Шпаргалка по "Процессам и аппаратам"

Промежуточный вид фильтрования имеет место в случае одновременного закупоривания пор фильтровальной перегородки и отложения осадка на поверхности фильтровальной перегородки.

Для повышения  скорости фильтрования при разделении суспензий с небольшой концентрацией твердой фазы либо содержащих слизистые вещества фильтрование проводят в присутствии вспомогательных веществ, препятствующих закупориванию пор фильтровальной перегородки. Слой вспомогательного вещества наносят на фильтровальную перегородку перед фильтрованием суспензии. В качестве вспомогательных веществ используют тонкодисперсные угли, перлит, асбест, кизельгур, фиброфло, аксанит и другие материалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. Теплообменники смешения. Назначение, устройство и область применения.

Смесительные  теплообменники бывают мокрого и сухого типов. теплота в них передается от одного теплоносителя к другому при их смешении.

Мокрый прямоточный  конденсатор предназначен для конденсации пара водой. Охлаждающая вода вводится в конденсатор через сопла. Распыление воды значительно увеличивает площадь поверхности теплообмена между паром и водой. При взаимодействии капелек воды с паром пар конденсируется. Конденсат, вода и несконденсировавшиеся газы откачиваются из конденсатора мокровоздушным насосом. Температуру воздуха принимают равной температуре охлаждающей воды на выходе из конденсатора: t_B=t_{B K}.

В противоточном сухом конденсаторе смешения (рис. 14.26) взаимодействие пара и охлаждающей воды происходит в противотоке. Охлаждающая вода поступает на верхнюю перфорированную тарелку конденсатора, а пар — под нижнюю тарелку. Вода протекает с тарелки на тарелку в виде тонких струй через отверстия и борта. Взаимодействие пара с жидкостью происходит в межтарельчатом объеме конденсатора. Образовавшийся в результате конденсации пара конденсат вместе с водой выводится через барометрическую трубу, конец которой опущен в колодец, а воздух отсасывается через ловушку вакуум-насосом. В связи с этим такие конденсаторы иногда называют барометрическими.

Процесс конденсации  в барометрических конденсаторах  протекает под вакуумом. Обычно абсолютное давление в них составляет 0,01...0,02 МПа.

Для уравновешивания  разности давлений в барометрическом конденсаторе и атмосферного служит столб жидкости, находящейся барометрической трубе.

 

23. Теория фильтрования с образованием осадка.

Фильтрование  с образованием осадка на поверхности  фильтрующей перегородки имеет место, когда диаметр твердых частиц больше диаметра пор перегородки (рис. 8.1,а). Этот способ осуществим при концентрации твердой фазы суспензии более 1 мае. %, когда создаются благоприятные условия для образования сводиков над входами в поры фильтровальной перегородки. Образованию сводиков способствует увеличение скорости осаждения и концентрации твердой фазы в суспензии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24. Барабанные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

Барабанные  сушилки применяют для сушки свекловичного жома, зерно-картофельной барды, кукурузных ростков и мезги, зерна и сахара-песка. Сушка в барабанных сушилках происходит при атмосферном давлении. Теплоносителем являются воздух либо топочные газы.

Барабанные сушилки (рис. 22.19) имеют цилиндрический полый  горизонтальный барабан, установленный  под небольшим углом к горизонту. Барабан снабжен бандажами, каждый из которых катится по двум опорным роликам и фиксируется упорными роликами. Барабан приводится во вращение от электропривода с помощью насаженного на барабан зубчатого колеса. Частота вращения барабана не превышает 5...8 мин""¹. Влажный материал поступает в сушилку через питатель. При вращении барабана высушиваемый материал пересыпается и движется к разгрузочному отверстию. За время пребывания в барабане материал высушивается при взаимодействии с теплоносителем — в данном случае с топочными газами, которые поступают в барабан из топки.

Для улучшения контакта материала  с сушильным агентом в барабане устанавливают внутреннюю насадку, которая при вращении барабана способствует перемешиванию материала и улучшает обтекание его сушильным агентом. Тип насадки выбирают в зависимости от свойств материала. На рис. 22.20 показаны некоторые типы внутренних насадок. Подъемно-лопастную насадку используют для сушки крупнокусковых и склонных к налипанию материалов. Для сушки мелкокусковых, сыпучих материалов применяют распределительную насадку. Газы и материал могут двигаться прямотоком и противотоком. При прямотоке удается избежать перегрева материала, так как при этом горячие газы взаимодействуют с материалом с высокой влажностью. Чтобы исключить большой унос пыли, газы просасываются через барабан вентилятором со скоростью 2...3 м/с. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются в циклоне.

25. Теория фильтрования с закупориванием пор.

Фильтрование  с закупориванием пор происходит,

когда твердые  частицы проникают в поры фильтровальной перегородки. Закупоривание пор твердыми частицами наблюдается уже в начальный период процесса фильтрования, что снижает производительность фильтра. Для поддержания ее на должном уровне фильтр регенерируют, промывая обратным током жидкости либо прокаливая металлические фильтровальные перегородки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26. Распылительные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

Распылительные  сушилки предназначены для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов. Сушкой распылением получают сухое молоко, молочно-овощные концентраты, пищевые и кормовые дрожжи, яичный порошок и другие продукты.

Распылительные  сушилки представляют собой в  большинстве случаев коническо-цилиндрический аппарат, в котором происходит диспергирование материала при помощи специальных диспергато-ров в поток теплоносителя. В качестве диспергаторов применяют центробежные распылители, пневматические и механические форсунки.

При непосредственном контакте теплоносителя — воздуха с распыленным материалом почти мгновенно протекает тепломассооб-менный процесс. Продолжительность пребывания материала в сушилке не превышает 50 с.

Преимущество распылительных сушилок — возможность использования теплоносителей с высокой температурой даже для сушки термолабильных материалов.

Однако распылительные сушилки имеют сравнительно неболь 
шой удельный съем влаги в пределах до 20 кг/м³, большой расход 
теплоносителя и, как следствие, значительную материало- и 
энергоемкость. 

1.вентилятор 

2.колорифер

3.корпус сушилки

4.разбрызгивающее устройство

5.циклон

6.рукавный фильтр

7.внек для выгрузки

 

 

 

27. Мембранные методы фильтрования.

 

К процессам обычного фильтрования принято относить гидромеханические процессы, не осложненные физико-химическими явлениями. На нашей схеме такие процессы проходят на фильтрующих перегородках с диаметром пор от 1 мкм и более.

Процессы на перегородках с диаметром пор порядка 0,1 до нескольких микрометров принято относить к микрофильтрации. В этих процессах могут отделяться как мельчайшие частицы механической примеси, так и отдельные клеточные организмы и частицы клеток, как, например, дрожжевые клетки в процессах микрофильтрации продуктов брожения. Процессы микрофильтрации осложняются образованием гелеобразных слоев на поверхности фильтрующей перегородки, которую в дальнейшем будем называть микрофильтрационной мембраной. Между гель-слоем и мембраной возникает физическое или физико-химическое взаимодействие, приводящее иногда к полной закупорке пор и прекращению процесса. В каждом случае следует учитывать, что проницаемость гель-слоя во много раз ниже проницаемости самой мембраны и именно она определяет производительность процесса.

Процессы ультрафильтрации выполняют на мембранах со средним диаметром пор от 0,01 до 0,1 мкм, называемых улыпрафильтра-ционными мембранами. В процессах ультрафильтрации разделяют растворы, содержащие крупные молекулы, например молекулы полимеров, в том числе молекулы белков.

Мембраны для процессов обратного осмоса имеют поры, средний диаметр которых не превышает 0,01 мкм. Так как на практике используют обратноосмотическиемембраны с размерами пор значительно ниже указанной границы, принято измерять средний диаметр пор в ангстремах.

Процессы микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса осуществляют под избыточным давлением, и поэтому их принято называть баромембранными процессами.

На рис. 8.4 приведена  диаграмма с указанием ориентировочных  размеров отделяемых частиц. Полагая, что размер пор является решающим при разделении любой системы, пользуясь диаграммами на рис. 8.3 и 8.4, можно предположительно выбрать мембрану и процесс для отделения соответствующих объектов.

Остается добавить, что  приведенные границы размеров пор  в действительности весьма условны, поскольку характер процесса в значительной степени зависит и от других факторов, о чем будет сказано ниже. Кроме того, некоторые разные по своей природе процессы осуществляются на мембранах с порами одного размера. Например, процессы испарения через мембрану, диализ и электродиализ, как и обратный осмос, осуществляются на мембранах с порами размером менее 10 нм (100 А).

 

 

 

 

 

28. Кристаллизаторы. Назначение, устройство и принцип действия.

 

 

Кристаллизаторы по принципу действия делятся на аппараты периодического и непрерывного действия с отгонкой части растворителя и с охлаждением раствора. кристаллизация с частичной отгонкой воды осуществляется в вакуум-аппаратах.

Кристаллизаторы непрерывного действия состоят из концентратора, кристаллогенератора и камеры роста кристаллов. Конструкция аппарата должна обеспечивать интенсивную циркуляцию, препятствующую осаждению кристаллов в аппарате, улучшающую теплопередачу и обеспечивающую получение равномерных по величине кристаллов.

представлен вакуумный кристаллизатор непрерывного действия, применяемый в сахарном производстве. Концентратор и кристаллогенератор выполнены в виде кольцевых сегментов с трубчатой поверхностью нагрева. Концентратор герметически отделен от других узлов аппарата, что позволяет создавать в нем избыточное давление, не зависимое от давления в других частях аппарата. Кристаллоератор верхней открытой частью соединен

с надутфельным пространством  камеры роста кристаллов. Камера роста  кристаллов выполнена в виде цилиндра, снабженного типовой поверхностью нагрева. При помощи цилиндрической и радиальных перегородок она разделена на четыре секции.

 

Простейшие  кристаллизаторы периодического действия — вертикальные цилиндрические аппараты со змеевиками и механическими мешалками. Процесс кристаллизации в них ведется одновременно с охлаждением раствора.

В пищевой технологии применяют в основном два типа кристаллизаторов: корытного типа и вращающиеся барабанные.

На рис. 23.6 показан  кристаллизатор корытного типа с  ленточной мешалкой. Вместо ленточной  мешалки может использоваться шнековая мешалка, которая выполнена в виде бесконечного винта. Средний размер кристаллов в таких кристаллизаторах не превышает 0,5...0,6 мм.

Кристаллизаторы корытного  типа довольно широко распространены в промышленности Они просты в обслуживании и надежны в работе.

 

Барабанные кристаллизаторы  бывают с водяным и воздушным  охлаждением. При воздушном охлаждении кристаллы получаются более крупными из-за низкого коэффициента теплоотдачи от раствора к воздуху, но при этом производительность кристаллизатора значительно ниже, чем при водяном охлаждении.

Барабанный кристаллизатор представляет собой вращающийся  цилиндрический барабан, наклоненный  по ходу раствора к горизонту (рис. 23.7). Раствор поступает с верхнего конца барабана, а кристаллы выгружаются с нижнего конца При вращении барабана кристаллизатора раствор смачивает стенки, увеличивая тем самым площадь поверхности испарения воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

29. Перемешивание. Способы перемешивания в жидкой среде.

Для перемешивания жидких сред используют несколько способов: пневматический, циркуляционный, статический и механический с помощью мешалок.

Пневматическое  перемешивание осуществляют с помощью сжатого газа (в большинстве случаев воздуха), пропускаемого через слой перемешиваемой жидкости. Для равномерного распределения газа в слое жидкости газ подается в смеситель через барботер. Барботер представляет собой ряд перфорированных труб, расположенных у днища смесителя по окружности или спирали.

В ряде случаев перемешивание  осуществляется с помощью эжекторов.

Интенсивность перемешивания  определяется количеством газа, пропускаемого  в единицу времени через единицу  свободной поверхности жидкости в смесителе.