2. Барботажные массообменные аппараты с колпачковыми, клапанными и чешуйчатыми тарелками. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

Колпачковые тарелки снабжены переливными устройства­ми (например, сливными трубками, рис. 7.10), а проход газа или пара осуществляется через небольшие по высоте патрубки, сверху закрытые колпачками. Пар или газ под действием разности давле­ний под тарелкой и над тарелкой барботирует через прорези в кол­пачке и слой жидкости. В отличие от ситчатых тарелок колпачковые не засоряются твердой примесью, содержащейся в разделяемой смеси, и поэтому широко используются в спиртовой промышлен­ности.

Клапанные тарелки. Над прямоугольным или круглым отвер­стием в тарелке лежит плоский клапан, который при отсутствии давления снизу перекрывает отверстие. Когда давление под тарел­кой возрастает, клапан приподнимается и пропускает газ или пар. Высота подъема клапана в пределах свободы, предоставляемой кронштейнами-ограничителями, зависит от разности давлений. Последнее обстоятельство позволяет поддерживать постоянную скорость движения пара или газа, что делает работу колонны устой­чивой даже при колебаниях давления.

Совершенство тарелок оценивают по достигаемой площади по­верхности контакта фаз, гидравлическому сопротивлению газу или пару, устойчивости работы при колебаниях подачи газа или пара. Колпачковые тарелки по этим показателям совершеннее ситчатых, но уступают клапанным тарелкам.

3. Основные свойства пищевых продуктов, сырья, воды, пара и влажного воздуха. Физические и теплофизические параметры.

Многие пищевые продукты представляют собой однородные и неоднородные смеси.

К однородным смесям относятся растворы, например сахарные, водно-спиртовые, соки и т. д. Однородные смеси характеризуются концентрацией растворенного вещества.

К неоднородным относятся смеси твердого вещества с жидко­стью, а также смеси различных нерастворимых одна в другой жид­костей. Для характеристики неоднородных смесей вводят понятие объемной или массовой доли, например доли твердого вещества в жидкости.

Все свойства веществ можно разделить на физические (плот­ность, удельный вес, вязкость, поверхностное натяжение и др.) и теплофизические (удельная теплоемкость, теплопроводность, тем­пературопроводность и др.). Данные об этих свойствах для различ­ных веществ и растворов в зависимости от температуры и давления приводятся в справочниках.

Рассмотрим основные свойства веществ.

Плотность q — это отношение массы М тела (вещества) к его объему V. Описывается формулой q=MIV и выражается в кило­граммах на 1 м³, тоннах на 1 м³ или граммах на 1 см³.

Плотность представляет, собой величину, обратную удельному объему v , т. е. объему, занимаемому единицей массы вещества; q=l/v_yB, где v_ya=V/M.

Плотность раствора зависит от его концентрации С

Отношение плотностей двух веществ называется относи­тельной плотностью.

Удельный вес — это отношение веса тела (вещества) к его объ­ему. В отличие от плотности удельный вес не является физико-химической характеристикой вещества, так как зависит от места измерения. Между удельным весом и плотностью существует соот­ношение

Вязкость — это свойство газов и жидкостей сопротивляться дей­ствию внешних сил, вызывающих их течение.

Поверхностное натяжение — это величина, численно равная работе, которую нужно затратить для того, чтобы при постоянной температуре увеличить на единицу площади поверхность раздела фаз. Поверхностное натяжение жидкости определяют так же, как величину, численно равную силе, действующей на единицу длины контура поверхности раздела и стремящейся сократить эту поверх­ность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при отсутствии внешних воздействий принимает форму шара.

Поверхностное натяжение зависит от температуры и умень­шается с повышением ее.

Теплоемкость — это отношение количества теплоты, подводи­мой к веществу, к соответствующему изменению его температуры. Теплоемкость единицы количества вещества называется удельной теплоемкостью. В расчетах используют массовую, объемную и мольную удельные теплоемкости.

Удельная теплоемкость зависит от того, при каком процессе (изобарном, изохорном, адиабатном, политропическом, изотерми­ческом) происходит обмен энергией между веществом и окружаю­щей средой..

Массовая удельная теплоемкость показывает, какое количество теплоты надо сообщить веществу массой 1 кг, чтобы повысить его температуру на один градус.

Теплоемкость жидкостей и газов зависит от температуры и уве­личивается с повышением ее.

Теплопроводность — это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц, приводящий к выравниванию темпе­ратуры тела.

Интенсивность теплопроводности в твердых материалах, жидко­стях и газах характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, который является теплофизическим параметром вещества и пока­зывает, какое количество теплоты проходит через 1 м² поверхности в течение 1 ч при градиенте изменения температур в направлении, перпендикулярном к изотермической поверхности, равном 1.