- •Кинетические закономерности основных процессов пищевой технологии.
- •Гидромеханические процессы.
- •Отстаивание и осаждение
- •Разделение газовых неоднородных систем
- •Обратный осмос и ультрафильтрация
- •Устройство мембранных аппаратов
- •Фильтрование
- •Охлаждение
- •Нагревание, испарение, охлаждение и конденсация Нагревание
МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ
КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Оборудования пищевых и рыбообрабатывающих производств»
«ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОЗВОДСТВ»
Конспект лекций
для студентов дневной и заочной форм обучения направления
6.090200 « Инженерная механика»
специальности «Оборудование перерабатывающих и
пищевых производств»
Керчь, 2008
Автор – Соколенко О.Н. ст. преп. кафедры ОПРП КГМТУ.
Рецензент – ст. преп. Каф. ОПРП Карнаушенко Ю.В.
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ОПРП КГМТУ,
протокол № _____ от _____________ 200 ___ г.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на
заседании методической комиссии ТФ КГМТУ,
протокол № ______ от _____________ 200____ г.
Методические указания утверждены на заседании методического совета
КГМТУ,
протокол № _____ от _____________ 200 ____ г.
© Керченский государственный морской технологический университет
Лекция №1 - 2 часа.
Курс «Процессы и аппараты пищевых производств» основывается на общих законах физики и химии и является теоретической основой технологии рыбных продуктов, позволяющей проанализировать и рассчитать процесс, найти наивыгоднейшие его параметры, а так же разработать и рассчитать аппаратуру, необходимую для проведения данного процесса.
Процесс—это последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в ней новых свойств.
Аппарат - это устройство, в котором осуществляется определенный технологический процесс.
Прообразом современного курса «Процессы и аппараты пищевых производств» является книга проф. А. К. Крупского «Начальные главы учения о проектировании по химической технологии», опубликованной в 1909 г.
Основными целями расчета процессов и аппаратов является:
вычисление расходов исходных материалов и выхода готовой продукции;
определение энергетических затрат и расхода теплоносителей;
определение оптимальных режимов работы и соответствующей им рабочей поверхности или рабочего объема аппарата;
расчет основных размеров аппарата.
ПАПП в зависимости от закономерностей, характеризующих их протекание, разделяют на 5 основных групп:
Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики (осаждение, фильтрование, перемешивание).
Тепловые процессы, скорость которых определяется законами теплопередачи (нагревание, выпаривание, охлаждение и конденсация).
Массообменные (диффузионные) процессы, скорость этих процессов определяется скоростью перехода веществ из одной фазы в другую, т.е. законами массопередачи.
Химические процессы, связанные с превращением веществ и изменением их химических свойств. Скорость этих процессов определяется закономерностями химической кинетики.
Механические процессы -измельчение твердых материалов, классификация сыпучих материалов и их смешение.
Целесообразно классифицировать пищевые аппараты следующим образом:
гидромеханические
тепловые
массообменные
реакторы—аппараты для осуществления химических превращений
измельчающие и классифицирующие машины.
Кинетические закономерности основных процессов пищевой технологии.
Без знания кинетических закономерностей процессов не предоставляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.
Кинетические закономерности гидромеханических, тепловых, массообменных и химических процессов могут быть сформулированы в виде общего закона: скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.
Назвав величину, обратную сопротивлению, коэффициентом скорости, запишем основные кинетические условия уравнения.
Для движения потока материалов через аппарат:
(1)
где: - объем протекающей жидкости; - площадь сечения аппарата, - время; - коэфф. скорости процесса, - перепад давления в аппарате, -сила сопротивления среды.
Для движения (переноса) тепла:
(2)
где: - количество переданного тепла, - поверхность теплообмена, - коэфф. Теплопередачи, - средняя разность температуры между обменивающимися теплом материалами, - сила сопротивления среды.
Для переноса вещества из одной фазы в другую:
(3)
где: - кол-во вещества перенесенного из одной фазы в другую, -поверхность контакта фаз, - время; - коэфф. массопередачи, -разность между равновесной и рабочей концентрациями веществ фазах, - сила сопротивления среды.
Для химических превращений:
(4)
где: - кол-во прореагировавшего в химическом процессе вещества, —реактора, - время; - коэфф. скорости химического процесса, -движущая сила процесса, которая является функцией концентрации реагирующих веществ.
Анализ процессов и расчет аппаратов проводят в определенной последовательности. Сначала, исходя из законов гидродинамики или термодинамики, выявляют условия равновесия и определяют направление протекания процесса. По данным о равновесии устанавливают начальные и конечные значения параметров процессов.
На основании закона сохранения энергии составляют материальный баланс:
(5)
где: - кол-во исходных материалов, - кол-во конечных продуктов.
Далее определяют тепловой эффект процесса и, исходя из закона сохранения энергии, составляю тепловой баланс:
(6)
где: - тепло поступающее в аппарат с исходными материалами, - тепловой эффект процесса, - тепло уходящее из аппарата с конечными продуктами, - потери тепла в окружающую среду.
По величинам характеризующим рабочие и равновесные параметры, определяют движущую сил процесса.
На основании законов кинетики (гидромеханики, теплопередачи, массопередачи, скорости протекания химических реакций) находят коэфф. скорости процесса.
По полученным данным определяют основной размер аппарата: ёмкость, площадь поперечного сечения, поверхность нагрева, поверхность фазового контакта и т д Для этого используют общее соотношение:
(7)
где: - основной размер аппарата, - кол-во материала, перерабатываемого в единицу времени, —движущая сила процесса, - коэфф. скорости процесса.
Движущая сила и коэфф. скорости процесса являются основными величинами при определении размеров аппаратов.