 |
Методические указания по выполнению контрольной работы
|
|
|
|
ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И ПРЕДМЕТ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Процессы и аппараты пищевых производств» необходима для понимания технологии конкретных производств, методов их рационального аппаратурно-технологического оформления и инженерного расчета соответствующих машин и аппаратов. Этот курс ставит своей целью обучение студентов теории основных процессов пищевой технологии, принципам устройства и методам расчета аппаратов и машин, предназначенных для проведения этих процессов.
Изучение дисциплины направлено па решение следующих профессиональных задач дипломированными специалистами:
- расчет экономической эффективности технологических процессов;
- расчет производственной мощности и загрузки оборудования;
- осуществление контроля за соблюдением технической и технологической дисциплины и правильной эксплуатации технологического оборудования;
- анализ причин выпуска продукции низкого качества и участие в разработке мероприятий по их предупреждению;
разработка предложений по рационализации, оптимизации и реновации производства.
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Процессы и аппараты пищевых производств» относится к базовой части цикла профессиональных дисциплин.
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов. Студент должен:
Знать: основы высшей математики, статистики, информатики, физики, химии.
Уметь: пользоваться законами, формулами высшей математики, статистики, информатики, физики, химии, объяснять причинно-следственные связи.
Владеть: навыками работы с учебной литературой и электронными базами данных.
ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
|
|
|
Выполнение контрольной работы является необходимым этапом самостоятельной работы при изучении материала дисциплины.
Цель выполнения контрольной работы – самостоятельное раскрытие и изучения материала дисциплины, расширение познаний полученных на лекционных и практических занятиях, углубление и закрепление теоретических знаний, и умение применять полученные знания при решении конкретных практических заданий.
Требования к содержанию контрольной работы:
Творческий, самостоятельный подход к изложению материала, умение выразить свое мнение;
1. Недопустимость механического переписывания материала учебника, лекций, копирование из Интернета;
1. Цитирование первоисточников с ссылками на номер работы, указанный в списке используемой литературы и страницу.
Требования к оформлению контрольной работы:
2. на страницах необходимо оставлять поля для замечаний преподавателя-рецензента;
3. текст ответа должен быть отформатирован по ширине (заголовки заданий - по центру, шрифт Times New Roman, размер 14, межстрочный интервал - одинарный или полуторный;
4. страницы работы нумеруются, титульный лист является первой страницей контрольной работы (не нумеруется);
5. на 2-ой странице дается содержание работы; далее следуют наименование заданий и ответы на них;
6. все иллюстрации необходимо снабжать подрисуночной надписью, таблицы с заголовками должны быть помещены в тексте после абзацев, содержащих ссылки на них;
7. текст цитат заключаются в кавычки и сопровождаются сноской;
1. решения задач должны сопровождаться краткими, но исчерпывающими пояснениями, должны быть выписаны все используемые формулы;
8. в конце контрольной работы приводится список использованной литературы и иных источников информации в алфавитном порядке;
9. рукописный текст должен быть написан разборчивым почерком, без помарок и сокращений; небрежность в изложении и оформлении не допускается;
|
|
|
10. в конце работы указывается дата ее выполнения и ставится личная подпись студента.
Методические указания по выполнению контрольной работы
1. Выполнению контрольной работы должно предшествовать самостоятельное изучение студентов рекомендованной литературы и других источников информации, обозначенных в списке. По ходу их изучения делаются выписки цитат, составляются иллюстрации, схемы и таблицы.
2. Ответы на вопросы должны отражать необходимую и достаточную компетенцию студента, содержать краткие и четкие формулировки, убедительную аргументацию, доказательность и обоснованность выводов, быть логически выстроены.
3. Контрольная работа должна быть представлена в деканат факультета не позднее, чем за 20 дней до начала экзаменационной сессии.
4. Контрольная работа, выполненная без соблюдения требований, или не полностью, не засчитывается и возвращается студенту на доработку.
5. В случае выполнения работы не по своему варианту, она не засчитывается преподавателем и возвращается студенту для ее выполнения в соответствии с вариантом, указанным в таблице.
6. До начала сессии студент может подойти к преподавателю и ознакомиться с замечаниями и рекомендациями, указанными в контрольной работе.
7. Оценка «зачтено» является допуском к экзамену. Работа с оценкой «незачтено» должна быть доработана и представлена на повторное рецензирование.
Контрольная работа состоит из 3 заданий — двух теоретических и одной задачи.
Выбор варианта задания 1, 2 производится в соответствии с таблицами 1, 2 по первой букве фамилии студента.
Данные для решения задачи (задание 3) определяются в соответствии с последней цифры шифра зачетной книжки студента (таблицы 3,4).
Задание 1: Дать определение и привести примеры применения процессу:
Таблица 1
| Первая буква фамилии | Процесс |
| А | Абсорбция |
| Б | Адсорбция |
| В | Барботирование |
| Г | Выпаривание |
| Д | Выщелачивание |
| Е | Гомогенизация |
| Ж | Десорбция |
| З | Диализ |
| И | Диффузия |
| К | Испарение |
| Л | Конвекция |
| М | Конденсация |
| Н | Кристаллизация |
| О | Осмос |
| П | Пастеризация |
| Р | Перегонка |
| С | Ректификация |
| Т | Стерилизация |
| У | Сублимация |
| Ф | Сушка |
| Х | Фильтрование |
| Ц, Ч | Флотация |
| Ш, Щ | Экстракция |
| Э, Ю | Осаждение |
| Я | Экстрагирование |
Задание 2: Привести схему, дать классификацию, описать назначение, устройство и принцип действия аппаратов:
|
|
|
Таблица 2
| Первая буква фамилии | Процесс |
| А | Дробилки |
| Б | Вальцовые станки |
| В | Экструдеры |
| Г | Прессы |
| Д | Сепараторы воздушно — решетные |
| Е | Смесители сыпучих продуктов |
| Ж | Фильтры |
| З | Отстойники |
| И | Центрифуги |
| К | Сепараторы |
| Л | Циклоны |
| М | Кожухотрубные теплообменники |
| Н | Пластинчатые теплообменники |
| О | Выпарные аппараты |
| П | Варочные котлы |
| Р | Пекарные печи |
| С | Автоклавы |
| Т | Конденсаторы смешения |
| У | Холодильные машины |
| Ф | Перегонные аппараты |
| Х | Экстракторы |
| Ц, Ч | Сушилки |
| Ш, Щ | Пастеризаторы |
| Э, Ю | Бланширователи |
| Я | Морозильники |
Задание 3: Решить задачу (варианты А — О)
Определить температуру внутренней — tст.1. и наружной — tст.1-2. поверхностей стенки стенки теплообменника, а также температуру наружной поверхности изоляции теплообменника — tст.2.
Температура жидкости в теплообменнике — t1, температура наружного воздуха — t2. Теплообменник изготовлен из стали: толщина стенки — δст, толщина изоляции — δиз. Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке — α1, коеффициен теплопроводности изоляции — λиз, стали λст = 46,5 Дж/м*с*град, коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху — α2
Таблица 3
| Послед няя цифра номера зачетеки | t1, ºC | t2, ºC | δст, мм | δиз, мм | α1, Вт/м*град | λиз Дж/м*с*град | α2, Вт/м*град |
| 0,12 | |||||||
| 0,11 | |||||||
| 0,15 | |||||||
| 0,14 | |||||||
| 0,13 | |||||||
| 0,16 | |||||||
| 0,12 | |||||||
| 0,15 | |||||||
| 0,14 | |||||||
| 0,11 |
Пример решения задачи:
Дано:
t1=90°C
t2=20°C
δст.стали=4мм
δиз=4,5мм
α1=220
α2=20
λиз=0,12
λст=46,5
1. Найти коэффициент теплоотдачи
|
|
|
К = 1/[(1/α1) + (δст.стали/λст) + (δиз/λиз) + (1/α2)] =
1/[0,0045 + 0,000086 + 0,375 + 0,05] = 2,33
2. Найти удельный тепловой поток
q = К(t1 - t2) = 2,33(90-20) = 163,1 Вт/м2
3. Найти tст1 tст1-2 tст2
q = α1(t1 –tст1) = [(λст/δст.стали)*(tст1 – tст1-2)] = α2(tст2 – t2);
tст1 = t1 – (q/α1) = 89,26°C,
tст1-2 = tст1 – q*(δст.стали/λст) = 89,25°C,
tст2 = t2 + (q/α2) = 20,74°C
Задание 4: Решить задачу (варианты П — Я)
Манометр на нагнетательном трубопроводе насоса, перекачивающего V воды в 1 минуту, показывает давление P1. Вакуумметр на всасывающем трубопроводе показывает вакуум 21 см. рт. ст. Расстояние по вертикали между местом присоединения манометра и местом присоединения вакуумметра H0. Диаметр всасвающего трубопровода d1, нагнетательного — d2 .Определить напор, развиваемый насосом — Н.
Таблица 4
| Последняя цифра номера зачетки | V,м3 | P1, кгс/см2 | H0,мм | d1, мм | d2, мм |
| 8,4 | 3,8 | ||||
| 9,4 | 4,8 | ||||
| 5,4 | 2,5 | ||||
| 6,4 | 3,5 | ||||
| 8,4 | 3,8 | ||||
| 9,4 | 4,8 | ||||
| 5,4 | 2,5 | ||||
| 6,4 | 3,5 |
Пример решения задачи:
Дано:
V=8,4м3
Р1=3,8 кгс/см2
H0=410мм
d1=350мм
d2=300мм
τ=1 мин = 60 сек
Рвак =21 см.рт.ст.=210 мм.рт.ст.
Найти: напор, развиваемый насосом — Н.
Н =(Рн-Рвс)/ρq + Н0 + (w2н + w2вс)/ 2q (м.водн.ст.)
Рн – давление жидкости на нагнетательном трубопроводе – на выходе (Па);
Рвс – давление жидкости во всасывающем трубопроводе – на входе (Па)
ρ – плотность жидкости (кг/м3);
q –ускорение свободного падения (9,81м/с2);
Н0 – вертикальное расстояние между точками (м);
wн – скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе (м/с);
wвс –скорость жидкости во всасывающем трубопроводе (м/с).
1. wвс = V/[τ*d12*(π/4)] = 8,4/[60*0,352*0,785]=1,45м/с;
2. wн = V/[τ*d22*(π/4)] = 8,4/[60*0,32*0,785]=1,98м/с;
3. Рн = Р1 + Ратм = (3,8+1,03)*9,81*104 =474000 Па,
Ратм = 760 мм. рт.ст = 1,03 кгс/см2
1кгс/см2 =9,81*104 Па
4. Рвс = Ратм - Рвак = (0,76-0,21)*133,3*1000 =73300 Па
1 мм. рт.ст= 133,3Па
5. Н=(Рн-Рвс)/ρq + Н0 + (w2н + w2вс)/ 2q
Н =(474000-73300)/9,81*1000 + 0,41 + (1,982 + 1,452)/ 29,81=41,3 м.водн.ст.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ
1. Законы сохранения энергии и массы как фундаментальная основа учения о процессах.
2. Учение о кинетике. Общий закон кинетики.
3. Понятие о движущей силе. Примеры движущей силы для различных процессов.
4. Методы расчетов, применяемых при исследовании процессов.
5. Методы моделирования. Основные положения теории подобия, критерии подобия.
6. Измельчение. Применение измельчения в пищевой промышленности. Назначение и виды измельчения.
7. Объемная и поверхностная теория определения затрат энергии при измельчении.
8. Классификация оборудования для измельчения.
|
|
|
9. Устройство и принцип действия дробилки, мельницы.
10. Просеивание. Условие просеивания на ситах.
11. Назначение, устройство, принцип действия ситовых сепараторов.
12. Обработка материалов давлением. Оборудование, применяемое для прессования, экструдирования, брикетирования.
13. Режимы движения жидкости, Критерий Рейнольдса.
14. Классификация неоднородных систем.
15. Классификация процессов разделения неоднородных систем.
16. Теоретические закономерности процесса осаждения.
17. Методы расчета скорости осаждения.
18. Скорость осаждения в поле центробежных сил. Фактор разделения (критерий Фруда).
19. Устройство и принцип действия отстойников.
20. Устройство и принцип действия центрифуг, сепараторов.
21. Фильтрование. Способы создания движущей силы фильтрования.
22. Фильтрующие перегородки. Классификация, устройство, принцип действия фильтров.
23. Разделение газовых неоднородных систем. Оборудование, применяемое при разделении газовых систем.
24. Псевдоожижение. Применение процесса псевдоожижения в пищевых технологиях.
25. Флотация, применение для разделения жидких неоднородных систем.
26. Назначение, устройство и принцип действия циклонов.
27. Мембранные технологии. Устройство мембранных аппаратов.
28. Способы переноса теплоты в различных средах.
29. Основное уравнение теплопередачи.
30. Коэффициент теплопередачи, его физический смысл.
31. Закон теплоотдачи Ньютона. Коэффициент теплоотдачи.
32. Закон теплопроводности Фурье. Коэффициент теплопроводности.
33. Способы определения средней движущей силы в теплообменных аппаратах.
34. Тепловой баланс теплообменных аппаратов.
35. Стадии передачи теплоты через стенку.
36. Методика определения расхода теплоносителя в теплообменнике.
37. Основные теплоносители, применяемые в пищевых технологиях.
38. Процесс выпаривания. Конструкции выпарных аппаратов.
39. Устройство и принцип действия пластинчатых подогревателей.
40. Устройство и принцип действия кожухотрубных подогревателей.
41. Конденсация. Использование процесса конденсации в пищевых технологиях.
42. Использование критериев теплового подобия в расчетах теплообменных аппаратов.
43. Способы охлаждения сырья и пищевых продуктов.
44. Получение искусственного холода.
45. Устройство и принцип действия компрессорного холодильника.
46. Основное уравнение массопередачи. Коэффициент массопередачи.
47. Закон молекулярной диффузии Фика.
48. Материальный баланс массообмена на границе раздела фаз.
49. Уравнение рабочей линии процесса массообмена.
50. Закон массоотдачи Щукарева.
51. Абсорбция. Применение процесса абсорбции в пищевых технологиях.
52. Правило фаз. Закон Генри.
53. Адсорбция. Материальный баланс при адсорбции.
54. Особенности экстрагирования из твердых тел.
55. Устройство и принцип действия абсорберов.
56. Устройство и принцип действия экстракторов.
57. Кристаллизация, применение в пищевых технологиях.
58. Перегонка и ректификация. Принципы разделения однородных жидких смесей.
59. Устройство и принцип действия перегонных установок.
60. Виды связи влаги с материалом.
61. Свойства влажного воздуха. Диаграмма Рамзина.
62. Уравнение материального баланса при сушке.
63. Уравнение теплового баланса конвективной сушилки.
64. Классификация сушилок.
65. Устройство и принцип действия шахтной сушилки.
66. Устройство и принцип действия конвейерной сушилки.
|
|
|
