия называется критериальным уравнением. Критериальные уравнения описывают всю группу подобных процессов. Это обстоятельство имеет большое практическое- значение и позволяет моделировать промышленный объект на подобной лабораторной модели.

Вид критериального уравнения определяется экспериментальным путем. Во многих случаях эта зависимость представляется в виде степенных функций.

Третья  теорема подобия (теорема М. В. Кирпичева, А. А. Гухмана) гласит, что критериальные уравнения применимы только для подобных процессов. Явления подобны, если их определяющие критерии численно равны, а следовательно, равны и определяемые критерии.

В заключение можно констатировать, что исследование процессов методом теории подобия состоит из получения математического описания процесса с помощью дифференциальных уравнений и условий однозначности, преобразования этих дифференциальных уравнений (или дифференциального уравнения), как показано выше, в критериальное уравнение и нахождения конкретного вида этого уравнения на основании экспериментального изучения процесса.

ПИ теорема

На вопрос о числе  критериев необходимых для описания процессов в обобщенном виде отвечает так называемая пи теорема:

Всякое уравнение связывающее N физических и геометрических величин, размерность которых выражается через n основных единиц измерения , может быть преобразовано в уровнение подобия    π = N – n.

π–теорема позволяет определить число критериев, необходимых для описания процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Мешалки. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

Мешалка представляет собой  комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся  вал.

Все перемешивающие устройства, применяемые в пищевых производствах, можно разделить на две группы: в первую группу входят лопастные, турбинные и пропеллерные, во вторую — специальные — винтовые, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и другие, служащие для перемешивания пластичных и сыпучих масс.

По частоте вращения рабочего органа перемешивающие устройства делятся на тихо- и быстроходные.

Лопастные ленточные, якорные  и шнековые мешалки относятся  к тихоходным: частота их вращения составляет 30...90 мин"¹, окружная скорость на конце лопасти для вязких жидкостей— 2...3 м/с.

Преимущества лопастных мешалок — простота устройства и невысокая стоимость. К недостаткам относится создаваемый слабый осевой поток жидкоси что не обеспечивает полного перемешивания во всем объемосмесителя. Усиление осевого потока достигается при наклоне лопастей под углом 30° к оси вала.

Якорные мешалки имеют  форму днища аппарата. Их применяют  при перемешивании вязких сред. Эти  мешалки при перемешивании очищают  стенки и дно смесителя от налипающих загрязнений.

Шнековые мешалки имеют  форму винта и применяются, как  и ленточные, для перемешивания вязких сред.

К быстроходным относятся  пропеллерные и турбинные мешалки: частота их вращения составляет от 100 до 3000 мин' при окружной скорости 3.. 20 м/с.

Пропеллерные мешалки  изготовляют с двумя или  тремя  пропеллерами. Они обладают насосным эффектом и используются для создания интенсивной циркуляции жидкости. Применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 2 Пас.

Турбинные мешалки изготовляют в форме колес турбин с плоскими, наклонными и криволинейными лопастями. Они бывают открытого и закрытого типов. Закрытые мешалки имеют два диска с отверстиями в центре для прохода жидкости. Для одновременного создания радиального и осевого потоков применяют турбинные мешалки с наклонными лопастями. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя. Для уменьшения кругового движения жидкости и образования воронки в смесителе устанавливаются отражательные перегородки.

Турбинные мешалки применяют  при перемешивании жидкостей  вязкостью до 500 Па-с, а также грубых суспензий.

Основные элементы типового смесителя с перемешивающим устройством  — корпус с крышкой, привод и мешалки (рис. 11.3).

Наиболее широко применяют  выносной электрический привод с  вертикальным валом. Бывают также приводы  с горизонтальным и боковым расположением вала. Возможно верхнее и нижнее расположение вертикального привода по отношению к смесителю.

 

 

 

 

13. Установление вида критериев, входящих в уравнение подобия. Примеры.

Критерии подобия носят  названия по фамилиям выдающихся ученых, известных своими работами в соответствующей области наук. Полученный выше критерий характеризует механическое подобие и называется критерием Ньютона.

Получение критериев  подобия из дифференциального уравнения  сводится к следующим операциям: 1) составляется дифференциальное уравнение процесса; 2) дифференциальное уравнение приводится к безразмерному виду делением обеих частей уравнения на правую или левую часть или делением всех слагаемых на один из членов с учетом его физического смысла; 3) вычеркиваются символы дифференцирования. Символы степеней дифференциалов сохраняются.

При проведении процесса физические величины в различных точках рабочего объема могут иметь различные значения. В этом случае в критериях подобия фигурируют усредненные значения, и тогда пользуются усредненными критериями (числами) подобия.

Кроме критериев  подобия, получаемых из дифференциальных 
уравнений, используются также параметрические критерии, представляющие собой отношение двух одноименных величин и вытекающие непосредственно из условии задачи исследования.

 Например, при изучении движения жидкости в канале процесс будет зависеть от соотношения длины трубы и диаметра l/d=Г₂ (где Г — геометрический критерий подобия), относительной шероховатости и диаметра трубы Δ/d=Г₂. Линейный размер, входящий в эти критерии подобия, называется определяющим размером.

Все критерии подобия можно разделить на определяющие и определяемые. Определяющие критерии состоят только из физических величин, входящих в условия однозначности. Критерии подобия, в состав которых входит хотя бы одна величина, не входящая в условия однозначности, называются определяемыми.

Для обеспечения  подобия необходимо равенство определяющих критериев. Равенство определяющих критериев является достаточным условием подобия.

Неопределяющие критерии являются однозначной функцией определяющих критериев.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Классификация   теплообменников.   Кожухотрубный   теплообменник.   Назначение,   устройство   и   область 
    применения.

Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевых производствах для проведения теплообменных процессов, называют теплообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций, которое объясняется различным назначением аппаратов и условиями проведения процессов.

По принципу действия теплообменники делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные (градирни, скрубберы, конденсаторы смешения и т. д.).

В рекуперативных теплообменниках теплоносители  разделены стенкой и теплота передается от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность нагревается за счет его теплоты, при омывании поверхности холодным теплоносителем она охлаждается, отдавая теплоту. Таким образом, теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горячего теплоносителя, а затем отдает ее холодному теплоносителю.

В смесительных аппаратах  передача теплоты происходит при непосредственном взаимодействии теплоносителей.

Рекуперативные  теплообменники в зависимости от конструкции разделяются на кожухотрубчатые, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые, спиральные, оросительные и аппараты с рубашками. Особую группу составляют трубные выпарные аппараты.

Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах.

Кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник  с неподвижными трубными решетками (рис. 14.11,а) состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен приваренными к нему трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообменника на трубное пространство, заключенное внутри греющих труб, и межтрубное. К корпусу прикреплены с помощью болтового соединения два днища. Для ввода и вывода теплоносителей корпус и

 

днища имеют  патрубки. Один поток теплоносителя, например жидкость, направляется в трубное пространство, проходит по трубкам и выходит из теплообменника через патрубок в верхнем днище. Другой поток теплоносителя, например пар, вводится в межтрубное пространство теплообменника, омывает снаружи греющие трубы и выводится из корпуса теплообменника через патрубок.

Рис. 14.11. Схема  вертикального одно-ходового кожухотрубного теплообменника с неподвижными трубными решетками   и   размещение   труб   в   трубной

решетке:

/ — корпус, 2 — трубная решетка, 3 — греющая труба, 4 — патрубок, 5 — днища, 6 — опорная лапа; 7 — болт; 8 — прокладка, 9 — обечайка

Теплообмен  между теплоносителями осуществляется через стенки труб.

Греющие трубы  соединены с трубной решеткой сваркой либо развальцованы в ней (см. узел Б на рис. 14.11,а). Греющие трубы изготовляют из стали, меди или латуни.

Размещают греющие  трубы в трубных решетках несколькими способами: по сторонам и вершинам правильных шестиугольников (в шахматном порядке), по сторонам и вершинам квадратов (коридорное) и по концентрическим окружностям. Такие способы размещения обеспечивают создание компактной конструкции теплообменника. Шаг размещения труб зависит от внешнего диаметра трубы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Классификация неоднородных систем. Методы разделения неоднородных систем.

Неоднородными, или гетерогенными, называют системы, состоящие, как минимум, из двух фаз: дисперсной (внутренней), обычно находящейся в тонкораздробленном состоянии, и дисперсионной (внешней), окружающей частицы дисперсной фазы.

Суспензии состоят из жидкой дисперсионной и твердой дисперсной фаз. В зависимости от размера взвешенных твердых частиц суспензии делятся на грубые с частицами размером >100 мкм; тонкие, когда размеры твердых частиц составляют ОД.. .100 мкм, и коллоидные растворы, содержащие твердые частицы размерами =50,1 мкм.

Эмульсии состоят из двух жидких фаз, не растворяющихся одна в другой: дисперсионной и дисперсной. Размер частиц дисперсной фазы может колебаться в значительных пределах. Под действием гравитационной силы эмульсии обычно расслаиваются, однако тонкие эмульсии с размером капель дисперсной фазы менее 0,4...0,5 мкм, а также содержащие стабилизаторы, становятся устойчивыми и не расслаиваются в течение продолжительного времени.

С увеличением концентрации дисперсной фазы может возникнуть состояние, когда дисперсная фаза обращается в дисперсионную и наоборот. Такой взаимный переход называется инверсией фаз.

Пены состоят из жидкой дисперсионной и газовой дисперсной фаз. По своим свойствам пены близки к эмульсиям.

Пыли и дымы состоят из газовой дисперсионной и твердой дисперсной фаз. Образуются пыли обычно при дроблении, смешивании и транспортировке твердых материалов. Размеры твердых частиц пылей составляют от 3 до 70 мкм. Дымы образуются при горении. Размер твердых частиц в дымах составляет 0,3- -5 мкм.