4.Механізм процесу 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.

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.

№8

13. Переваги та недоліки використання водяної пари в якості теплоносія.

Теплоносій

Так як теплоємність пари, вірніше теплота його конденсації досить велика, він часто використовується в якості ефективного теплоносія. Як приклади використання можна привести парове опалення, промислове використання пари, наприклад, парогенератори

Недоліки водяного теплоносія пояснюються: високою щільністю, що вимагає додаткових витрат електроенергії на перекачку мережної води та створення великих тисків для заповнення нагрівальних приладів, підвищеною чутливістю теплових мереж до витоку води і аварій, малою швидкістю переміщення по трубах.

Ці недоліки в парових системах теплопостачання відсутні. Завдяки високій швидкості руху, невеликій щільності пара і менших витоків теплоносія парові мережі в аварійних умовах тривалий час можуть працювати без порушення режимів теплопостачання.

14. Матеріальний баланс випарної установки.

Матеріальний баланс по сухим речовинам випарної установки:

* b

.

Матеріальний баланс по вологі

W=-=-=(1-)

15. Механізм процесів переносу.

Розрізняють три види переносу теплоти: теплопровідність, теплове випромінювання і конвекція.

Явище теплопровідності полягає в тому, що перенесення теплоти відбувається шляхом безпосереднього зіткнення між мікрочастинками (молекулами, атомами, електронами) - від часток з більшою енергією до частинок з меншою енергією, тобто процес переносу теплоти теплопровідністю протікає по молекулярному механізму. У рухомих середовищах (рідина, газ) при турбулентному режимі руху потоку молекулярний механізм переносу теплоти, тобто теплопровідність, має істотне значення в тонких, прикордонних з твердою стінкою шарах. При ламінарному русі потоку або в нерухомій рідини теплопровідність може бути основним видом переносу теплоти. Оскільки теплопровідність - явище молекулярне, то на швидкість процесу перенесення теплоти теплопровідністю істотний вплив роблять структура і властивості речовини (наприклад, для рухомих середовищ - в'язкість, щільність і ін). У твердих тілах, наприклад в діелектриках, перенесення енергії здійснюється фотонами, в металах електронами.

Явище теплового випромінювання - це процес розповсюдження енергії за допомогою електромагнітних коливань. Джерелом цих коливань є заряджені частинки - електрони та іони, що входять до складу випромінюючого речовини. Тверді тіла та рідини випромінюють хвилі всіх довжин, тобто дають суцільний спектр випромінювання. При перенесенні теплоти випромінюванням теплова енергія спочатку перетворюється в променисту, а потім назад: зустрічаючи на своєму шляху небудь тіло, промениста перетворюється на теплову.

Явище конвекції полягає в тому, що перенесення теплоти здійснюється внаслідок руху та перемішування макроскопічних об'ємів рідини або газу. При цьому дуже велике значення мають стан і характер руху рідини або газу. Поряд з цим у рухомої рідини через наявність градієнта температур відбувається перенесення теплоти перемещающимися частками рідини із зони з великою температурою в зону з меншою, тобто за рахунок теплопровідності. Таким чином, конвекція завжди супроводжується теплопровідністю. Якщо масове переміщення рідини викликано різницею щільності в різних точках рідини чи газу (внаслідок різниці температур в цих точках), таку конвекцію називають природною. Якщо переміщення рідини чи газу виникає внаслідок витрати на це механічної енергії (насос, мішалка і т.д.), таку конвекцію називають примусовою. Конвекція - явище макроскопічне

16. Матеріальний баланс конвективної сушарки.

w

Gн,

Gк ,

=+w

=

=(-w)

=

=+w

=

№9

17. 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.Нагрівання гострою парою. Рівняння теплового балансу.

Д*

G*C *

(Д + 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.

18. Молекулярна дифузія. Закон Фіка.

Дифу́зія — процес випадкового невпорядкованого переміщення частинок під впливом хаотичних сил, зумовлених тепловим рухом і взаємодією з іншими частками.

Дифузія що відбувається внаслідок теплового руху атомів, молекул, — молекулярна дифузія

Рівняння Фіка

показує, що щільність потоку речовини J [ cm ^{- 2} s ^{- 1} ] Пропорційна коефіцієнту дифузії D [( cm ² s ^{- 1} )] І градієнту концентрації. Це рівняння виражає перший закон Фіка (Адольф Фік - німецький фізіолог, який встановив закони дифузії в 1855 р.). Другий закон Фіка пов'язує просторове і тимчасове зміни концентрації ( рівняння дифузії):

Коефіцієнт дифузії D залежить від температури.

19. Тепловий баланс конвективної сушарки.

α *

α*

W* I

**

*

* + α*= ** + W* I + α * +

№10

20. Матеріальний і тепловий баланс випарної установки.

Матеріальний баланс по сухим речовинам випарної установки:

* b

.

Матеріальний баланс по вологіW=-=-=(1-)

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.

21. 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;

22. 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.

23. 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.

№11

1.Нагрівання гострою парою. Рівняння теплового балансу.

Д*

G*C *

(Д + 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.