Учебно-методический комплекс дисциплины «Основные процессы и аппараты химико-технологических производств» (стр. 9 )

1.3.  По давлению  в надрастворном пространстве

  -  работающие  под  атмосферным давлением;

  -  работающие под  вакуумом;

  - работающие под повышенным давлением.

1.4.  По конструкции

  - со встроенной греющей камерой и центральной циркуляционной трубой;

  - с принудительной циркуляцией  выносной греющей камерой;

  -  с выносной поверхностью нагрева;

  - длиннотрубный плёночного типа (системы Кестнера);

  -  со стабилизатором потока (системы Левина);

  -  с падающей плёнкой  ( марки «Виганд»).

2.  Порядок  расчёта  многокорпусной выпарной установки (МВУ).

Имеется три  основных методики  расчёта МВУ:

1. Метод Классена.

2. Метод  Тищенко.

3. Метод Кичигина.

  Для МВУ, где  выпаривание происходит под избыточным  или атмосферным давлением  в принципе применимы все методы расчёта, но предпочтительнее использовать метод Классена. Для МВУ, работающих под разрежением, где влияние самоиспарения существенно, необходимо применять метод Тищенко. 

  При любом методе расчёта  порядок расчёта следующий:

1. Материальный расчёт.

2. Тепловой расчёт.

3. Конструктивный расчёт.

4. Расчёт барометрического конденсатора.

5. Расчёт теплообменника (укрупнённый) предварительного подогрева.

6. Изоляционный расчёт.

7. Расчёт насосной установки и другого вспомогательного оборудования.

8. Экономической расчёт.

Принципиальные цели каждого из расчётов  аналогичны целям расчётов трубчатого теплообменника, которые показаны выше.

Для материального и теплового расчётов  используют уравнения материального и теплового балансов. 

В большинстве случаев жидкий продукт подают на выпаривание нагретым до температуры кипения  в первом корпусе или несколько выше при выпаривании под вакуумом. Поэтому, тепловая нагрузка  каждого корпуса (расход тепла) определяется затратами тепла на  испарение воды при кипении:

  Q1 = ?1 · W1· r1 ;  Q2 = ?2 · W2· r2 ;  Q3 = ?3 ·W3· r3 ;  (23)

где ?1, ?2, ?3 – коэффициенты  тепловых потерь в соответствующих  корпусах.

Рассчитав или  принимая по практическим данным коэффициенты теплопередачи по корпусам К1, К2,  К3 , рассчитываем площади теплопередачи каждого корпуса  F1,  F2, F3  (м2):

  ;  ;  ;  (24)

где  ?t1,  ?t2,  ?t3 -  разности температур между греющим паром и кипящим  раствором  в соответствующих корпусах, 0С.

  Затем  определяют  количество кипятильных трубок в аппарате n: 

  ;  (25)

где  Н – высота кипятильных трубок  в аппарате, м;

  d - наружный диаметр корпуса, м.

Далее рассчитывают все основные габаритные размеры выпарных аппаратов.

  Расчёт барометрического  конденсатора  выполняют, составив для него  уравнение  теплового баланса:

  W3· i3 +  Gв · св1 · tв1  = (W3 + Gв) · св2 · tв2 + Qп ;  (26)

где  Gв  - массовый расход охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, кг/с

  св1,  св2  - теплоёмкости воды,  св1 ?  св2  ;

  tв1,  tв1  -  температуры воды начальная конечная, 0С.

  Qп – тепловые потери в конденсаторе, Вт.

Из уравнения  теплового баланса рассчитывают расход охлаждающей воды -  Gв  Далее находят площадь  теплопередачи конденсатора  из уравнения теплопередачи. Затем определяют внутренний диаметр корпуса конденсатора, число полок в конденсаторе, диаметр барометрической трубы и её высоту.

  Изоляционный, экономический расчёты выполняют подобно аналогичным расчётам для трубчатого теплообменника.

Вопросы для самопроверки.

1. Последовательность теплового расчёта многокорпусной выпарной установки. Отличие метода расчёта нагрузки корпусов от метода Классена.

2. Соображения, которыми руководствуются при распределении общего полезного перепада температур между отдельными корпусам и многокорпусной выпарной установки. Как распределяется полезный перепад температур в многокорпусной выпарной установке:

А) при одинаковых поверхностях нагрева корпусов;

Б) при минимальной суммарной поверхности нагрева;

В) при равенстве поверхностей нагрева корпусов и минимальной суммарной их поверхности;

Г) при заданных температурах вторичного пара.

3. Kак осуществляется выпаривание в аппаратах периодического действия? Какие применяются для них режимы работы? Какие выводы можно сделать из анализа графиков выпаривания при различных режимах и как определяется поверхность нагрева выпарного аппарата периодического действия.

4. По каким основным признакам классифицируют выпарные аппараты. Приведите основные конструктивные схемы выпарных аппаратов и дайте им технико-экономическую оценку. Какими требованиями следует руководствоваться при выборе выпарных аппаратов?

Рекомендуемая  литература.

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

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

Лекция 11.  Механические  процессы. 

План лекции:

1.  Дробление.

2.  Сортирование.

3. Прессование.

1.  Дробление.

Механические процессы в большинстве случаев являются подготовительными процессами  обработки сырья или полуфабрикатов.

Дробление (измельчение) -  процесс измельчения твёрдого кускового материала без правильного формообразования. Дробление происходит при условии, что внешняя сила воздействия на материал превосходит силу сопротивления структуры материала.

Движущая сила дробления –  разность напряжений (??):  внешнего (?1) и  сопротивления  (?2) (предел прочности):

  ?? = ?1  - ?2 ;  (1)

Способы дробления:

1. При помощи удара,

2. При помощи раскалывания.

3. При помощи раздавливания.

4. При помощи истирания.

5. При помощи разрыва.

6. При помощи изгиба.

Измельчение (дробление)  характеризуется параметром  «степень  дробления» (i):

  i = D / d;  (2)

где  D - средний размер куска материала до дробления;

  d - средний размер куска материала после  дробления.

При дроблении затрачивается механическая работа (А)  в Дж:

  А = АП + АБ:  (3 )

где АП -  затрачиваемая полезная  работа,  Дж;

  АБ  - затрачиваемая бесполезная  работа, Дж.

  АП =  (?2 · ?V / 2· E) + HF · ?F ;  (4 )

где  ?V  - приращение объёма;

  E  - модуль упругости;

  HF – постоянная для данного материала;

  ?F – приращение новой поверхности.

Для измельчения  используют след дробильные машины – дробилки.

Рис.  1  Схема шаровой мельницы.

Молотковая дробилка..

  Рис.  2  Схема  молотковой дробилки

Рис.3  Конусная дробилка.

Рис. 4  Щековая дробилка.

2.  Сортирование.

Сортирование (классификация) – процесс  разделения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции  на отдельные фракции по определённым качественным признакам: по крупности, по форме, по физическим свойствам, по пищевкусовым свойствам.

Сортированию подвергают, например,  туши и полутуши к. р.с. и м. р.с. в мясной промышленности: готовую консервную  и колбасную  мясную продукцию; в молочной промышленности: молоко, масло, сметану; в зернопереработке: зерно злаковых культур – пшеницу, рожь, ячмень и другие.  В зерновой  промышленности с этой целью используют  ситовые машины различных конструкций.

3. Прессование.

Прессование - процесс обработки  пищевого сырья, полуфабрикатов, готовой продукции  силой избыточного давления в специальных машинах (прессах). При прессовании  внешняя сила давления должна быть больше, чем сила сопротивления

  Основные  технологические цели прессования:

1. Отжатие жидкости из материала. В этом случае жидкость  представляет собой большую ценность, нежели сухой остаток. Например, получение растительных масел, соков фруктов и плодов.

2. Отжатие влаги из материала с целью его подсушивания. При этом материал более ценен, чем  остаточная влага. Например, центрифугирование сахара, крахмала и других продуктов.

3. Формование пластично-вязкого материала в упаковку для подготовки готовой продукции к реализации. Например, формовка, расфасовка и упаковка масла, творога, мороженого и других продуктов.

4. Прессование пластично-вязкого сырья в оболочки. Например,  шприцевание колбас в синтетические и куттизиновые оболочки. 

5. Прессование сыпучих продуктов и полуфабрикатов с приданием им правильной формы – гранулирование. Гранулированию подвергают комбикорма, костную муку, чай, сахар  и другие продукты. Данный процесс осуществляют в специальных машинах – прессах-грануляторах.