15. Кинематика отстаивания. Формула Стокса. Влияние формы частиц и их концентрации на процесс отстаивания.

Отстаивание — это частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем в результате выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы. Приме­няют отстаивание при грубом разделении суспензий, эмульсий и пылей. Этот способ разделения характеризуется низкой скоростью процесса. Отстаиванием не удается полностью разделить неодно­родную смесь на дисперсную и дисперсионную фазы. Однако про­стое аппаратурное оформление процесса и низкие энергетические затраты определили широкое применение этого метода разделения в пищевой и смежных отраслях промышленности.

Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций, называемых отстойниками.

При отстаивании должны соблюдаться следующие условия: про­должительность пребывания разделяемого потока в аппарате должна быть равна или больше времени осаждения частиц; линей­ная скорость потока должна быть меньше скорости осаждения. При Эффективность работы отстойника может быть увеличена посредством уменьшения пути отстаивания частиц, т. е. высоты слоя жидкости h. Это условие реализовано в многоярусных отстой­никах.

Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует цент­робежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осаждения. Центробежная сила

Расчет скорости осаждения в поле центробежных сил произво­дится по соотношениям (6.13) и (6.10)...(6.12) при подстановке в них вместо критерия Аг модифицированного критерия Аг , равного К_цАх.

При ламинарном движении скорость центробежного осаждения частицы определяется из уравнения Стокса:

1ОЦ

Продолжительность осаждения т найдем из выражения

Подставив у_ц из (7.6) в (7.7) и проведя интегрирование,-получим уравнение для определения продолжительности осаждения частиц под действием центробежной силы при ламинарном движении

Процесс разделения суспензий в отстойных центрифугах склады­вается из стадий осаждения твердых частиц на стенках барабана и уплотнения осадка.

Производительность осадительных центрифуг на практике ниже, чем полученная расчетным путем, так как, во-первых, произ­водительность центрифуг снижается из-за отставания скорости вра­щения частиц жидкости от скорости вращения ротора центрифуги; во-вторых, из-за неравномерного течения жидкости вдоль ротора осадившиеся частицы смываются с его стенок; в-третьих, образу­ющиеся вихревые потоки взмучивают частицы.

четной

Коэффициент эффективности отстойных центрифуг учитывает снижение действительной производительности по сравнению с рас действительная производительность; Q_t— расчетная производительность.

Коэффициент эффективности для каждой конкретной конструк­ции центрифуг определяется опытным путем.

15. Кондуктивные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

Сушилки, применяемые в пищевой промышленности, отлича­ются разнообразием конструкций и подразделяются по способу подвода теплоты (конвективные, контактные и др.); по виду ис­пользуемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы); по величине давления в сушилке (атмосферные и вакуумные); по спо­собу организации процесса (периодического или непрерывного дей­ствия); по схеме взаимодействия потоков (прямоточные, противо-точные, перекрестного и смешанного тока).

Конвективные сушилки, среди которых простейшими являются камерные (рис. 22.13), представляют собой корпус, внутри которого находятся вагонетки. На полках вагонеток помещается влажный материал. Теплоноситель нагнетается в сушилку вентилятором, на­гревается в калорифере и проходит над поверхностью высушивае­мого материала или пронизывает слой материала снизу вверх. Часть отработанного воздуха смешивается со свежим воздухом. Эти сушилки периодического действия работают при атмосферном дав­лении. Их применяют в малотоннажных производствах для сушки материалов при невысоких температурах в мягких условиях. Камер­ные сушилки имеют низкую производительность и отличаются неравномерностью сушки продукта.

15. Центрифугирование. Расчёт производительности сегорагора (формула проф. Бремера).

15. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией. Назначение устройство и принцип действия.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией просты по кон­струкции и применяются для выпаривания растворов невысокой вяз­кости, не склонных к кристаллизации. Эти аппараты бывают с соосной и вынесенной греющими камерами (рис. 15.8, а, б).

Выпарной аппарат состоит из сепаратора, греющей камеры и циркуляционной трубы. Сепаратор представляет собой цилиндри­ческую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают отбойники различной конструкции. Греющая камера выполнена в виде верти­кального кожухотрубного теплообменника, в межтрубное про­странство которого поступает греющий пар, а в греющих трубках кипит раствор. Нижние части сепаратора и греющей камеры соеди­нены циркуляционной трубой.

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состо­ящей из необогреваемой циркуляционной трубы и кипятильных

труб. Если жидкость в трубах нагрета до кипения, то в результате выпаривания части жидкости в этих трубах образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидко­сти. Таким образом, масса столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы — паро­вое пространство — циркуляционная труба — трубы и т. д. При цир­куляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипя­щей жидкости и снижается образование накипи на поверхности труб.

Для естественной циркуляции требуются два условия: 1) доста­точная высота уровня жидкости в циркуляционной трубе, чтобы уравновесить столб парожидкостной смеси и создать необходимую скорость; 2) достаточная интенсивность парообразования в кипя­тильных трубах, чтобы парожидкостная смесь имела возможно малую плотность.

Представленные на рис. 15 8 аппараты выгодно отличаются от устаревших конструкций аппаратов с центральной циркуляционной трубой Наличие обогреваемой центральной циркуляционной трубы приводило к снижению интенсивности циркуляции.

Парообразование в кипятильных тру­бах определяется физическими свой­ствами раствора (главным образом вяз­костью) и разностью температур между стенкой трубы и жидкостью. Чем ниже вязкость раствора и чем больше раз­ность температур, тем интенсивнее парообразование и больше скорость циркуляции. Для создания интенсивной циркуляции разность температур между греющим паром и раствором должна быть не ниже 10 °С.

Выпарные аппараты, показанные на рис. 15.8, имеют площадь поверхности теплопередачи от 10 до 1200 м^, длину кипятильных труб от 3 до 9 м в зависимо­сти от их диаметра. Диаметр кипятиль­ных труб составляет 25, 38 и 57 мм. Избыточное давление в гре­ющей камере 0,3...1,6 МПа, а в сепараторе вакуум примерно 93,0 кПа. Соотношение площадей сечения циркуляционной трубы и греющей камеры составляет не менее 0,3.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией характеризу­ются простотой конструкции и легкодоступны для ремонта и очи­стки.