Основы проектирования пищевых производств. Дворецкий С.И - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Для проведения технологического расчета производственного оборудования необходимо знать кинетические законо-
мерности процессов, осуществляемых в машинах (аппаратах, агрегатах) технологической линии. Кинетика – это учение о
механизмах и скоростях процессов (гидродинамических, тепловых, массообменных, химических, биологических). Кинетика
является научной основой создания новых и совершенствования действующих машин и аппаратов пищевой технологии.
По общепринятой классификации, основанной на кинетических закономерностях процессов, различают [20]:
•
Гидромеханические процессы
, скорость которых определяется законами гидродинамики:
pk
R
p
Fd
dV
j ∆=
∆
=
τ
=
1
1
г
, (3.11)
где
j
г
– скорость процесса;
V
– объем протекающей жидкости;
F
– площадь сечения аппарата; τ – время;
k
1
– коэффициент
скорости процесса (величина, обратная гидравлическому сопротивлению
R
1
); ∆
р
– перепад давления (движущая сила про-
цесса).
•
Теплообменные процессы
, скорость которых определяется законами теплопередачи:
tk
R
t
Fd
dQ
j ∆=
∆
=
τ
=
2
2
т
, (3.12)
где
j
т
– скорость процесса;
Q
– количество переданного тепла;
F
– поверхность теплообмена; τ – время;
k
2
– коэффициент
теплопередачи (величина, обратная термическому сопротивлению
R
2
); ∆
t
– средняя разность температур между обмениваю-
щимися теплом материалами (движущая сила процесса).
•
Массообменные
(
диффузионные
)
процессы
, скорость которых определяется скоростью перехода вещества из одной
фазы в другую:
ck
R
c
Fd
dM
j ∆=
∆
=
τ
=
3
3
м
, (3.13)
где
j
м
– скорость процесса;
М
– количество вещества, перенесенного из одной фазы в другую;
F
– поверхность контакта фаз;
τ – время;
k
3
– коэффициент массопередачи (величина, обратная диффузионному сопротивлению
R
3
); ∆
с
– разность между
равновесной и рабочей концентрациями вещества в фазах (движущая сила процесса).
•
Механические процессы
, скорость которых определяется законами физики твердого тела.
•
Химические процессы
, связанные с превращением веществ и изменением их химических свойств. Скорость этих
процессов определяется закономерностями химической кинетики:
)(
4х
cfk
dV
dM
j
p
=
τ
=
, (3.14)
где
j
х
–
скорость
процесса
;
М
–
количество
прореагировавшего
в
химическом
процессе
вещества
;
V
–
объем
реактора
; τ –
время
;
k
4
–
коэффициент
скорости
химического
процесса
;
f
(
с
) –
движущая
сила
процесса
,
которая
является
функцией
кон
-
центраций
реагирующих
веществ
.
•
Биохимические процессы
,
связанные
с
синтезом
веществ
и
осуществляемые
под
воздействием
и
при
непосредствен
-
ном
участии
живых
микроорганизмов
и
выделенных
из
них
ферментов
(
биологических
катализаторов
).
Скорость
биохими
-
ческих
процессов
,
как
и
в
предыдущем
случае
,
определяется
скоростью
роста
культуры
от
концентрации
одного
или
не
-
скольких
наиболее
важных
компонентов
среды
,
обеспечивающих
основу
метаболизма
.
Эти
компоненты
получили
название
лимитирующих субстратов
.
Основной
частью
технологического
расчета
является
определение
численных
значений
движущей
силы
,
коэффициента
скорости
процесса
и
основной
размер
машины
или
аппарата
(
рабочий
объем
,
площадь
фильтрования
,
поверхности
теплооб
-
мена
,
число
тарелок
ректификационной
колонны
и
т
.
п
.).
Анализ
процессов
и
расчет
машин
и
аппаратов
проводят
в
следующем
порядке
:
составляют
материальный
и
энергети
-
ческий
балансы
процесса
;
исходя
из
статики
,
определяют
направление
течения
процесса
и
условия
равновесия
;
вычисляют
движущую
силу
;
на
основании
кинетики
определяют
скорость
процесса
.
По
данным
о
скорости
процесса
и
величине
движу
-
щей
силы
при
найденном
оптимальном
режиме
процесса
определяют
основной
размер
аппарата
.
По
основному
размеру
оп
-
ределяют
все
остальные
размеры
аппарата
.
Основной
частью
технологического
расчета
является
нахождение
численных
значений
движущей
силы
и
коэффициента
скорости
процесса
.
При
этом
необходимо
знать
кинетические
закономерности
основных
процессов
,
обоснованно
решать
вопросы
масштабного
перехода
–
распространения
данных
,
полученных
в
лабораторных
исследованиях
,
на
промышленные
объекты
.
Стандартное
технологическое
оборудование
выпускается
предприятиями
машиностроения
,
причем
обычно
в
виде
ряда
типоразмеров
,
которые
определяются
стандартами
и
содержатся
в
каталогах
,
например
[24 – 30].
При
разработке
нестандартного
оборудования
после
выбора
типа
и
определения
его
основных
размеров
,
технологи
с
привлечением
специалистов
других
профилей
(
механиков
,
теплотехников
,
электриков
и
др
.)
составляют
задание
на
разра
-
ботку
чертежей
нестандартного
оборудования
.
Техническое
задание
обычно
содержит
эскиз
разработанного
оборудования
с
указанием
его
технологического
назначе
-
ния
и
кратким
описанием
принципа
работы
.
Кроме
того
,
в
техническом
задании
приводятся
:
основные
параметры
техноло
-
гического
процесса
,
физико
-
химические
характеристики
сырья
и
перерабатываемых
продуктов
с
перечислением
важнейших
свойств
этих
веществ
(
агрегатное
состояние
,
плотность
,
вязкость
,
летучесть
,
взрывоопасность
и
т
.
п
.),
способа
загрузки
ис
-
ходных
веществ
и
выгрузки
готового
продукта
.
К
числу
технологических
данных
относятся
также
способы
теплообмена
,
конструкция
,
тип
и
размер
теплообменной
поверхности
,
параметры
теплоносителя
(
хладагента
),
тип
и
конструкция
переме
-
шивающих
устройств
,
характеристика
привода
с
указанием
мощности
и
типа
устанавливаемого
двигателя
.
Технологу
следует
также
охарактеризовать
помещение
,
где
будет
установлен
аппарат
,
и
предложить
способ
установки
аппарата
.
Оценив
свойства
перерабатываемых
веществ
и
область
их
использования
,
дать
рекомендацию
к
выбору
материала
для
изготовления
корпуса
аппарата
и
его
деталей
.

Страницы