Основной технологической задачей при расчёте прессования в принципе является определение необходимого давления прессования, скорости процесса и производительности прессующей машины. В каждом конкретном случае, несмотря на общие физические закономерности прессования, эти расчёты специфичны по причинам разнообразия растительного, животного сырья, готовой продукции и конструктивной схемы прессующей машины. Избыточное давление прессования, толщину слоя материала, скорость процесса  определяют эмпирически, экспериментально.

  Собственно прессование, шприцевание, формование, брикетирование, гранулирование  производят в  машинах различных конструкциях.

  Производительность прессующей машины Мч в кг/ч определится:

  Мч = 3600 ·? ·Vс  ;  (5 )

Объёмная секундная производительность прессующей машины Vс в

м3  / с:

  Vс = u · F ;  (6 ) 

где  u -  средняя скорость процесса прессования, м/с;

  F –площадь прессования в рабочей камере, м2.

Сила давления в прессующей машине Р (Н):

  Р = р · F ;  (7 )

где  р – избыточное давление в рабочей камере прессующей машины, Па.

Вопросы для самопроверки.

1. Для чего и при помощи каких способов осуществляется измельчение твердых тел? Что такое степень дробления, и каковы размеры кусков, поступающих на дробление?

2. Сущность теории дробления. Закон Кирпичева и уравнение Ребиндера. Из каких частей складывается работа, затрачиваемая на измельчение?

3.. Какие требования предъявляются к дробилкам? Классификация методов измельчения и дробильных машин.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4. Дробилки, применяемые для среднего измельчения. Теория работы, устройство и расчетные формулы для определения размеров и расхода мощности.

5. Дробилки, применяемые для крупного измельчения. Теория работы, устройство и расчетные формулы для определения размеров и расхода мощности.

6. Дробилки, применяемые для тонкого измельчения. Теория работы, устройство и расчетные формулы для определения размеров и расхода мощности.

7. Сущность просеивания. Сита, их характеристика и способы изготовления.

8. Основы теории ситового анализа. Как математически и графически выражаются результаты  ситового анализа и КПД сит?

9. По каким признакам осуществляется классификация машин для просеивания? Как определяется число колебаний плоских и вращающихся сит для их нормальной работы?

10. Цели, преследуемые при обработке материалов давлением. Сформулируйте основы теории обработки материалов давлением.

11. Классификация машин для обработки пищевых материалов давлением. Опишите устройство наиболее распространенных прессов, определение их производительности.

Рекомендуемая  литература.

1. , , и др.  Процессы и аппараты пищевых производств. М., «Агропромиздат», 1985г.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., «Химия»,1971г.

Лекция 12.  Гидромеханические  процессы. 

План лекции:

1.  Перемешивание.

2.  Осаждение.

3.  Фильтрование.

1.  Перемешивание.

Перемешивание -  процесс приведения в тесное соприкосновение сыпучих, жидких и газообразных сред. Перемешивание производят с целью создания  однородной  по распределению компонентов в  массе материала. Процесс осуществляют для образования эмульсий, суспензий, пластично-вязких и сыпучих смесей.

  Преимущественно используют перемешивание жидких  и пластично-вязких систем.

  Применяют следующие основные способы перемешивания:

1. Механическое перемешивание при помощи мешалок.

2. Пневматическое перемешивание – барботаж – путём подачи газа или пара в жидкую среду. 

3. Поточное перемешивание под избыточным давлением насосов и с использованием  установленных в потоке неподвижных турбулизирующих устройств.

4. Вибрационное перемешивание с использованием механизмов, создающих гармонические колебания.

5. Комбинированное перемешивание с использованием  вибрационного и механического видов перемешивания одновременно.

  Наиболее распространённым  является механическое перемешивание жидких и пластично-вязких сред (материалов).

Механическое перемешивание осуществляют в перемешивающих устройствах, называемых мешалками. Конструктивно мешалки разделяют на три группы: плосколопастные, винтовые (пропеллерные), турбинные.

Схема плосколопастной мешалки показана на рис. 1

       В цилиндрическом сосуде 1 вращается лопасть 2, укреплен­ная на вертикальном валу 8. Движение вертикальному валу пе­редается через пару конических шестерен 4 и вариатор скоро­стей 5 от электродвигаПри помощи вариатора скоростей изменяется число оборотов рабочего органа — лопасти.

Выбор типа (группы) мешалки зависит от природы и вязкости перемешиваемой жидкой системы. Диапазоны применения мешалок следующие:

  0,1 <  ? ? 6 Па?с  -  плосколопастные мешалки.

  6 <  ? ? 50 Па?с  -  винтовые мешалки.

  50 <  ? ? 500 Па?с  -  турбинные  мешалки.

Рис. 1  . Схема плосколопастной мешалки

Основной инженерной задачей при расчёте процесса перемешивания является расчёт мощности. Расход мощности  N (Вт) определяется следующей  зависимостью:

  N = f (?, ?, n, d) ;  (1 )

n – число оборотов мешалки, с-1 ;

d – диаметр лопастей мешалки, м.

Используя метод анализа размерностей величин, входящих в зависимость,  получают уравнение вида: 

  ;  ( 2)

где левая часть уравнения представляет собой  критерий  Эйлера для перемешивания:

  ;  (3  )

Правая часть является модифицированным критерием Рейнольдса для перемешивания:

Получают критериальное уравнение Эйлера для перемешивания:

Euм = C· Reм к ;  (4 )

Критериальное уравнение Эйлера применяют для расчёта мощности в рабочий период перемешивания (N ):

  N = Euм· ?· n3· d5 ;  (5 )

В пусковой период затраты мощности будут выше по причине действия сил инерции. Пусковая мощность Nпуск выразится в зависимости от типа мешалки:

  - для плосколопастных:  Nпуск = 1,5 ·  N ;

  - для винтовых:  Nпуск = 1,2 ·  N ;

  - для турбинных:  Nпуск = 1,1 ·  N.

2.  Осаждение.

  Осаждение - процесс  разделения неоднородной жидкой системы (НЖС) на твёрдую фазу - осадок и жидкую  осветленную фазу - декантат или фугат.

Осаждение разделяется на два вида: осаждение под действием силы тяжести (отстаивание) и осаждение под действием центробежной силы (центрифугирование и сепарирование).

Отстаивание производят в аппаратах, называемых отстойниками, которые представляют собой резервуары  цилиндрическо-конического типа. По периодичности работы данные аппараты  классифицируют на отстойники:

- периодического действия;

- полунепрерывного действия;

- непрерывного действия.

Последний тип аппаратов является наиболее эффективным с технической и экономической  сторон.

Теория расчётов процессов осаждения  базируется на уравнении Стокса, которое определяет скорость процесса осаждения (wос) дисперсной частицы в гравитационном поле в вязкой среде.

;  (6 )

где d  -  средний диаметр оседающих частиц в суспензии, м;

  ? – коэффициент сопротивления среды:

  ?ч – плотность  дисперсных частиц, кг/м3 ;

  ?с – плотность суспензии, кг/м3 ;

Фактическая скорость осаждения в отстойниках wос  будет  ниже рассчитанной по уравнению Стокса по причине взаимного стеснения множества частиц и влияния на скорость  формы  частиц, которая в реальности отлична от сферической.

  Фактическая скорость осаждения выразится:

  wф ос  = Кс·?· wос  ;  ( 7)

где  Кс  - коэффициент, учитывающий  концентрацию суспензии;

  ?  -  коэффициент, учитывающий  форму частиц.

Критериальное уравнение осаждения, полученное методом Лященко, имеет вид:

  Re2 · ? = (4/3) · Ar ;  (8 )

где Ar  - критерий Архимеда, характеризующий интенсивность процесса осаждения.

Критериальное уравнение осаждения  используют для графо-аналитического расчёта скорости осаждения  wос. Зная скорость осаждения и требуемую производительность отстойника Vс, определяют площадь поверхности осаждения и далее диаметр и все остальные габаритные размеры отстойника.

  F  = Vс / wос ;  ( 9)

Осаждение в центробежном поле значительно эффективнее обычного отстаивания. Центробежное ускорение ац  значительно больше ускорения силы тяжести, что является причиной  большой скорости центрифугирования (сепарирования) по сравнению с отстаиванием.

Рис.  2  Схема центрифуги

Интенсивность центрифугирования и сепарирования  характеризуется критерием Фруда - Fr:

  ;  (  10  )

где ? – угловая скорость вращения барабана центрифуги, с-1 ;

  R  - внутренний радиус барабана, м.

Скорость  центрифугирования (сепарирования) определяют, зная скорость отстаивания и критерий Фруда:

  wцф  = wос · Fr;  (11 )

Конструктивная  схема  отстойно-осадительной центрифуги приведена на рисунке ниже:

Рис.  3  Схема центрифуги  с ножевым снятием осадка.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17