Метод гидромех 2014_3

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

21

Необхідно ознайомитися з пристроєм фильтр-пресса, зібрати його і підготувати до роботи. Перед фільтруванням слід приготувати суспензію. Суспензію, що знаходиться в ємкості, ретельно перемішують, для цього через суспензію барботується повітря, що подається в ємність компресором. Для інтенсивного перемішування суспензії треба відкрити крани. Після ретельного перемішування протягом 3...4 хвилин кран закривається, в ємкості росте тиск, під дією якого суспензія витісняється в напірний бак. Після заповнення напірного бака відкривається кран і суспензія подається у фільтр, на якому заздалегідь вигвинчується на два обороти повітряний кран для випуску повітря. Після випуску повітря з фільтру повітряний кран закривається, рідина, проходячи крізь фільтрувальні перегородки, збирається в мірні стакани. Маса фільтрату визначається через кожних 30с, для цього у момент виходу фильтрату з фільтру включається секундомір. Через кожних 30 с проводиться заміна мірних стаканів і на вагах визначається маса порції фільтрату. Рушійна сила фільтрації дорівнює гідростатичному тиску стовпа рідини. Результати вимірювань заносять до таблиці.

3. Результати вимірювань

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

22

де ρ- густина фільтрату, кг/м3;

S- площа фільтрувальної перегородки, м2.

4.Обробка результатів вимірювань

4.1Для визначення констант фільтрування диференцюють рівняння 1

2V dV+2Vекв dV = K dτ

Після чого поділемо кожен член рівняння на K dV і змінемо диференцювання на відповідні різниці і отримаємо рівняння 1 у наступному вигляді:

Рівняння 2 є рівнянням прямої лінії, з кутом нахилу α, тангенс якого

tg(α)=2/K, а відрізок B 2 Vекв

K

Δτ

ΔV

V

Рис. 2

4.2 Використовуючи розрахункові дані, будують графік залежності

f VV

4.3Знаходять константу фільтрування К=2/tg(α)

4.4Знаходять із графіка значення відрізку В та визначають

5.Звіт о виконаній роботі повинен містити:

1.Мета роботи.

2.Основні теоретичні положення.

3.Схема установки.

4.Таблиця вимірювань.

5.Результати розрахунків у вигляді рівняння фільтрування.

6.Висновки.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

23

6.Контрольні запитання

1.Визначення процесу фільтрування.

2.Призначення процесу фільтрації.

3.Які неоднорідні системи вам відомі?

4.Що таке швидкість фільтрації, від чого вона залежить?

5.Що є рушійною силою процесу фільтрування? Способи її створення.

6.Що характеризують константи фільтрування?

7.У чому полягає методика експериментального визначення констант процесу фільтрування?

8.Принцип дії фильтр-пресса?

Лабораторна робота № 6

ВИПРОБУВАННЯ НАДЦЕНТРИФУГИ

Мета роботи – вивчити процес осадження твердих частинок суспензії під дією відцентрової сили; визначити фактор розділення центрифуги; визначити максимальну продуктивність центрифуги для даного продукту.

1. Теоретичні відомості

Швидкість осадження твердих частинок під дією гравітаційних сил невелика, вона падає зі зменшенням розміру твердих частинок і різниці густин між фазами, а також із зростанням в’язкості середовища.

Збільшення швидкості процесу можливе в полі дії відцентрової сили. При обертанні рідини в центрифугах на неї діє гравітаційна сила Fг=m g , а також відцентрова сила

де w2r – відцентрове прискорення;

w – кутова швидкість обертання частинки; r – радіус обертання частинки.

На практиці w2r >> g, тому процес осадження в центрифугах розглядають під дією тільки відцентрової сили.

Для розділення рідких неоднорідних систем у відцентровому полі застосовуються машини, які називаються центрифугами, процес розділення називається центрифугуванням. Основний робочий орган центрифуги – барабан, який обертається. Барабани відстійних центрифуг повинні бути суцільними, щоб затримувати на своїй поверхні частинки дисперсної фази. Інтенсивність центрифугування характеризується фактором розділення. Для відцентрового поля фактор розділення

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

24

Число фактора розділення показує, у скільки разів відцентрове прискорення більше прискорення вільного падіння. Всі центрифуги по величині чинника розділення класифікуються на дві групи: нормальні (з фактором розділення K< 3000) і надцентрифуги, у яких К ≥ 3000.

При ламинарном режимі швидкість осадження у відцентровому полі

де ωo – швидкість осадження в полі дії сил тяжіння. 2. Опис установки

Роторна, або барабанна, надцентрифуга призначена для безперервного очищення рідини під дією відцентрової сили (рис.1).Барабан 7 підвішений усередині масивної литої станини 6 на струні 4, сполученою з аеродинамічним

Рис.1. Схема установки

підшипником 3, і приводиться у обертання через приводний пас 2 від електродвигуна 1. Суспензія підводиться до барабана через живильну трубку 8 і розподіляється рівномірним шаром по стінках. Під дією відцентрової сили частинки осідають на стінах барабана 7, а освітлена рідина викидається через закраїни барабана в зливний лоток 5 і відводиться в збірну ємкість.

У вертикальному барабані центрифуги траєкторія руху твердої частинки залежить від двох параметрів: швидкості осадження частинки і швидкості руху частинки уздовж барабана. Швидкість осадження частинки в середовищі певної в'язкості залежить від частоти обертання барабана n і є постійною при n=const.

Швидкість руху частинки уздовж барабана міняється із зміною кількості суспензії, що подається на освітлення. Для проведення дослідів необхідно: ознайомитися з конструкцією центрифуги, зібрати і підготувати до випробу-

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

25

вання центрифугу, включити двигун, подати в барабан суспензію з ємкості, зміряти час збирання необхідної кількості (2л) чистої рідини (фугата), після збору фугата перекрити кран ємкості, вимкнути двигун, центрифугу розібрати і зміряти довжину шару осаду в циліндрі. Результати вимірювань занести в таблицю.

3. Результати вимірювань

4. Обробка результатів вимірювань

При розділенні суспензії в центрифугах частинки дисперсної фази здійснюють складний рух: вони разом з потоком рухаються уздовж апарату із швидкістю wl і одночасно під дією відцентрової сили по радіусу барабана. Для повного розділення суспензії необхідно, щоб час осадження частинки найменшого розміру був менший або рівний часу проходження її уздовж барабана

Час осадження частинки τо розраховують, допускаючи, що він повинен дорівнювати часу проходження найменшою частинкою шляху, рівного довжині шару осаду l, для чого визначають швидкість руху суспензії уздовж барабана по рівнянню витрат

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

26

Знаходять фактор розділення

Мінімальний діаметр частинок, що осідають в центрифузі визначають з рівняння:

де μ – в’язкість середовища, Па с;

ω – кутова швидкість, ω=π·n/30, рад/с; Q – витрати суспензії, м3/с;

L– довжина барабана, м.

5.Звіт о виконаній роботі повинен містити:

1.Мета роботи.

2.Основні теоретичні положення.

3.Схема установки.

4.Таблиця вимірювань.

5.Результати розрахунків Vmax і К.

6.Висновки.

6.Контрольні запитання

1.Суть теорії центрифугування.

2.Пристрій і принцип дії відстійної і фільтруючої центрифуги

3.Фактор розділення, його фізичний зміст.

4.Розрахунок продуктивності центрифуги.

5.Наскільки можна збільшити продуктивність центрифуги?

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

27

ЛІТЕРАТУРА

1.Процеси і апарати харчових виробництв : Підручник / за ред. проф. І.Ф.

Малежика. – К.: НУХТ, 2003. – 400 с.

2.Черевко О.І., Поперечний А.М. Процеси і апарати харчових виробництв: Підручник / Харківська державна академія технології та організації харчу-

вання. – Харків, 2002. – 420 с.

3.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.

– М.: Химия, 1971– 784 с.

4.Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1991. – 432 с.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

28

Додаток

Таблиця 1. – Фізичні властивості води

Таблиця 2. – Фізичні властивості сухого повітря