Шпаргалка по "Процессам и аппаратам"

Циркуляционное  перемешивание осуществляют с помощью насоса, перекачивающего жидкость по замкнутой системе смеситель — насос — смеситель.

В ряде случаев вместо насосов могут применяться паровые эжекторы.

Статическое смешивание жидкостей невысокой вязкости, а также газа с жидкостью осуществляется в статических смесителях за счет кинетической энергии жидкостей или газов.

Статические смесители  устанавливают в трубопроводах  перед реактором или другой аппаратурой  или непосредственно в реакционном аппарате.

Простейшими статическими смесителями являются устройства с  винтовыми вставками различной  конструкции.Статические смесители используют также при получении эмульсий.

Механическое  перемешивание используют для интенсификации гидромеханических процессов (диспергирования), тепло- и массооб-менных, биохимических процессов в системах жидкость — жидкость, газ — жидкость и газ — жидкость — твердое тело. Осуществляют его с помощью различных перемешивающих устройств — мешалок. 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.

Лопастные (рис. 11.2, а, б), ленточные, якорные и шнековые мешалки относятся к тихоходным: частота их вращения составляет 30...90 мин~^г, окружная скорость на конце лопасти для вязких жидкостей — 2.. .3 м/с.

Преимущества лопастных  мешалок — простота устройства и  невысокая стоимость.

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.

30. Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента. Назначение, устройство и принцип действия.

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 взаимодействует с исходной парогазовой смесью. Из первой секции во вторую адсорбент перетекает через патрубки и распределительные тарелки, обеспечивающие равномерное распределение адсорбента по сечению колонны и служащие затворами, разграничивающими первую и вторую секции. Далее адсорбент поступает в десорбцион-ную секцию, представляющую собой кожухотрубный теплообменник, в которой нагревается и взаимодействует с десорбирующим агентом — острым водяным паром. Регенерированный адсорбент удаляется из адсорбера через шлюзовой затвор.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

 

 

 

 

Периодического  действия. Адсорбер с псевдоожиженным  слоем  заполнен мелкозернистым адсорбентом Исходная смесь подается снизу под распределительную решетку при скорости, превышающей скорость псевдоожижения частиц адсорбента При этом слой расширяется и переходит в подвижное состояние Проведение адсорбции в псевдоожиженном слое значительно интенсифицирует процесс массообмена и сокращает продолжительность процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31. Расчет расхода энергии при механическом перемешивании.

Энергия (в  кВтч), расходуемая на перемешивание  мешалкой, определяется в зависимости от заданной продолжительности перемешивания т (ч):

            

В пусковой период, когда энергия расходуется не только на преодоление сил трения, но и на преодоление сил инерции приводимого в движение перемешивающего устройства и самой жидкости, потребляемая мешалкой мощность возрастает по сравнению с расчетной.

Опыт эксплуатации смесителей показывает, что в период пуска сила, действующая на лопасти перемешивающего устройства со стороны жидкости, увеличивается в 2...4,5 раза по сравнению с усилиями, действующими в рабочий период. Поэтому применяют асинхронные электродвигатели, допускающие кратковременную перегрузку на 200... 300 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32. Гидроциклоны и аэроциклоны. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

Гидроциклоны применяют для осветления, обогащения суспензий, классификации твердых частиц по размерам от 5 до 150 мкм, а также для очистки сточных вод после мойки пищевых агрегатов.

Корпус гидроциклона (рис. 7.12) состоит из верхней цилиндрической части и конического днища. Качество разделения в гидроциклонах зависит от угла конусности. Оптимальным считают угол, равный 10... 15°. При таком угле удлиняются коническая часть гидроциклона и путь твердых частиц и, следовательно, увеличиваются время пребывания частиц и качество разделения.

Суспензия подается тангенциально в цилиндрическую часть и приобретает вращательное движение. Скорость суспензии на входе

в гидроциклон составляет 5...25 м/с. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и движутся по спиральной траектории вдоль стенок вниз к штуцеру 6, через который отводятся в виде шлама. Осветленная жидкость движется во внутреннем спиральном потоке вверх вдоль оси гидроциклона и удаляется через патрубки 2.

Циклоны и гидроциклоны. Аппараты для разделения газовых неоднородных систем, в которых используется центробежная сила,

возникающая вследствие вращения пию-ка, называют циклонами. В циклонах нет вращающихся частей. Вращение потока достигается благодаря тангенциальному вводу исходной смеси и цилиндрическому каналу, образуемому корпусом 3 и центральной трубой 5. Более тяжелые твердые частицы совершают в циклоне движение по спирали, постепенно приближаясь к внутренней поверхности корпуса и одновременно опускаясь вниз к выходу 1. Чистый газ из центральной части аппарата отводится вверх по центральной трубе 5. Для получения центробежной силы, достаточной для очистки газа, необходимо поддерживать высокую скорость потока на входе в аппарат. Так, для аппара-

Рис. 5.17. Схема  циклона:

I — выход пыли; 2— коническая часть корпуса; 3 — цилиндрическая часть корпуса; 4— патрубок для входа запыленного воздуха; 5—центральная труба, отводящая очищенный воздух

33. Перемешивание пластичных масс и сыпучих материалов.

При перемешивании пластичных масс, в частности при получении теста в хлебопекарном, макаронном и кондитерском производствах, не только смешиваются различные компоненты, но и тесто при этом разминается, насыщается воздухом и приобретает определенные свойства.

Процесс перемешивания проводится в смесителях периодического и непрерывного действия, оборудованных специальными перемешивающими устройствами — рамными, шнековыми и ленточными мешалками (рис. 11.8). Смесители могут иметь месильное устройство с вертикальной или горизонтальной осью.

 

 

Для перемешивания сыпучих  материалов в пищевых производствах используют смесители, работающие в других отраслях промышленности, или смесители, специально сконструированные для смешивания материалов, различающихся гранулометрическим составом, плотностью, прочностью, физическим состоянием и другими физическими свойствами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34. Фильтры для неоднородных газовых систем. Схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область 
    применения.

В зависимости  от вида фильтровальной перегородки  фильтры бывают с мягкими, полужесткими и жесткими пористыми перегородками.

Фильтры с мягкими фильтровальными перегородками — рукавные, или мешочные, широко применяют для очистки газов от пыли. Мягкие пористые перегородки выполняют из тканевых материалов, нетканых волокнистых материалов, пористых листовых материалов (металлоткани, пористые пластмассы и резины).

Батарейный рукавный фильтр с фильтрующими элементами из различных тканевых материалов изображен на рис. 9.6. Рукава и мешки подвешивают в прямоугольном корпусе к общей раме. Запыленный газ поступает снизу внутрь рукавов в открытые торцевые отверстия Проходя через боковые цилиндрические поверхности рукавов, газ фильтруется, а пыль оседает на внутренней поверхности рукавов.

В процессе эксплуатации слой пыли растет и сопротивление фильтра увеличивается. Для регенерации фильтра рукава или мешки периодически встряхивают специальным механизмом 2, смонтированным на крышке фильтра. Иногда применяют обратную продувку газом или воздухом фильтрующих элементов фильтра. Осевшая пыль собирается в коническом днище фильтра, откуда выгружается шнеком.

В ряде случаев используют секционные фильтры. Каждая секция в таком фильтре имеет свой встряхивающий механизм, что позволяет последовательно проводить регенерацию фильтрующих элементов без отключения всего фильтра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35. Процессы нагревания и охлаждения. Теплопроводность, теплоотдача, теплопередача.

Нагреванием называется процесс повышения температуры  материалов путем подвода к ним теплоты. Широко распространенными методами нагревания в пищевой технологии являются нагревание горячей водой или другими жидкими теплоносителями, насыщенным водяным паром, топочными газами и электрическим током.

Для этих целей применяют  теплообменники различных конструкций.

Нагревание  водой используют для повышения температуры и пастеризации пищевых продуктов при температурах ниже 100 °С.

Другим способом нагревания горячими жидкостями является обогрев  с помощью обогревательных бань, представляющих собой аппараты с  рубашками. Рубашка нагревается топочными газами, с помощью электрообогрева или насыщенным водяным паром высокого давления, подаваемым в змеевик.

Нагревание  водяным насыщенным паром получило широкое распространение, что объясняется следующими его достоинствами: большим количеством теплоты, выделяющейся при конденсации водяного пара (2024...2264 кДж на 1 кг конденсирующегося пара при абсолютных давлениях соответственно 0,1... 1,0 МПа); высоким коэффициентом теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке — порядка 20 000...40 000 кДж/м² )равномерностью обогрева.

Нагревание топочными газами, образующимися при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в специальных печах, используется, например, для обогрева сушилок.

Нагревание  электрическим током осуществляется в электрических печах сопротивления прямого и косвенного действия.

В печах прямого действия тело нагревается при прохождении  через него электрического тока.

Нагревание токами высокой  частоты основано на том, что при воздействии на диэлектрик переменного электрического тока молекулы диэлектрика приходят в колебательное движение, при этом часть энергии затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и превращается в теплоту, нагревая тело.

Охлаждение — процесс  понижения температуры материалов путем отвода от них теплоты.

Охлаждение водой осуществляется в теплообменниках, в которых теплоносители разделены стенкой либо обмениваются теплотой при смешивании. Например, газы охлаждают разбрызгиванием в них воды.