• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Основи та схеми розрахунку апаратів для перемішування, осадження, фільтрування, псевдозрідження

И1 8.4 (постановка задачи, схема 8.10, ф-ла 8.36)

И1 165-175 (аналогично)

Перемішування є поширеним процесом в харчових технологіях, який виконується з різними цілями:

- створення однорідних емульсій, суспензій, розчинів;

- інтенсифікація процесів теплообміну в реакторах, апаратах і пр.;

- інтенсифікація процесів масообміну (в т.ч. у поєднанні з хімічною, біохімічною реакціями).

Інтенсивність перемішування визначається кількістю енергії, що вводиться в одиницю об'єму перемішуваного середовища за одиницю часу і обуславливает характер руху даної рідини в апараті.

Ефективність перемішування є характеристикою якості процесу. Ефективність перемішування можна характеризувати відношенням коефіцієнтів швидкості процесів при перемішуванні і без перемішування (відношення коефіцієнтів теплопередачі, массопередачи і відношення швидкостей реакції хімічного перетворення).

Рух рідини по каналах в умовах, коли впливом сил тяжіння можна нехтувати, характеризується залежністю числа Ейлера від числа Рейнольдса .

Стосовно даного випадку перемішування доцільно ввести модифіковані числа Рейнольдса і Ейлера.

Якщо мішалка є лопатями, насадженими на вал, що обертається, то лінійну швидкість перемішуваної рідини в першому наближенні можна прийняти пропорційній окружній швидкості мішалки:

(46)

де k1 – множник пропорційності; d – діаметр мішалки; n – частота обертання мішалки, с-1.

Стосовно процесу механічного перемішування рідини мішалкою модифіковане число Re може бути представлене у вигляді

(47)

Модифіковане число Ейлера для випадку механічного перемішування в рідкому середовищі

(48)

Схема розрахунків енергетичних характеристик мішалки має вигляд:

Процес осадження (виділення твердих частинок з суспензії) широко поширений через свою простоту. Фізичною основою при моделюванні процесів осадження є умови руху одиночної частинки під дією сил тяжіння у в'язкому середовищі.

Оскільки метою завдання є визначення швидкості падіння частинки (швидкості осадження), моделювання процесу зводиться до знаходження числа Re, в яке шукана швидкість входить в явному вигляді.

Отримане значення швидкості осадження вимагає уточнення з урахуванням реальної форми частинок. Це проводиться із застосуванням так званого коефіцієнта форми φ, який завжди менше 1.

Експериментальні значення φ:

- частинки еліпсоїдної форми φ= 0,77;

- частинки незграбних форм φ=0,66;

- частинки довгастої форми φ=0,58;

- частинки пластинчастої форми φ=0,43.

(49)

Крім того, необхідно враховувати, що при русі частинки в ансамблі, її швидкість осадження буде нижча, ніж для одиночної частинки. Для всього діапазону чисел Ar справедливе рівняння

(50)

де ;

w_СТ – швидкість руху частинки в обмежених умовах.

- об'ємна частка рідини в даній системі;

- концентрація твердої фази в суспензії.

Знаючи швидкість осадження частинки легко можна визначити геометричні розміри відстійників різного типу.

Побудова моделі гідравлічного фільтру пов'язана з вибором моделі пристрою, що фільтрує.

В даний час існуючі математичні моделі засновані на розгляді умов руху в'язкої рідини в каналах фільтрів, які формуються шаром частинок (зазвичай в розрахунок беруться сферичні) або є системою звивистих капілярів. Обидва підходи дають зіставні результати, тому далі розглядається зерниста модель, як більш детермінована.

Модель зернистого фільтру. Шар частинок, через який фільтрують рідину з середньою швидкістю w, утворює систему каналів, діаметр яких dэк_, а довжина l. Завдання зводиться до визначення гідравлічного опору в системі каналів.

Рівняння подібності, що описує рух потоку фільтрованої рідини, представляють в наступному вигляді:

(51)

Для ламинарного режиму руху (Re<35). Ця залежність має вигляд

(52)

Як визначальний розмір прийнятий еквівалентний діаметр каналів в шарі зернистого матеріалу, а швидкість потоку w віднесена до суми перетинів каналів – так званого вільного перетину.

Рух потоку рідини при фільтруванні буває зазвичай ламинарным, що і дозволяє обмежитися рівнянням (52).

(53)

Використовуючи наступне рівняння фільтрації також можна визначити розміри фільтру і час фільтрування:

(54)

де - константа фільтрування (м³/м²), задається при розрахунках; характеризує опір фільтру;

- константа фільтрування (м²/с), враховує режим процесу і властивості осаду; задається при розрахунках.

Псевдозрідження - перетворення шару зернистого матеріалу на "псевдорідину" (киплячий шар) під дією висхідного потоку газу або рідини, достатнього для підтримки твердих частинок в зваженому стані.

Процес взаємодії газів і рідин з твердими зернистими і пилоподібними матеріалами, при проведенні яких тверді частинки набувають рухливості один щодо одного за рахунок обміну енергією з псевдоожижающим потоком називається процесом псевдозрідження.

Структурні моделі псевдозрідженого шару передбачають режимні відмінності: нерухомий шар (режим фільтрації), однорідний псевдозріджений шар при w≥w_пс, неоднорідний псевдозріджений шар, віднесення твердих частинок, псевдозріджений шар з поршнеобразованием, псевдозріджений шар з каналообразованием.

При плавному збільшенні швидкості потоку від 0 до деякого першого критичного значення відбувається звичайний процес фільтрування, при якому тверді частинки нерухомі. Перехід від режиму фільтрації до стану псевдозрідження відповідає критичнії швидкості агента w_пс.

У момент початку псевдозрідження маса зернистого і пилоподібного матеріалів, що доводиться на одиницю площі поперечного перетину апарату, врівноважується силою гідравлічного опору шару:

(55)

де Gсл – маса матеріалу в шарі; f – поперечний перетин апарату.

Визначення критичної швидкості псевдозрідження (w_пс = w_к) можна провести за допомогою рівняння

(56)

де ; ;

d,ρ_m – середній діаметр частинки і її густина в шарі

v, ρ – кінематичний коефіцієнт в'язкості і густина середовища відповідно.

Читайте також:

1. A) правові і процесуальні основи судово-медичної експертизи
2. R – розрахунковий опір грунту основи, це такий тиск, при якому глибина зон пластичних деформацій (t) рівна 1/4b.
3. VІ. Структурно-логічні схеми
4. Активне управління інвестиційним портфелем - теоретичні основи.
5. Алгоритм маркетингового розрахунку цін.
6. Алгоритм розрахунку апаратів псевдозрідженого шару.
7. Алгоритм розрахунку ризиків за загрозою відмова в обслуговуванні
8. Алгоритм розрахунку та підбору технологічного обладнання
9. Алгоритм розрахунку температури поверхні чипу ІМС процесора
10. Алгоритми та блок-схеми
11. Анатомо-фізіологічні основи статевого розвитку.
12. Біологічні основи мислительної діяльності.

Переглядів: 1158