- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний університет харчових технологій затверджую
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
- •Київ нухт 2012
- •1. Загальні відомості
- •Розподіл годин за видами занять
- •2. Цілі навчальної дисципліни
- •3. Зміст навчальної дисципліни та види діяльності студентів
- •3.1. Лекційні заняття
- •Лабораторні заняття
- •3.3 Практичні заняття
- •3.4. Індивідуальні завдання
- •Зміст модулів навчальної дисципліни, їх оцінювання в балах, форми і терміни поточного і модульного контролю
- •3 Семестр 2 чверть; 4 семестр 3 і 4 чверть
- •Підсумковий контроль знань, умінь і навичок студентів
- •6. Критерії оцінювання знань, умінь і навичок студентів на іспиті
- •7. Питання для підготовки до іспиту
- •7.1. Загальні питання
- •7.2. Основи гідравліки
- •7.3. Гідромеханічні процеси
- •7.4. Теплові процеси
- •7.5. Масообміні процеси
- •7.6. Біоінженерні процеси
- •8. Виконання індивідуальних завдань.
- •8.1. Завдання на виконання курсової роботи
- •8.1.1. Варіанти індивідуальних завдань на виконання курсової роботи
- •8.1.2. Варіанти номерів теоретичних запитань для відповідей до виконання курсової роботи
- •8.1.3. Запитання до виконання курсової роботи
- •8.2. Приклад розрахунку ферментера для безперервного гомогенного культивування аеробної культури мікроорганізмів глибинним способом
- •8.2.1. Загальні відомості
- •8.2.2. Методика розрахунку мішалок з механічними перемішуючими пристроями
- •8.2.2.1. Конструкції перемішуючих пристроїв
- •8.2.3. Вибір типу перемішувального пристрою
- •8.2.4. Розрахунок потужності при перемішуванні
- •8.2.5. Визначення якості перемішування
- •8.2.5. Суспендування і гомогенізація
- •8.2.7. Інтенсифікація теплообмінну
- •8.2.8. Інтенсифікація масовіддачі
- •8.2.9. Приклад розрахунку Порядок розрахунку апарата з перемішувальним пристроєм
- •8.3. Завдання до практичних занять у 3-й чверті (денна форма навчання) та завдання на виконання контрольної роботи у V семестрі (заочна форма навчання)
- •1. Основи гідравліки
- •Визначаємо надлишковий тиск на вільну поверхню рідини, Па:
- •Визначення тиску на дно резервуару
- •Визначення тиску на дно резервуара, h:
- •Визначення сили тиску на кришку люка.
- •Визначення тиску на дно резервуара, Па
- •Запишемо рівняння рівноваги:
- •Рівень води в барометричній трубі, м
- •Абсолютний тиск в конденсаторі, Па
- •Визначити втрати напору в трубопроводі, м:
- •Задача 5. Визначити режим руху рідини в трубках і міжтрубному просторі кожухотрубного теплообмінника для нагрівання цукрового розчину водою і накреслити схему теплообмінника.
- •Визначення критерію Рейнольдса при русі цукрового розчину:
- •Визначення режиму руху води в міжтрубному просторі.
- •Рівняння Бернуллі для перерізів I-I (рівень води в криниці) і II-II (центр насоса).
- •Розрахунок гідравлічної характеристики н-q трубопроводу.
- •Визначення робочої точки.
- •Визначення потужності на валу насоса, кВт, під час його роботи на трубопровід:
- •Характеристика насоса
- •2. Гідромеханічні процеси
- •Визначення швидкості осідання частинок.
- •Визначення маси освітленої рідини.
- •Визначення площі поверхні відстійника, м2
- •Визначення діаметра відстійника.
- •Визначення об’єму фільтрату Vф, м3/с
- •Визначення питомої продуктивності фільтра за цикл V, м3/м2
- •Визначення тривалості циклу фільтрування ф, с
- •Визначення необхідної площі поверхні барабанного вакуум-фільтра f, м2
- •Визначення частоти обертання барабана п, об/хв
- •Визначення ступеня занурення барабана в суспензію
- •1. Визначення потужності n, кВт на валу повітродувки при пневматичному перемішуванні визначають з рівняння:
- •2. Визначення кількості повітря, що подається в апарат, м3/с
- •1. Визначення відцентрової сили, яку створює шар суспензії с, кН:
- •2. Визначення фактору розділення Kр
- •5. Визначення опору осаду r, м-1
- •3. Теплові процеси Задача №1
- •Визначаємо загальні витрати охолодної води
- •2. Визначаємо питомі витрати охолодної води:
- •Задача №2
- •1. Визначення діаметра конденсатора.
- •2. Визначення кількості полиць і висоти конденсатора.
- •3. Визначення розмірів барометричної труби.
- •4. Визначення діаметрів патрубків.
- •Задача № 3
- •Теплофізичні властивості рідини, що нагрівається.
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі.
- •Задача №4
- •Визначення температурних умов нагріву.
- •Теплове навантаження і кількість нагрітої води.
- •Додатки
- •Теплофізичні властивості води на лінії насичення
- •Теплофізичні характеристики цукрових розчинів
- •9. Література Основна
- •Додаткова
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
3. Визначення розмірів барометричної труби.
Діаметр барометричної труби, м
(3.16)
де - швидкість барометричної води в трубі, м/с ( =0,3 – 0,6м/с).
Висота барометричної труби, м:
(3.17)
де - висота напору, необхідна для врівноваження атмосферного тиску, м.
(3.18)
- висота напору, яка необхідна для подолання гідравлічних опорів і надання воді швидкості , м.
(3.19)
де =1,5 – сума коефіцієнтів місцевих опорів;
- коефіцієнт опору тертя, який приймають в межах =0,02-0,03;
Величину в формулі ( 14) приймають як , м.
4. Визначення діаметрів патрубків.
Розраховуємо діаметри патрубків для подачі води і пари за рівнянням:
(3.20)
де - швидкість руху відповідно води, пари, яку вибирають в межах:
=0,8 – 15, м/с; =50 – 60, м/с
- масові витрати відповідно води, пари, кг/с;
- густина відповідно води, пари, кг/м3.
Задача № 3
Визначити коефіцієнт тепловіддачі від стінки до рідини, коли вода рухається у трубках кожухотрубного теплообмінника, діаметр трубки, , м; швидкість руху, , м/с, початкова температура води, , ; кінцева , ; температура стінки, .
Таблиця № 3.2
Величина, одиниця вимірювання |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
, м/с |
0,6 |
0,7 |
0,9 |
0,75 |
0,8 |
0,95 |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,85 |
, 0С |
25 |
20 |
30 |
35 |
25 |
40 |
42 |
22 |
15 |
28 |
|
Остання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
, 0С |
75 |
80 |
85 |
90 |
94 |
81 |
92 |
83 |
78 |
89 |
, мм |
20×2 |
20×1,5 |
25×2,5 |
30×1,5 |
35×2 |
30×3 |
40×2 |
45×3 |
32×1,5 |
50×2,5 |
, 0С |
83 |
85 |
80 |
92 |
96 |
84 |
96 |
85 |
80 |
93 |
Теплофізичні властивості рідини, що нагрівається.
При середній температурі води теплофізичні властивості визначають за допомогою таблиць(таблиця Д.1); в’язкість (Па·с); густина (кг/м3); теплоємність С (Дж/кг· ); коефіцієнт теплопровідності води (Вт/м· ).
Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі.
Коефіцієнт тепловіддачі визначається залежно від режиму руху рідини:
(3.21)
При <2300
(3.22)
При 2300< <10000
(3.23)
При >10000
(3.23)
де , , , - відповідно критерії Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа; - критерій Прандтля при температурі стінки.
; (3.24)
де - коефіцієнт об’ємного розширення рідини К-1; - різниця між температурою стінки і рідини.
За знайденою величиною знаходимо коефіцієнт тепловіддачі
(3.25)