Шпаргалка по "Процессам и аппаратам"

Охлаждение  льдом применяют для охлаждения ряда продуктов, например мороженого, до температуры, близкой к нулю.

Теплопередача — теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку.

Теплоноситель — движущаяся среда (газ, пар, жидкость), используемая пля пеоеноса теплоты.

Теплопроводностью называется процесс переноса тепловой энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. В результате теплопроводности температура тела выравнивается.

Основной закон  теплопроводности, установленный Фурье (1768—1830) и названный его именем, гласит, что количество теплоты dQ, переданное теплопроводностью, пропорционально градиенту температуры dt/dl, времени dt и площади сечения dF, перпендикулярного направлению теплового потока:

гдеλ. — коэффициент  теплопроводности среды, Вт/(м-К).

Коэффициент теплопроводности веществ зависит от их природы  и агрегатного состояния, температуры  и давления.

Теплоотдачей называется процесс теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой.

Интенсивность теплоотдачи  характеризуется коэффициентом

теплоотдачи, равным отношению плотности теплового потока на поверхности раздела к температурному напору между поверхностью теплообмена и средой (теплоносителем).

Основной закон  теплоотдачи — закон Ньютона гласит: количество теплоты dQ, переданное от поверхности теплообмена к потоку , жидкости (газа) или от потока к поверхности теплообмена, прямо пропорционально площади поверхности теплообмена F, разности температур поверхности t_ст и ядра потока t_f (или наоборот) и продолжительности процесса dt:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36.  Электроосаждение и конструкция электрофильтра. Назначение, устройство, принцип действия и область 
    применения.

Простейший  электрофильтр — это два электрода, один из которых — анод — выполняется в виде трубы или пластины, а другой — катод — в виде проволоки, которая натянута внутри трубчатого анода либо между пластинчатыми анодами, выполненными из проволочной сетки. Анолы заземляют.

Газовая смесь  поступает внутрь трубчатых электродов или между пластинчатыми. Благодаря высокой разности потенцилов на электродах и неоднородности электрического поля в слое газа у отрицательного электрода — катода — образуется поток электронов, направленный к аноду. В результате соударений электронов с нейтральными молекулами газа газ ионизируется. Такая ионизация называется ударной. Признаком ионизации газа является образование «короны» у катода, поэтому катод называют коронирующим. Частицы пыли или тумана оседают на аноде, покрывая его слоем осадка.

Трубчатый сухой электрофильтр Пыль или дым поступают в нижнюю часть фильтра под решетку 6, в которой закреплены электроды, и распределяются по трубчатым электродам — анодам. Внутри трубчатых электродов расположены коронирующие электроды — катоды. Электроды закреплены на общей раме, опирающейся на изоляторы. Под действием электрического поля происходит электроосаждение взвешенных в газе частиц. Осевшие на аноде частицы периодически стряхиваются ударным приспособлением и собираются в    конической    нижней    части

                  Трубчатый электрофильтр:

1 — встряхивающее устройство, 2 — изолятор,

3 — рама, 4 — коронирутощий электрод, 5 —

Трубчатый электрод — анод, 6 — решетка, 7—

сборник для  пыли

фильтра.

В электрофильтре с пластинчатыми  электродами анодами служат пластины, а коронирующими электродами (катодами) — проволока, натянутая между пластинами.

Степень очистки газа в электрофильтрах зависит от электропроводности пыли: если взвешенные частицы хорошо проводят ток, то частица заряд отдает моментально и приобретает заряд электрода. В этом случае возникает кулоновая сила отталкивания, что приводит к уносу частиц с газом из фильтра и снижает степень очистки. При плохой проводимости тока частицы образуют на электроде плотный слой отрицательно заряженных частиц, который противодействует основному электрическому полю.

При высокой  концентрации взвешенных частиц в газе степень его очистки тоже снижается из-за осаждения ионов на частицах, что приводит к снижению количества перенесенных зарядов и, следовательно, силы тока.

37. Выпаривание и область его применения. Изменение свойств раствора при сгущении.

Выпаривание — процесс  концентрирования растворов твердых  нелетучих или малолетучих веществ  путем испарения летучего растворителя и отвода образовавшихся паров.

В промышленности выпаривание обычно проводят при кипении раствора.

При выпаривании растворов  твердых веществ в ряде пищевых  производств достигают насыщения  раствора; при дальнейшем удалении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, в результате которой выделяется растворенное вещество.

Выпаривание применяют  для повышения концентрации разбавленных растворов или выделения из них растворенного вещества путем кристаллизации.

Процесс выпаривания  широко используют в сахарном и консервном производствах при концентрировании сахарных и томатных соков, молока и др.

В пищевой технологии выпаривают, как правило, водные растворы.

Выпаривание проводят в  выпарных аппаратах. Процесс выпаривания может проводиться непрерывно и периодически. Аппараты периодического действия используют в основном в производствах малого масштаба.

В крупнотоннажных производствах  применяют непрерывнодей-ствующие выпарные установки, площадь поверхности  нагрева которых достигает 6000... 10 000 м². При таких поверхностях нагрева решающим фактором, который определяет экономичность установки, является расход греющего пара и воды.

Выпаривание осуществляют как под вакуумом, так и при  атмосферном и избыточном давлениях.

При   выпаривании     под    вакуумом   в аппарате создается вакуум путем конденсации вторичного (сокового) пара в I  специальном конденсаторе и отсасывания из него неконденсирующихся газов с помощью вакуум-насоса.

Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру  кипения раствора, что особенно важно  при выпаривании пищевых растворов, которые особенно чувствительны к высоким температурам. Применение вакуума позволяет увеличить движущую силу теплопередачи и, как следствие, уменьшить площадь поверхности выпарных аппаратов, а следовательно, их материалоемкость.

При выпаривании под  атмосферным давлением образующийся вторичный пар сбрасывается в атмосферу. При выпаривании под повышенным давлением вторичный пар может быть использован как нагревающий агент в подогревателях, для отопления теплиц и т. п. Выпаривание под давлением связано с повышением температуры кипения раствора, поэтому применение данного способа в пищевой технологии ограничено свойствами растворов и температурой теплоносителя.

Δt -     Физико химическая дипрессия

 t    - температура раствора

X_n – концентрация раствора

T_вт – температура вторичного пара

 Λ - теплопроводность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38. Виды   центрифуг   и   их   схемы.   Назначение,   устройство,   принцип   действия   и   область   применения. 
    Производительность центрифуги.

Центрифуги могут быть с вертикальным и горизонтальным расположением вала и барабана, периодического действия (подвод суспензии и выгрузка осадка производятся периодически), полунепрерывного (суспензия подается непрерывно, а осадок выгружается периодически) и непрерывного действия (подача суспензии и выгрузка осадка осуществляются непрерывно).

Отстойная центрифуга периодического действия с ручной выгрузкой осадка (рис. 7.6) состоит из барабана, насаженного на вращающийся вал и помещенного в корпус. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабана, твердые частицы осаждаются в виде сплошного слоя осадка на стенке барабана, а осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется через расположенный внизу патрубок. По окончании процесса осадок выгружается из центрифуги.

Процесс в  отстойной центрифуге состоит из разделения (осаждения) суспензии и отжима или уплотнения осадка.

Непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка (НОГШ) применяют в крахмалопаточном производстве для получения концентрированного крахмального осадка и в других производствах.

Центрифуга состоит из ротора и внутреннего шнекового устройства, заключенных в корпус. Суспензия подается через центральную трубу в полый вал шнека. На выходе из этой трубы внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распределяется в полости ротора.

Ротор вращается  в кожухе в полых цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого определяется положением сливных отверстий на торце ротора. Образовавшийся осадок перемещается вследствие отставания скорости вращения шнека от скорости вращения ротора к отверстиям в роторе, через которые он выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.

При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При  необходимости он может быть промыт.

  Фильтрующие центрифуги периодического и непрерывного действия разделяются по расположению вала на вертикальные и горизонтальные, по способу выгрузки осадка — на центрифуги с ручной, гравитационной, пульсирующей и центробежной выгрузкой осадка. Главным отличием фильтрующих центрифуг от отстойных является то, что они имеют перфорированный барабан, обтянутый фильтровальной тканью.

В фильтрующей центрифуге периодического действия (рис. 8.14) суспензия загружается в барабан сверху. После загрузки суспензии барабан приводится во вращение. Суспензия под действием центробежной силы отбрасывается к внутренней стенке барабана. Жидкая дисперсионная фаза проходит через фильтровальную перегородку, а осадок выпадает на ней. Фильтрат по сливному патрубку направляется в сборник. Осадок после окончания цикла фильтрования выгружают вручную через крышку 3.

Конструкция фильтрующей центрифуги с перфорированным барабаном аналогична конструкции автоматической отстойной центрифуги с непрерывным ножевым съемом осадка (см. рис. 7.7).

 

 

39. способы выпаривания.

 

В пищевых производствах  применяют однократное выпаривание, которое проводят непрерывным способом или периодически, многократное выпаривание, проводимое непрерывно, и выпарива--ние с использованием теплового насоса.

Однократное выпаривание проводят в установке, показанной на рис. 15.1. Такие установки применяют в малотоннажных производствах. Однократное выпаривание можно проводить непрерывно или периодически. Образующийся при выпаривании вторичный пар в этих установках не используется, а конденсируется в конденсаторе.

Основные аппараты установки  — выпарной аппарат, подогреватель, барометрический конденсатор и насосы.

Выпарной аппарат состоит  из верхней части — сепаратора и нижней — греющей камеры, которая  представляет собой кожухо-трубный теплообменник. В трубном пространстве находится кипя-

щий раствор, а в межтрубное подается греющий пар. В сепараторе с отбойниками капельки отделяются от вторичного пара, которые затем  конденсируются. Конденсат вместе с  охлаждающей водой удаляется через барометрическую трубу в колодец. Концентрированный раствор с заданной концентрацией х_к непрерывно откачивается из нижней части выпарного аппарата в хранилище готового продукта.

Материальный баланс однократного выпаривания (рис. 15.2) выражается двумя уравнениями:

по всему веществу

 

и по растворенному твердому веществу

 

Многократное  выпаривание проводят в ряде последовательно установленных выпарных аппаратов. Такие установки называют многокорпусными. С целью экономии греющего пара в выпарных установках многократного выпаривания в качестве греющего пара во всех корпусах, кроме первого, используется пар из предыдущего корпуса.

Удельный расход греющего насыщенного водяного пара составляет: для однокорпусной установки 1,1... 1,2 кг пара на 1 кг выпаренной воды; для двухкорпусной установки около 0,55, для трехкорпус-ной — около 0,4, для четырехкорпусной установки около 0,3 кг пара на 1 кг выпаренной воды.

Многократное выпаривание  можно осуществить при использовании греющего пара высокого давления либо при применении вакуума в выпарной установке.

Давление в корпусах установки должно поддерживаться таким  образом, чтобы температура поступающего в корпус пара была выше, чем температура  кипения раствора в этом корпусе. Оптимальное давление греющего пара в последнем корпусе определяется технико-экономическим расчетом.