Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методические рекомендации к практическим занятиям

Указания по технике безопасности к выполнению лабораторных работ

Общие правила техники безопасности в химической лаборатории

1. Работать в лаборатории необходимо в халате из хлопковой или хлопчатобумажной ткани (но не из синтетики!). Рабочий халат должен быть

по длине ниже колен и застегиваться спереди. В кармане халата должно быть маленькое чистое сухое полотенце или платок для быстрого удаления попавших на кожу твердых или жидких реагентов. При работе с особо опасными веществами дополнительно надевают длинный фартук из поливинилхлорида и нарукавники. При необходимости для защиты лица и глаз используют защитные маски и защитные очки, для защиты рук – специальные защитные перчатки, а для защиты дыхательных путей – респираторы. Волосы должны быть тщательно убраны (используют шапочку или платок)

или закреплены и не свисать по сторонам.

2. Рабочее место следует поддерживать в чистоте, не загромождать его посудой и побочными вещами.

3. Студентам запрещается работать в лаборатории без присутствия преподавателя или лаборанта, а также в неустановленное время без разрешения преподавателя.

4. До выполнения каждой лабораторной работы можно приступить только после получения инструктажа по технике безопасности и разрешения преподавателя.

5. Приступая к работе, необходимо: изучить методику работы, правила ее безопасного выполнения; проверить соответствие взятых веществ тем веществам, которые указаны в методике работы.

Правила техники безопасности в лабораториис

Электрооборудованием и электроприборами

1. Химические лаборатории согласно степени опасности поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной или особой опасностью, которая обусловлена возможностью воздействия на электрооборудование химически активных сред.

2. Все работы, связанные с применением электроприборов должны проходить под наблюдением преподавателя (лаборанта).

3. При работе с водяной баней нельзя пробовать степень нагрева воды рукой.

4. При неисправности в работе электроприбора необходимо обратиться к преподавателю. Чинить самостоятельно приборы запрещается.

5. При поражении электрическим током, если пострадавший остается в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно выключить ток с помощью пускателя или вывернуть охранную пробку или перерубить токопроводящий провод изолированным инструментом. К пострадавшему, пока он находится под током, нельзя касаться незащищенными руками (без резиновых перчаток). Если пострадавший потерял сознание, после выключения тока нужно немедленно, не дожидаясь врача, делать искусственное дыхание.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

ТРУБОПРОВОДЫ И НАСОСЫ

Теоретическое обоснование

Напредприятиях АПК коммуникации трубопроводов, по которым жидкие продукты поступают из одного аппарата или резервуара в другой, достигают длины, измеряемой десятками и сотнями метров. При этом трубопроводы подбирают и монтируют так, чтобы по возможности обеспечить минимальное сопротивление движению жидкости и исключить отрицательное влияние трубопроводов па качество продукта. Б случае неправильного монтажа трубопроводов в углах коммуникаций может скапливаться воздух, вследствие чего молоко вспенивается и изменяется дисперсность продукта. На дисперсность и качество продукта отрицательно влияет чрезмерное повышение скорости движения жидкости по трубопроводам.

Трубопроводы, применяемые в пищевой промышленности, изготовляют преимущественно из нержавеющей стали. Диаметр металлических трубопроводов 25, 35, 50, 76 мм, толщина стенок 1—2 мм.

При подборе трубопроводов необходимо определить диаметр трубопроводов, потери напора и давление, создаваемое вакуум-компрессионной системой.

Диаметр трубопровода d (в мм) рассчитывают по формуле

d = √ 4M / pv(1.1)

где v — скорость движения жидкости, м/с, М — количество жидкости, м³/с

Скорость движения жидких молочных продуктов принимают в следующих пределах: молока - 0,5—1,5 м/с; сливок, сгущенного молока и сметаны - 0,3—0,5; обезжиренного молока, пахты, сыворотки - 1—2 м/с.

Потери напора, или гидравлическое сопротивление движению жидкости Н_с (в м) в трубопроводах, определяют по формуле

Н_с = (v² /2g) (xtр l / d + Sxм с + 1), (1.2)

где l— длина трубопровода, м;

xтр — коэффициент сопротивления трения;

xм.с — коэффициент местных сопротивлений.

Коэффициент сопротивления трения зависит от режима движения жидкости:

при турбулентном режиме

xтр = 0,3164 / ⁴√Re (`1.3)

при ламинарном режиме

xтр = 64 / Re (`1.4)

Критерий Рейнольдса вычисляется по формуле

Re = v* d / n

где n — кинематическая вязкость продукта, м²/с

Коэффициент местных сопротивлений xмс зависит от вида сопротивления.

1. При входе жидкости в трубу коэффициент местных сопротивлений xмс зависит от формы входной кромки трубы. Если края острые, xмс = 0,5, если края тупые, xмс =0,25. При закругленной кромке трубы xмс = 0,06—0,005.

2. При выходе из трубы xмс = 1

3. При внезапном расширении трубы коэффициент местных сопротивлений зависит от отношения квадрата диаметра узкой трубы к квадрату диаметра широкой трубы:

d₁² d₂²	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
xмс	0,81	0,64	0,49	0,36	0,3	0,16	0,09	0,04	0,01

4. При внезапном сужении трубы коэффициент местных сопротивлений xмс также зависит от отношения квадрата диаметра узкой трубы к квадрату диаметра широкой:

d₁² d₂²	0,01	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
xмс	0,5	0,47	0,45	0,38	0,34	0,3	0,25	0,2	0,15	0,09

5. При наличии колен в трубах (рис. 1, а) коэффициент местных сопротивлений зависит от угла колена а:

a
xмс	0,02	0,03	0,04	0,38	0,13	0,47	1,13

6. При отводах (рис. 1,6), устанавливаемых на коммуникациях трубопроводов, коэффициент местных сопротивлений определяют по формуле

xмс = [0,131+0,16(d / R)^3,5] a /90, (1.5)

где d—диаметр трубы, м; R— радиус закругления, м

Рисунок 1 - Схема элементов трубопроводов: а — колен; б — отводов; в —кранов.

7. В кранах (рис. 1, в) коэффициент местных сопротивлений зависит от угла поворота крана а:

a
xмс	0,05	0,29	1,56	5,47	17,3	31,2	52,6	20,6	48,6

Необходимое избыточное давление р_ж (в Па) для подъема жидкости при вакуум-компрессионной системе подачи определяют по формуле

p_и = (H_n + H_c) r_жg, (1.6)

где H_n — высота подъема жидкости, м;

H_c — гидравлическое сопротивление движению жидкости в

трубопроводе, м.

Гидравлическое сопротивление движению жидкости Н_с рассчитывают по формуле (1.2). При этом скорость движения жидкости в трубопроводе определяют по формуле

v = √2 (p_и - H_n*r_жg) / H_c r_ж (1.7)

Вакуум, необходимый для подъема жидкости на заданную высоту, (в Па) определяют по формуле

Рв= 10 r_вg - р₀ = 10 r_вg – (H_n*r_жg + H_с*r_жg), (1.8)

где р₀ — остаточное давление в резервуаре, Па.

В молочной промышленности применяют плунжерные, центробежные, роторные, шестеренные, диафрагменные, винтовые, шланговые насосы. Наибольшее распространение получили центробежные насосы.

Известны центробежные насосы для перекачивания высоковязких и пластических продуктов (сливок, сметаны, сгущенного молока). Принцип действия всех центробежных насосов одинаков.

Основными показателями, характеризующими работу центробежных насосов, являются высота подачи жидкости и потребляемая мощность. Высота подачи жидкости от уровня всасываемой жидкости до наивысшей точки подъема ее, называемая полным напором Я* (в м), зависит от расположения оси вращения (горизонтально или вертикально) рабочего колеса центробежного насоса.

Для горизонтального насоса

Н = (p_d - p_s) / r_жg + (v_d²- v_s²) / 2g (1.9)

Для вертикального насоса

Н = Hs + p_d / r_жg + v_d² / 2g (1.10)

где p_d - гидростатическое давление продукта, измеряемое у выходного патрубка, Па;

p_s - гидростатическое давление, измеряемое у входного патрубка, Па;

Hs — расстояние от уровня жидкости до оси колена нагнетательного патрубка, м;

v_d - скорость движения жидкости в нагнетательном патрубке, м/с;

v_s - скорость движения жидкости во всасывающем патрубке, м/с.

Высоту подачи жидкости, или полный напор Н, создаваемый рабочим колесом насоса, чаще всего определяют по формуле

Н = v₀² / g = p²*n²*D² / g (1.11)

где v₀ — окружная скорость рабочего колеса насоса, м/с;

n — частота вращения рабочего колеса, 1/с;

D— диаметр рабочего колеса, м

Мощность, потребляемую центробежными насосами, N(в кВт) определяют по формуле:

N = M*H*r_ж / 10²*h (1.12)

где М — производительность насоса, м³/с;

h - коэффициент полезного действия центробежного насоса (h = 0,2—0,4).

1.2 Индивидуальные задания

Определить диаметр трубопровода для транспортировки М м³молока в час при температуре t° С из приемных резервуаров к универсальным пластинчатым установкам. Вычислить минимальный напор, создаваемый насосом, достаточный для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводе, если общая длина его L м. На трубопроводе имеются n проходных кранов (с углом поворота a°), радиусом R см.

Данные своего варианта взять из таблицы 1.1

Таблица 1.1 – Данные для расчета по индивидуальным заданиям

Вариант	М, м³/ч	L м	n	a°	R см

1.3 Пример расчета

1. Из аппаратного цеха в один из резервуаров молокохранилища в 1 ч поступает 12 м³ молока при 5° С. Длина трубопровода 15 м. Трубопровод имеет 5 отводов R = 50 см, расположенных под углом 90⁰. Определить диаметр трубопровода и гидравлические сопротивления.

Диаметр трубопровода определяют по формуле (1.1),

принимая V =1 м/с,

d = √(12*4) / (3600*3,14*1) = 0,065 м.

Стандартных трубопроводов такого диаметра нет, поэтому необходимо установить трубопровод диаметром 76 мм. Далее по формуле (1.5) вычисляют скорость движения молока в трубопроводе диаметром 76 мм

V = (12 * 4) / (3600*3,14*0,076²)= 0,8 м/с.

Затем устанавливают режим движения жидкости. Для этого по формуле (III—6) определяют критерий Re

Re = (0,8*0,076) / (0,028*10^-4) = 21700

Следовательно, режим движения жидкости турбулентный. Исходя из этого, коэффициент трения определяют по формуле (1.3)

x_тр = 0,3164 / ⁴√21700 = 0,026

Суммарный коэффициент местных сопротивлений складывается из следующих величин:

Sx_тр = xвх + x вых + x отв, (1.13)

где xвх—коэффициент местных сопротивлений на входе продукта

в трубопровод; xвых — коэффициент местных сопротивлений на выходе продуктаиз трубопровода; xотв— коэффициент местных сопротивлений в отводах.

В соответствии с формулой (1.7) коэффициент местного сопротивления в отводах составит

xотв = [0,131 + 0,16(0,076 / 0,5)^3,5] = 0,000128

Если принять, что края входной кромки трубы тупые, то суммарный коэффициент местных сопротивлений можно вычислить по формуле (1.13)

Sxмc = 0,25 + 1 + 5*0,1311 = 1,9

Пользуясь формулой (1.2) можно установить общие гидравлические сопротивления в трубопроводе

Н = (0,8² / 2*9,81)*[0,026(15 / 0,076)+1,9+1] = 0,27м

РАСЧЕТНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

ГИДРОСТАТИКА

Контрольные вопросы к разделу

1. Какие законы жидкостей изучаются в разделах «Гидростатика» и «Гидродинамика»?

2. Какими свойствами обладает капельная жидкость?

3. Какие силы действуют на жидкость в случае абсолютного и относительного покоя?

4. Какими свойствами обладает гидростатическое давление?

5. В каких единицах измерения выражается гидростатическое давление?

6. Какие приборы используют для измерения давления?

7. Что выражает основное уравнение гидростатики?

8. От чего зависит выигрыш в силе в гидравлических прессах?

Задача № 2.1

Определить абсолютное и избыточное давление на дно открытого резервуара, заполненного водой. Высота жидкости в резервуаре h м.

Таблица 2.1 – Индивидуальные задания к задаче 2.1

№ вар.	среда	r_ср, кг/м³	h, м
	вода
	вода
	вода
	вода
	вода
	масло
	масло
	масло
	масло
	масло
	сироп
	сироп
	сироп
	сироп
	сироп
	сироп
	сироп