4.Тепловий, матеріальний баланс конвективної сушарки.
w
|
|
Gк ,
=+w
=
=(-w)
=
=
+w
=
α
*
α
*
W*
I
**
*
* + α*= ** + W* I + α * +
№3
Нагрівання глухою парою. Рівняння теплового балансу.
Д
*
|
|
|
|
G *C * G *C *
Д *+ G *C *= Д * + G *C * +
Рівняння теплового балансу.
Розглянемо теплообмін усередині системи, що складається з декількох тіл. Будемо вважати, що система достатньо ізольована від навколишніх тіл і її внутрішня енергія не змінюється. Ніякої роботи усередині системи не відбувається.
дістанемо таке рівняння: Q1 + Q2 + Q3 +... = 0.
2.Тепловий баланс випарної установки.
Тепловий баланс
+D*=*+D*+W*
D**C*(
(це кількість тепла необхідного для проведення процесу випарювання.
-це кількість тепла затраченого для нагріву продукта до температури кипіння.
-кількість тепла яке росходиться на віпарювання продукта.
3.Основне рівняння масовіддачі.Масовіддача-перенос речовини від границі розділу фаз.
M=β*F*(-X) – рівняння масовіддачі
M-маса речовини яка видаляється з поверхні тіла;
β-коефіцієнт масовіддачі;
F-площина поверхні;
-концентрація речовини на границі розділу фаз;
-концентрація речовини в потокі;
4.Схема, матеріальний баланс конвективної сушарки.
Схема конвективної сушарки:
Матеріальний баланс конвективної сушарки:
w
|
|
Gк ,
=+w
=
=(-w)
=
=
+w
=
№4
Конструкції теплообмінників.
Конструкційно теплообмінники поділяють на:
об'ємні одна з середовищ має значний обсяг в теплообміннику, одна середа зосереджена в баку великого обсягу, друга протікає через змійовик;
швидкісні (кожухотрубні) середовища рухаються з досить великою швидкістю для збільшення коефіцієнта тепловіддачі, багато дрібних трубочок знаходяться в одній великій (кожух), середовища рухаються одна в міжтрубному просторі, інша всередині трубочок, зазвичай в трубочках знаходиться більш "брудна" Середа, так як їх легше чистити;
пластинчастий теплообмінник складається з набору пластин, середовища рухаються між пластинами, простий у виготовленні (штамповані пластини складаються з прокладками між ними), легко модифікується (додаються або забираються пластини), хороша ефективність (велика площа контакту через пластини).
пластинчато-ребристий теплообмінник на відміну від пластинчастого теплообмінника складається із системи розділових пластин, між якими знаходяться ребристі поверхні - насадки, приєднані до пластин методом пайки в вакуумі.
Оребрені пластинчасті теплообмінники, ОПТ складається з тонкостінних оребрених панелей, виготовлених методом високочастотного зварювання, з'єднані по черзі з поворотом на 90 градусів. За рахунок конструкції, а також різноманіття використовуваних матеріалів досягаються високі температури гріючих середовищ, невеликі опору, високі показники відносини Телевізійних площі до маси теплообмінника, тривалий термін служби, низька вартість та ін Часто використовуються для утилізації тепла відхідних газів.
спіральний теплообмінник являє собою два спіральних каналу, навитих з рулонного матеріалу навколо центральної розділювальної перегородки - керна, середовища рухаються по каналах. Одне з призначень спіральних теплообмінників - нагрівання та охолодження високов'язких рідин.
Матеріальний баланс випарної установки.Матеріальний баланс по сухим речовинам випарної установки:
* b
.
Матеріальний баланс по вологі
W=-=-=(1-)
Масообмінні процеси. Види масообмінних процесів.
Процеси які відбувається перенос із одної фази в другу- називаються масообмінними.
Види масообмінних процесів:
1)Процеси Адсорбції процес поглинання газу або рідини твердим пористим тілом;
2)Процеси Абсорбції процес поглинання рідини газом;
3) Процеси Екстракції;(екстракція буває рідина – в системі рідина, тверде тіло в системі тверде тіло);
4)Процес перегонки- процеси розділення рідких гомогенних систем;
5)Сушка(прцес виділення вологи з твердих пластинчастих матеріалів);
6)Процес кристалізації процес виділення кристалів із виробництва;
Крива сушіння. Перенесення вологи в I і II періодах сушіння.
Процес сушки проводиться в 3 етапи:
1)Переміщення вологи з поверхні матеріалу до тепловологоносителю;
2) Пароутворення на поверхні продукту;
3) Переміщення вологи в середині продукту;
Всі ці етапи відображають графік який називається крива сушіння.
Крива сушіння показує зміну вологості матеріалу в процесі часу.
Для більшості продуктів, крива має вид:
β-коефіцієнт масовіддачі;
F-площа поверхні матеріала;
-порціональний тиск водяного паранад поверхнею матеріала;
-порціональний тиск водяного пара в повітрі;
AB-нагрів матеріалів;
BC-період постійної швидкості сушіння;
CD-період падаючої швидкості сушіння;
Рухаюча сила процеса сушіння на ділянці AB і BC-перший період сушіння; різність парціального тиску пари над матеріалом і в повітрі.
Рухаюча сила на етапі CD- другий період сушіння; являється різністю концентрацій в середині матеріалу і на його поверхні.
BC-перший період сушіння;
CD- другий період сушіння;
II-модифікації закона Фіка;
D-коефіцієнт дифузії вологи в середині матеріалу;
τ-час
- градієнт концентрації.
№5
Нагрівання глухою парою. Рівняння теплового балансу.
Д
*
|
|
|
|
G *C * G *C *
Д *+ G *C *= Д * + G *C * +
Рівняння теплового балансу.
Розглянемо теплообмін усередині системи, що складається з декількох тіл. Будемо вважати, що система достатньо ізольована від навколишніх тіл і її внутрішня енергія не змінюється. Ніякої роботи усередині системи не відбувається.
дістанемо таке рівняння: Q1 + Q2 + Q3 +... = 0.
Схема, принцип дії однокорпусної вакуум-випарної установки.
Схема установки:
1)Гріюча камера;2)Труба великого діаметру(циркулююча труба);3)Паровий сепаратор;4)Параметричний конденсатор;5)Полка ;6)Параметрична труба;7)Басейн.
Тепловий баланс конвективної сушарки.
α
*
α
*
W*
I
**
*
* + α*= ** + W* I + α * +
Фактори, що впливають на процес екстрагування.
Екстрагування– дія, власне розділення суміші речовин на складові частини за допомогою розчинника, в якому вони розчиняються неоднаково. Механізм Е. у загальному випадку включає проникнення екстрагента в пори твердого матеріалу, розчинення цільового компонента, перенесення речовини, що екстрагується з глибини твердої частини до поверхні розділу фаз (молекулярна дифузія); перенесення речовини від поверхні розділу фаз в об'єм екстрагента (конвективна дифузія). Швидкість Е. визначається рушійною силою процесу, сумарним опором на всіх стадіях, співвідношенням маси екстрагента і рідини у твердій фазі (гідромодулем). При збільшенні гідромодуля зростає рушійна сила Е., але одночасно утруднюється і дорожчає подальше виділення цільового компонента. Перемішування (механічне, з використанням псевдозрідження і інш.) прискорює конвекційну дифузію, але не впливає на швидкість мол. дифузії. Екстрагент повинен легко регенеруватися, бути селективним, порівняно дешевим. Таким вимогам відповідають вода, етанол, бензин, бензол, ацетон, розчини кислот, солей і лугів.
№6
Основне рівняння тепловіддачі.
Q = F t * τ
Q = α * F t * τ
Q = KF△* τ
Випарювання. Загальні відомості. Тепловий баланс випарної установки.
Випарювання – процес концентрування розчину рідини і практично не летучих речовин шляхом часткового видалення розчинника при кипінні розчину.
Назначення процесу:
Збільшення вмісту сухих речовин;
Збільшення терміну зберігання продукту;
Для видалення розчинника в чистому вигляді;
Тепло для реалізації процесу підводять при допомозі водяного пару називають первинним.
Пар який утворується при кипінні розчину називається вторинним.
Процеси випарювання проводять під:
Вакуумним;
Атмосферним;
Надлишковим;
В основному харчові розчини випарюються під вакуумом:
Зниження температури;
Тепловий баланс
+D*=*+D*+W*
D**C*(
(це кількість тепла необхідного для проведення процесу випарювання.
-це кількість тепла затраченого для нагріву продукта до температури кипіння.
-кількість тепла яке росходиться на віпарювання продукта.
Екстрагування. Приклади застосування в харчовій промисловості.
Екстрагування– дія, власне розділення суміші речовин на складові частини за допомогою розчинника, в якому вони розчиняються неоднаково. Механізм Е. у загальному випадку включає проникнення екстрагента в пори твердого матеріалу, розчинення цільового компонента, перенесення речовини, що екстрагується з глибини твердої частини до поверхні розділу фаз (молекулярна дифузія); перенесення речовини від поверхні розділу фаз в об'єм екстрагента (конвективна дифузія). Швидкість Е. визначається рушійною силою процесу, сумарним опором на всіх стадіях, співвідношенням маси екстрагента і рідини у твердій фазі (гідромодулем). При збільшенні гідромодуля зростає рушійна сила Е., але одночасно утруднюється і дорожчає подальше виділення цільового компонента. Перемішування (механічне, з використанням псевдозрідження і інш.) прискорює конвекційну дифузію, але не впливає на швидкість мол. дифузії. Екстрагент повинен легко регенеруватися, бути селективним, порівняно дешевим. Таким вимогам відповідають вода, етанол, бензин, бензол, ацетон, розчини кислот, солей і лугів.
На ефективність Е. впливає спосіб підготовки сировини (подрібнення або ґранулювання), що забезпечує необхідну форму, розміри і дисперсний склад частинок, а також зволоження, термохім. і інш. види обробки, що поліпшують дифузні і механічні властивості твердого матеріалу. Е. здійснюється в спец. апаратах - екстракторах. Процес Е. може протікати в нерухомому шарі твердого матеріалу, рухомому або псевдозрідженому шарі. Е. використовується для вилучення сполук рідкісних металів, урану з руд і інш.
екстрація застосовується в деяких галузях харчової промисловості, таких як: цукрова (екстракція цукру з буряка і тростини), маслоробна (екстракція олії з соєвих бобів і олійного насіння).
Кінетика сушіння. Вологість матеріалу.
Кінетика сушіння простежує змінення вологості матеріалу в часі.Щоб розрахувати процес сушіння і створити раціональні конструкції сушильних установок,потрібно спільно вивчати статистику і кінетику сушильного процесу.
Кінетику сушіння характеризують графіками трьох видів:
1)Криві сушіння ,побудовані в координатах ( середній вологовміст матеріалу)- τ ( час);
2)Криві швидкості сушіння в координатах d/dτ (швидкість сушіння )- (вологовміст);
3)температурні криві в координатах θ (температура матеріалу)- ( вологовміст).
Вологість матеріалу- це відношення маси вологого матеріалу до маси сухого.
W=
-вологе
-матеріалу
=*100%-вологовмістне
-сухого
№7
Нагрівання глухою парою. Рівняння теплового балансу.
Д
*
|
|
|
|
G *C * G *C *
Д *+ G *C *= Д * + G *C * +
Рівняння теплового балансу.
Розглянемо теплообмін усередині системи, що складається з декількох тіл. Будемо вважати, що система достатньо ізольована від навколишніх тіл і її внутрішня енергія не змінюється. Ніякої роботи усередині системи не відбувається.
дістанемо таке рівняння: Q1 + Q2 + Q3 +... = 0.
Призначення та варіанти процесу випарювання.
Випарювання – процес концентрування розчину рідини і практично не летучих речовин шляхом часткового видалення розчинника при кипінні розчину.
Назначення процесу:
Збільшення вмісту сухих речовин;
Збільшення терміну зберігання продукту;
Для видалення розчинника в чистому вигляді;
Процеси випарювання проводять під:
Вакуумним;
Атмосферним;
Надлишковим;
Основне рівняння масовіддачі.
Масовіддача-перенос речовини від границі розділу фаз.
M=β*F*(-X) – рівняння масовіддачі
M-маса речовини яка видаляється з поверхні тіла;
β-коефіцієнт масовіддачі;
F-площина поверхні;
-концентрація речовини на границі розділу фаз;
-концентрація речовини в потокі;