Модуль № 3 гидромеханические процессы лекция № 9 теоретические основы разделения неоднородных сред

Литература:

1. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред. А.Н. Острикова.

2. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.: ил.

План лекции:

1. Классификация неоднородных систем.

2. Методы разделения

3. Материальный баланс процессов разделения

4. Кинетика разделения неоднородных систем

   1. Кинетика осаждения

   2. Кинетика фильтрования

Контрольные вопросы:

1. Из каких двух фаз состоит гетерогенные системы?

2. Дайте характеристику суспензии.

3. Дайте характеристику эмульсии.

4. Дайте характеристику пены.

5. Дайте характеристику пыли и дыма.

6. Дайте характеристику тумана.

7. Какие методы разделения Вам известны? дайте определения.

8. Какие показатели процесса осаждения являются целью расчётов?

9. Какие показатели процессы фильтрования являются целью расчётов?

К гидромеханическим процессам относятся осаждение взвешенны в жидкой или газообразной среде частиц под действием гравитационной силы (осаждение), центробежной силы (центробежное осаждение) или сил электрического поля; фильтрование жидкостей или газов через пористую перегородку под действием разности давлений (фильтрование и центробежное фильтрование); перемешивание в жидкой среде; псевдоожижение и др.

Вопрос №1 Классификация неоднородных систем

Неоднородными, или гетерогенными, называются системы, состоящие как минимум из двух фаз: дисперсной (внутренней), обычно находящейся в тонкораздробленной состоянии, и дисперсионной (внешней), окружающей частицы дисперсной фазы.

Суспензии состоят из жидкой дисперсионной и твёрдой дисперсной фаз. В зависимости от размера взвешенных твёрдых частиц суспензии делятся на грубые с частицами размером >100 мкм; тонкие, когда размеры твёрдых частиц составляют 0,1…100 мкм, и коллоидные растворы, содержащие твёрдые частицы размерами ≤ 0,1 мкм.

Эмульсии состоят из двух жидких фаз, не растворяющихся одна в другой: дисперсионной и дисперсной. Размер частиц дисперсной фазы может колебаться в значительных пределах. Под действием гравитационной силы эмульсии обычно расслаиваются, однако тонкие эмульсии с каплями дисперсной фазы размером менее 0,4…0,5 мкм, а также содержащие стабилизаторы, становятся устойчивыми и не расслаиваются в течение продолжительного времени.

С увеличением концентрации дисперсной фазы может возникнуть ситуация, когда дисперсная фаза обращается в дисперсионную и наоборот Такой взаимный переход называется инверсией фаз.

Пены состоят из жидкой дисперсионной и газовой дисперсной фаз. По своим свойствам пены близки к эмульсиям, которые они образуют при взбалтывании кремов, муссов, молочных коктейлей и т. д.

Пыли и дымы состоят из газовой дисперсной и твердой дисперсной фаз. Образуются пыли обычно при дроблении, смешивании и транспортировании твердых материалов. Размеры твердых частиц пылей составляют 3...70 мкм. Дымы образуются при горении. Размер твердых частиц в дымах 0,3...5 мкм.

Туманы состоят из газовой дисперсионной и жидкой дисперсионной фаз. Они образуются при конденсации. Размер жидких капель в тумане 0,3...3 мкм. Пыли, туманы и дымы представляют бой аэрозоли.

Гетерогенные системы характеризуются массовыми или объемными соотношениями дисперсной и дисперсионной фаз и размерами частиц. Если размер частиц одинаков, то система называется монодисперсной. Если размер частиц неодинаков, то система называется полидисперсной. Степень дисперсности зависит от размеров дисперсной фазы и определяется величиной, обратной диаметру частиц дисперсной фазы.

Полидисперсные системы характеризуются средним диаметром частиц дисперсной фазы

(1)

и распределением частиц по размерам.

Например, распределение жировых шариков в молоке описывается выражением

(2)