Учебно-методический комплекс дисциплины «Основные процессы и аппараты химико-технологических производств» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. Семей
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-16.1.29/03 -2013
УМКД Учебно-методические материалы  по дисциплине «Основные процессы и аппараты химико-технологических производств»	Редакция № ___ от «__» _____201_ г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ»

для специальности

5В072000 – «Химическая технология неорганических веществ»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1	Глоссарий	8
2	Лекции	21
1. Предмет изучения курса ОПАХТП.  Классификация технологических процессов.	21
2.  Основные (базовые) законы курса ОПАХТП.	23
3.  Основы теории подобия и моделирования.	26
4.  Основы гидравлики.  Физические свойства жидкостей. Основы гидростатики.	28
5.  Основы гидравлики.  Основы гидродинамики.	30
6.  Тепловые процессы  Нагревание. Теплопередача в теплообменных аппаратах.	32
7.  Тепловые процессы  Нагревание. Порядок проектного расчёта трубчатого теплообменника	34
8.  Тепловые процессы  Выпаривание. Материальный и тепловой балансы  выпарного аппарата.	36
9.  Тепловые процессы  Выпаривание в многокорпусной выпарной установке (МВУ).	39
10.  Тепловые процессы Классификация выпарных аппаратов. Порядок  расчёта  многокорпусной выпарной установки (МВУ).	40
11.  Механические  процессы.	42
12.  Гидромеханические  процессы.	44
13.  Массообменные процессы.	46
14.  Массообменные процессы.  Процесс сушки.	48
15.  Массообменные процессы.  Процесс абсорбции.	50
3	Лабораторные занятия	54
Методические рекомендации	54
1. Испытание одноходового теплообменного аппарата	54
2. Испытание выпарного вакуум-аппарата	56
3. Исследование процесса конвективной сушки пищевых продуктов в циркуляционной сушильной установке	58
4. Испытание барабанной сушильной установки	60
5. Испытание молотковой дробилки	61
6. Испытание лопастной мешалки	62
7. Испытание фильтрующей центрифуги периодического действия	64
8. Экспериментальное определение коэффициентов фильтрации на рамном фильтр-прессе	85
4	Задания для самостоятельной работы студентов	91
Методические рекомендации.	97
5	Примеры тестовых вопросов	102

1 ГЛОССАРИЙ

Абсорбция – процесс поглощения газов или паров всем объёмом жидкости.

Адсорбция – процесс поглощения газов или паров поверхностью твёрдого тела.

Абсорбент –  жидкость,  поглощающая газы или пары.

Адсорбент -  твёрдое вещество,  поглощающее газы или пары.

Барботаж - процесс прохождения газов или паров через жидкость при абсорбции, сопровождающийся эффектом  вспенивания (кипения).

Выпаривание - процесс удаления воды из раствора при его кипении с целью повышения концентрации сухих веществ.

Движущая сила -  физический фактор, обеспечивающий протекание процесса и характеризующий  степень отклонения системы от состояния равновесия.

Десорбция  –  процесс выделения  из жидкости газов или паров.

Дефлегмация - процесс частичного  разделения  пара на  флегму и дистиллят.

Дробление  -  процесс измельчения твёрдого кускового материала без правильного формообразования.

Классификация (сортирование) – процесс разделения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции  по определённым качественным признакам.

Контракция  – процесс сжатия объёма смеси  этиловый спирт-вода при  её образовании.

Конденсация  – процесс фазового перехода пара в жидкость при определённой температуре (температуре конденсации).

Кристаллизация - процесс образования и роста кристаллов в насыщенных растворах при понижении  давления или температуры.

Массопередача  – процесс перехода вещества из одной  фазы  в  другую фазу  вследствие  разности концентраций между фазами.

Массоотдача  – процесс перехода вещества из одной  фазы  к границе раздела  фаз, либо от границы раздела вглубь второй  фазами.

Перегонка – процесс разделения жидкой летучей смеси на  отдельные компоненты за счёт различной температуры кипения данных компонентов.

Перемешивание - процесс приведения в тесный контакт двух или более веществ с целью образования однородного поля  по концентрации и температуре в однородной массе.

Прессование - процесс обработки  пищевого сырья, полуфабрикатов, готовой продукции  силой избыточного давления в специальных машинах (прессах).

Растворение - процесс  образования  раствора веществ при  их физическом  взаимодействии. 

Ректификация -  процесс сложной перегонки, осуществляемый в специальных  колонных аппаратах тарельчатого типа.

Самоиспарение - процесс частичного  испарения  воды  из раствора при  его поступлении  в область  более низкого давления  при выпаривании.

Сепарирование -  процесс разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий под действием центробежного поля на тарелках сепаратора.

Сушка - процесс удаления влаги из влажного материала вследствие разности концентраций влаги в материале и окружающей среде.

Сушильный агент - газообразная среда, используемая для подачи  в сушильный аппарат конвективного типа.

Фильтрование  – процесс разделения суспензий  на осадок и осветленную жидкую фазу, основанный на задерживании твёрдых частиц пористыми перегородками - фильтрами.

Фугат -  осветлённая фаза, получаемая в результате центрифугирования.

Экстрагирование – процесс  разделения сложного по составу вещества на отдельные компоненты за счёт  воздействия на вещество растворителем, обладающим избирательной растворимостью.

3. Лекции.

Лекция 1. Предмет изучения курса ОПАХТП.

  Классификация технологических процессов.

План лекции:

1. Предмет изучения  курса ОПАХТП.

2. Основные определения.

3. Рациональная классификация процессов.

1. В курсе ОПАХТП  изучают кинетику и динамику процессов, искусственно создаваемых в пищевой промышленности в определённых технологических целях.

Технология - наука о практическом применении  законов физики, химии, биологии и других базисных  наук с целью получения  готовой продукции из определённого сырья. Технология представляет собой систему  регламентированных  правил и  инструкций  всего  интегрального  процесса  переработки исходного сырья в конечный  продукт.

2.  При всём разнообразии технологических процессов химико-технологических производств многие из них  являются общими. Таким образом, все технологические процессы в курсе ОПАХТП  рационально классифицируют на  четыре группы (класса).

1. Механические процессы.

2. Гидромеханические процессы.

3. Тепловые процессы

4. Массообменные процессы.

В свою очередь  каждая группа процессов включает в себя  конкретные частные процессы.

К механическим процессам относят:

1.1. Дробление (измельчение).

1.2. Классификация (сортирование).

1.3. Прессование.

К гидромеханическим процессам относят:

2.1. Перемешивание.

2.2. Осаждение.

2.3.  Фильтрование.

К тепловым процессам относят:

3.1. Охлаждение.

3.2. Нагревание

3.3. Выпаривание.

3.4. Конденсация.

К массообменным процессам относят:

4.1 Абсорбция.

4.2 Адсорбция.

4.3. Сушка.

4.4. Перегонка.

4.5. Экстрагирование.

4.6. Кристаллизация.

3.  Как правило, механические процессы в большинстве случаев являются подготовительными процессами  обработки сырья или полуфабрикатов. Рассмотрим  определения  механических процессов.

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

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

Сортирование - процесс  разделения материалов (сырья, полуфабрикатов, продукции)  по определенным  качественным  признакам (крупности, форме, физическим свойствам и др.).