Классификация способов сушки
Стр 1 из 2Следующая ⇒ Существует множество вариантов классификации способов сушки в зависимости от используемого процесса[2]. Непосредственный выбор метода зависит от физического состояния сырья, его химического состава, требуемых свойств конечного продукта и экономичности процесса[3]. По способу воздействия сушильного агента | Естественная сушка — сушка на открытом воздухе при естественном освещении, без влияния человека на факторы интенсифицирующие процесс (температуры продукта и сушильного агента (воздуха), давление, скорость движения сушильного агента, влажность и т. д.). Используется для сушки плодов, ягод, грибов в регионах с подходящими климатическими условиями. · Искусственная сушка — производится в специальных аппаратах (сушильных установках), с принудительным изменением факторов, влияющих на интенсивность процесса (температура, давление влажность, геометрические размеры объекта сушки и т. д.). По давлению в рабочей камере · Атмосферная — сушильным агентом является, как правило, атмосферный воздух с отклонением давления в сушильной камере не выше 49 МПа. · Вакуумная — сушка производится в вакууме. · Под избыточным давлением. Классификация способов сушки Существует множество вариантов классификации способов сушки в зависимости от используемого процесса[2]. Непосредственный выбор метода зависит от физического состояния сырья, его химического состава, требуемых свойств конечного продукта и экономичности процесса[3]. По способу воздействия сушильного агента | Естественная сушка — сушка на открытом воздухе при естественном освещении, без влияния человека на факторы интенсифицирующие процесс (температуры продукта и сушильного агента (воздуха), давление, скорость движения сушильного агента, влажность и т. д.). Используется для сушки плодов, ягод, грибов в регионах с подходящими климатическими условиями.
· Искусственная сушка — производится в специальных аппаратах (сушильных установках), с принудительным изменением факторов, влияющих на интенсивность процесса (температура, давление влажность, геометрические размеры объекта сушки и т. д.). По давлению в рабочей камере · Атмосферная — сушильным агентом является, как правило, атмосферный воздух с отклонением давления в сушильной камере не выше 49 МПа. · Вакуумная — сушка производится в вакууме. · Под избыточным давлением. · В большинстве случаев сушка влажных материалов производится нагретым газом, воздухом, топочными газами и т. д.
Билет №6 1). Уравнение неразрывности Уравнение неразрывности потока демонстрирует закон сохранения массы: количество втекающей и вытекающей жидкости неизменно.
Проанализируем сечение 1 с площадью и скоростью движения частиц жидкости обозначим и1. Элементарный расход для него представлен соотношением:
Q1=u1w1.
Далее проанализируем сечение 2 в этой же струйке с площадью сечения и скоростью обозначим и2. Элементарный расход для него представлен соотношением:
Q2=u2w2.
Но согласно характерной особенности элементарной струйки притока и оттока жидкости через ее боковую поверхность не существует; на промежутке 1 - 2, которому свойственны постоянные размеры, отсутствуют пустоты и отсутствуют переуплотнения количества жидкости, протекающей в единицу времени сквозь сечения 1 и 2,будут одинаковыми, тогда:
Q1=Q2=const.
Уравнение неразрывности для элементарной струйки - элементарный расход жидкости при установившемся движении величина одинаковая для всей элементарной струйки.
Проанализируем трубу с переменным живым сечением. Расход жидкости через трубу для всякого ее сечении постоянен, т.е. Q1=Q2= const, делаем вывод:
w1u1=w2u2.
Значит, когда течениев трубе сплошное и неразрывное, то уравнение неразрывности станет:
u1/u2=w2/w1= const. Обратим внимание, что скорость возрастает обратно пропорционально площади живого сечения потока. Указанная обратная зависимость между скоростью и площадью выступает важным следствием уравнения неразрывности и нашла широкое применение. Так, к примеру, эта особенность используется пожарными при тушении пожара для формирования сильной и дальнобойной струи. 2). Теплопередача В тепловых процессах теплоносители, участвующие в передаче теплоты, часто разделены перегородкой (стенкой аппарата, стенкой трубы и т.п.). Процесс теплопередачи включает перенос теплоты от ядра потока первого теплоносителя к стенке (теплоотдача), через стенку (теплопроводность) и от стенки к ядру потока второго теплоносителя (теплоотдача). Количество передаваемой теплоты при этом определяется основным уравнением теплопередачи: для стационарного режима ; (3.1) для нестационарного режима , (3.2) где Q (Q/) – тепловой поток (количество теплоты), переданное в процессе теплопередачи, Вт (Дж); F – поверхность теплообмена, м2; ∆tср - движущая сила процесса теплопередачи, оС; τ – время, с; К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К). Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м2 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1К. При передаче теплоты через однослойную плоскую стенку, коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле: . (3.3) Для многослойной стенки, состоящей из n слоев: , (3.4) где δст – толщина стенки, м; λст – коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м·К); α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи, соответственно, от горячего теплоносителя к разделяющей стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м2·К); - сумма термических сопротивлений всех слоев стенки, включая термические сопротивления загрязнений внутренней и наружной стенок теплообменной трубки rзаг.1, rзаг.n+1, (м2·К)/Вт.
3). Диаграмма влажного воздуха i-x. Определение параметров Состояние влажного воздуха,поступающего в сушильную камеру,характеризуется температурой 74С и относительной влажностью 10%. 1.Удельное влагосодержание влажного воздуха рассчитывают по формуле Х=0,622 а) принимают значение барометрического давления ρδ=0,991◦ Па; б) по табл. находят давление насыщенного пара при температуре 74⁰С: Рн=0,37⋅ Па, тогда Х=0,622 =0,0245 кг/кг с.в. 2.Удельную энтальпию влажного воздуха рассчитывают по формуле: i=1,005⋅74+0,0245(2500+1,841⋅74)=138,6 кДж/кг с.в. 3.Для определения параметров влажного воздуха по i-x-диаграмме необходимо найти положение точки, характеризующей состояние воздуха: А)выбирают изотерму, соответствующую заданной температуре воздуха t=74⁰С; Б) выбирают линию постоянной относительной влажности воздуха ϕ=10%; В)на пересечении этих линий находят положение точки А, которой соответствуют х=0,0246 кг/кг с.в.; i=139 кДж/кг с.в.
Билет №7 1). Уравнение Бернулли Закон (уравнение) Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости: Здесь — плотность жидкости, — скорость потока, — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, — ускорение свободного падения. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости несколько отличается от уравнения Дело в том, что при движении реальной вязкой жидкости возникают силы трения, на преодоление которых жидкость затрачивает энергию. В результате полная удельная энергия жидкости в сечении 1-1 будет больше полной удельной энергии в сечении 2-2 на величину потерянной энергии (рис.3.6). Рис.3.6. Схема к выводу уравнения Бернулли для реальной жидкости Потерянная энергия или потерянный напор обозначаются и имеют также линейную размерность. Уравнение Бернулли для реальной жидкости будет иметь вид:
Из рис.3.6 видно, что по мере движения жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2 потерянный напор все время увеличивается (потерянный напор выделен вертикальной штриховкой). Таким образом, уровень первоначальной энергии, которой обладает жидкость в первом сечении, для второго сечения будет складываться из четырех составляющих: геометрической высоты, пьезометрической высоты, скоростной высоты и потерянного напора между сечениями 1-1 и 2-2. Кроме этого в уравнении появились еще два коэффициента α1 и α2, которые называются коэффициентами Кориолиса и зависят от режима течения жидкости (α = 2 для ламинарного режима, α = 1 для турбулентного режима). Потерянная высота складывается из линейных потерь, вызванных силой трения между слоями жидкости, и потерь, вызванных местными сопротивлениями (изменениями конфигурации потока) = hлин + hмест
Вывод: при увеличении скорости движения потока давление на этом участке падает и, наоборот – при уменьшении скорости давление увеличивается. Уравнение Бернулли в форме давлений применяется для расчета систем вентиляции, газовых стояков внутри зданий и т.д. 2). Пример расчета теплообменных аппаратов Целью теплового расчета является определение поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур рабочих жидкостей. Основными расчетными уравнениямитеплообмена при стационарном режиме являются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Уравнение теплопередачи: Q = V1r1·cр1·(t/1 - t//1) = V2 r2·cр2 ·(t//2 - t/2), Где V1r1,V2 r2 –массовые расходы теплоносителей,кг/сек,с cр1 и cр2 - средние массовые теплоемкости жидкостей в интервале температур от tґ до t//, t/1 и t//1 температуры жидкостей при входе в аппарат; t/2 и t//2 - температуры жидкостей при выходе из аппарата.
Величину произведения V·r·cр =W,Вт/град называют водяным, или условным, эквивалентом. С учетом последнего уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде: (t/1 - t//1) / (t//2 - tґ2) = W2 / W1, W2, W1 - условные эквиваленты горячей и холодной жидкостей. Величины Dt и k можно принять постоянными только в пределах элементарной поверхности теплообмена dF. Поэтому уравнение теплопередачи для элемента поверхности теплообмена dF справедливо лишь в дифференциальной форме:
dQ==k·dF·Dt. (12.18) Тепловой поток, переданный через всю поверхность F при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи k, определяется интегрированием уравнения: Q = ò k·dF·Dt= k·F·Dtср, (12.19) где Dtср - средний логарифмический температурный напор по всей поверхности нагрева. Q = òkср Dt ·dF = kср ·Dtср ·F. (12.20) Если температура теплоносителей изменяется по закону прямой линии, то средний температурный напор в аппарате равен разности среднеарифметических величин: Dtср = (t/1 + t//1)/2 - (t//2 + t/2)/2. (12.21) Однако температуры рабочих жидкостей меняются по криволинейному закону. Поэтому уравнение (12.21) будет только приближенным и может применяться при небольших изменениях температуры обеих жидкостей. При криволинейном изменении температуры величину Dtср называют среднелогарифмическим температурным напором и определяется по формулам: Dtср = [(t/1 - t/2) - (t//1 - t//2)] / ln[(t/1 - t/2)/(t//1 - t//2)]. (12.22) для аппаратов с противотоком Dtср = [(t/1 - t//2) - (t//1 - t/2)] / ln[(t/1 - t//2)/(t//1 - t/2)]. (12.23) 3). Изображение на диаграмме i-x процессов нагревания,охлаждения,осушки воздуха. Билет №8 1). Принцип Вентури Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джованни Вентури Эффект Вентури заключается в том, что поток жидкости или газа создает вокруг себя область низкого давления, проходя через суженную часть трубы. Согласно этому принципу, во время вдоха через регулятор поток газовой смеси, создавая область низкого давления, уменьшает усилие, необходимое для нажатия на силовой рычаг. Эффект Вентури является следствием действия закона Бернулли, которому соответствует уравнение Бернулли, определяющее связь между скоростью v жидкости, давлением p в ней и высотой h, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, над уровнем отсчёта: где — плотность жидкости, а — ускорение свободного падения. Если уравнение Бернулли записать для двух сечений потока, то будем иметь: Для горизонтального потока средние члены в левой и правой частях уравнения равны между собой, и потому сокращаются, и равенство принимает вид: то есть при установившемся горизонтальном течении идеальной несжимаемой жидкости в каждом её сечении суммапьезометрического и динамического напоров будет постоянной. Для выполнения этого условия в тех местах потока, где средняя скорость жидкости выше (то есть, в узких сечениях), её динамический напор увеличивается, а гидростатический напор уменьшается (и значит, уменьшается давление). 2). Выпаривание. Пример расчета Выпаривание применяют для концентрации дубильных экстрактов и клеевых бульонов. В начале процесса выпаривания диффузионные растворы содержат лишь 3 — 5 % таннидов, нетаннидов и нерастворимых дубильных веществ. Поэтому их необходимо концентрировать, выпаривая излишнее количество воды. Выпаривание проводят в специальных аппаратах, причем раствор должен быть в текучем состоянии. В ряде случаев при выпаривании достигается насыщение раствора (иногда с последующей кристаллизацией). Отсюда С учетом того что Рациональный расход теплоты на этот процесс определяют расчетом теплового баланса выпаривания.Тепловой баланс выпарного аппарата включает в себя приход теплоты с греющим паром и поступающим раствором и ее расход со вторичным паром, уходящим раствором, конденсатом, на компенсацию тепловых потерь в окружающее пространство, на дегидратацию: Величина G\C\(t - t0) определяет расход теплоты на подогреЕ поступающего раствора до температуры кипения t, а величина W(hвт - св/0) — расход теплоты на испарение воды. получим Энтальпию вторичного пара hBT определяют по давлению в аппарате и находят по таблицам. Теплота дегидратации представляеч собой расход энергии на повышение концентрации раствора в равна теплоте разбавления раствора. Тепловые потери в окружающее пространство зависят от площади поверхности выпарного аппарата и составляют 5 — 8 % расхода теплоты на испарение воды. Пример 1. Определение расхода теплоты и греющего пара, идущих на выпаривание клеевых бульонов от начальной концентрации хн = 28 % до конечной концентрации хк = 40 %. При конечной концентрации бульона температура кипения составляет по замерам 75 °С, а количество выпаренной воды Теплоемкость 28%-ного клеевого бульона При давлении 0,02 МПа температура равна 60 °С, а энтальпия пара /гвт = 2610 • 103Дж/кг. Тогда расход теплоты без учета теплоты дегидратации и потерь в окружающее пространство составит Тепловые потери рассчитывают по формуле 3). Построение в диаграмме i-x процесса сушки с рециркуляцией воздуха На диаграмме i=x на пересечении изотермы t=28⁰C и линии ϕ=49% находится точка А,характеризующая состояние свежего воздуха.Для этого воздуха определяют:Хₒ=0,012 кг/кг с.в.;iₒ=60кДж/кг с.в. 2.На пересечении изотермы t2=55˙C и линии ϕ2=53% находится точка С, характеризующая состояние отработавшего воздуха.Для этого воздуха определяют:Х2=0,058 кг/кг с.в.; i2=210 кДж/кг с.в. 3.Для нахождения точки,характеризующей состояние смеси свежего и отработавшего воздуха,точки А и С соединяют прямой линией; AC=136мм. Линию АС делят на(n+1) части и на расстоянии части и на расстоянии 39мм, 136/(2,5+1) от точки С отмечают точку М, характеризующую состояние смеси свежего и отработавшего воздуха в соотношении 1:2,5(отношение отрезков АМ/МС=97/39=2,5). Для смеси: Хсм=0,046 кг/кг с.в.; ἰсм=169 кДж/кг с.в.; tсм=48⁰С; φсм=60%. 4.При нагревании смеси в калорифере удельное влагосодержание не изменяется( = ),поэтому на диаграмме i-x процесс нагревания смеси пойдет вверх от точки М по линии =0,046 кг/кг с.в. до изотермы =90⁰C. Полученная точка В характеризует состояние смеси после калорифера(перед сушильной камерой).Для этого воздуха =212 кДж/кг с.в.; =9,5%.
Билет№9 Уравнение Бернулли широко применяется в технике, как для выполнения гидравлических расчетов, так и для решения ряда практических задач. Одной из таких задач является измерение скорости и расхода жидкости. Уравнением Бернулли называется уравнение вида , . На практике оказывается, что в жидкости давление, равное нулю, недостижимо. Если давление p 2, снижаясь, достигает давления паров этой жидкости, насыщающих пространство при данной температуре p 2= pt> 0, то начинается процесс образования пузырьков пара (кипение), и неразрывность течения капельной жидкости нарушится.
Кавитацией называется совокупность процессов образования пузырьков пара и их конденсация. Кавитация может возникать не только в трубопроводах, но и при внешнем обтекании тел в областях, где возрастают местные скорости и уменьшается давление. Кавитации подвержены быстроходные колеса насосов и турбин, гребные винты. Конденсация пузырьков пара происходит на твердых поверхностях очень быстро и завершается гидравлическим ударом, при котором развивается местное ударное давление на твердых поверхностях, достигающее сотен и даже тысяч атмосфер. Поэтому кавитация сопровождается тряской, шумом, снижением КПД насосов и турбин, эрозией твердых поверхностей, а иногда и выходом из строя агрегатов. Обычно работа гидравлических систем в условиях кавитации не достигаются. Для предотвращения кавитации минимальное давление жидкости в системе должно быть больше давления паров, насыщающих пространство. Одним из способов предотвращения кавитации является снижение температуры жидкости. Это приводит к снижению давления паров, насыщающих пространство. Например, вода при 373 К кипит при давлении , а при 193 К - . При кавитации многокомпонентных жидкостей (керосин, бензин и т.д.) вначале вскипают легкие фракции, а затем тяжелые. Конденсация происходит в обратном порядке. 2) Как работаетодноступенчатая паровая холодильная машина. Теоретический циклпаровой холодильной машины протекает в области влажного насыщенного пара между пограничными кривыми и представляет собой обратный цикл Карно 1 - 2 - 3 - 4, так как в области влажного насыщенного пара изобары совпадают с изотермами.
конденсатор служит для превращения паров, сжатых компрессором в жидкость посредством передачи тепла от них к охлаж. среде. Рег. вентиль регулирует кол-во подаваемого холод. агента в испаритель. он дросселирует-резко снижает давление. для расчетов пар.машин применяют тепловые диаграммы.Т-S(тем-ра и энтропия) по этой диагр.с помощью площадей опред. кол-во тепла отведенен. к испарителию в конденст. 3) Схема ректификационной установки и последовательность выделения отдельных компонентов зависит от состава исходной смеси, требуемой чистоты продуктов и количества получаемых фракций. р ектификацион. установка, сост. из колонны, конденсатора (дефлегматора) и холодильника. Конденсатор и холодильник расположены над колонной, что требует сооружения площадок для обслуживания аппаратов. При использовании очень высоких и больших колонн, какие применяются, например, при производстве моторных топлив, такое размещение аппаратов связано с большим расходом средств и материалов. Для защиты колонны от атмосферных воздействий изоляцию ее заключают в стальной кожух, покрытый слоем окраски. Холодильник находится внизу, флегма подается насосом. Билет№10 1) Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом: Изменение Δ U внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. Δ U = Q – A....Δ U = Q – A. Визохор. процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. След-но Q = Δ U = U (T 2) – U (T 1). Здесь U (T 1) и U (T 2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутр.энергия идел-го газа зависит только от тем-ры (закон Джоуля). При изохор. нагревании тепло погл-ся газом (Q > 0), и его внутрен. энергия увелич.. При охлаждении тепло отд-ся внеш. телам (Q < 0). В изобар. процессе (p = const) работа, соверша. газом, выр-ся соотнош. A = p (V 2 – V 1) = p Δ V. 1 з. тер-ки для изобарного процеса: Q = U (T 2) – U (T 1) + p (V 2 – V 1) = Δ U + p Δ V. п ри изобар.сжатии Q < 0 – тепло отдается внеш.телам. В этом случае A < 0. Тем-ра газа при изобар. сжатии умен-ся, T 2 < T 1; внутрен. энергия убывает, Δ U < 0. В изотермич. процессе тем-ра газа не изменяется, следов-но, не измен-ся и внутрен. энергия газа, Δ U = 0. 1й З.Т для изотермиче. процесса выраж-ся соотнош. Q = A. Кол-во теплоты Q, получен. газом в процессе изотермич.расширения, превр-ся в работу над внешними телами. При изотермич. сжатии работа внеш.сил, произведенная над газом, превр-ся в тепло, кот-ое передается окружающ. телам. 2) При расчете теоретического рабочего холодильного цикла исходят из условия установившегося теплового состояния машины, когда в единицу времени через каждый элемент холодильной машины (компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и испаритель) проходит постоянное количество хладагента Расчет теоретического рабочего цикла холодильной машины заключается в определении отводимого и подводимого тепла при условии постоянного давления, а также количества тепла, получаемого в результате сжатия паров в компрессоре. Как отмечено выше, на диаграмме Т – s все эти величины выражаются площадью, что при расчетах неудобно. Следовательно, для упрощения расчетов лучше пользоваться диаграммой lg р – i. Заданными величинами для расчета теоретического цикла являются:
По заданным температурам конденсации и кипения определяют давление конденсации р к и давление кипения р0. Затем по температурам и давлениям наносят цикл на тепловую диаграмму. Наряду с тепловыми диаграммами при расчетах холодильных машин пользуются также таблицами термодинамических свойств хладагентов. 3). Разделение жидких однородных смесей (растворов), состоящих из двух или большего числа летучих компонентов, производится перегонкой или ректификацией.Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низко- кипящий компонент) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент) остается в жидком состоянии. Полученные пары конденсируются, образуя дистиллят или ректификат, а неиспаренная жидкость называется остатком.В результате перегонки низкокипящий компонент переходит в дистиллят, а высококипящий – в остаток. Такой процесс называется простой перегонкой. При этом не достигается полного разделения смеси. Оба компонента являются летучими, оба переходят в пары, но в разной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого низкокипящего компонента. Из-за большой летучести низкокипящий компонент испаряется в большей степени, чем высококипящий компонент. Значит, в дистилляте содержание низкокипящего компонента выше, чем в исходной смеси, а в остатке наоборот: содержание низкокипящего компонента ниже, чем в исходной смеси. В этом и является отличие перегонки от выпаривания (при выпаривании растворенное вещество нелетучее, а в пары переходит только летучий компонент).Простую перегонку применяют для грубого разделения смесей или для предварительной очистки продуктов от нежелательных примесей.Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют достаточно сложный вид перегонки – ректификацию. Ректификация заключается в многократном испарении исходной смеси и конденсации образующихся паров, в противо- точном воздействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получаемой при конденсации паров. Способ разделения смеси на компоненты путем ректификации является основным в спиртовом и ликеро-водочном производствах, в производстве эфирных масел, при переработке нефтепродуктов и др. Ректификация может проведена периодич. или непрерыв. в том или ином случае. необход. элемент.аппарата яв-ся контактная колонна и дефлегматор. назнач. дефлегматора- снабжать колоннупотоком жидклсти, содержащ. разделяемые компоненты.эта жидкость -наз-ся флегма. Билет №11
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|