Тема 5.2. Основные массообменные процессы

Лекция 16-22 (14 часа)

Лабораторное занятие 5.2 (2 часов)

Исследование работы распылительной сушильной установки [3, работа 2].

Самостоятельная работа студентов (27 часов)

Проработка лекционного материала, подготовка к практическим занятиям.

Изучение констркуций аппаратов по [1] и конспекту:

основные типы абсорберов – XIX-6

струйно-инжекционный сатуратор – по конспекту

вертикальный адсорбер периодического

действия – XIX-16

адсорбер непрерывного действия с

движущимся слоем адсорбента – XIX-14, XIX-19

диаграмма состояния влажного воздуха – XVIII-4

барабанная сушилка – XVIII-17

ленточная сушилка – XVIII-21

распылительная сушилка – XVIII-23

двухвальцовая сушилка – XVIII-24

аппараты для кристаллизации – XXI-6, XXI-7

простой кубовой аппарат – XX-5

кубовые аппараты с дефлегмационными

устройствами – XX-7

схема ректификационного аппарата – XX-17

трехколонный экстрактор – XXII-13

ленточный экстрактор – XXII-16

перколятор – XXII-20

распылительный экстрактор – XXII-35

Методические рекомендации

Тема изучается по литературе [1, 2, 9, 11]. Основная задача – усвоить основы теории массообменных процессов и знать, как теория реализуется в конкретных конструкциях массообменных процессов.

Курсовой проект (15 часов)

Курсовой проект – один из важнейших этапов самостоятельной работы студентов.

Тема курсового проекта формулируется как задание на разработку технологической схемы установки с детальной проработкой какого-либо элемента этой установки.

Курсовая работа состоит из графической части (технологическая схема установки – 1 лист А2, задание на разработку элемента этой установки – 1 лист А2 или А3) и расчетно-пояснительной записки (25 стр. рукописного текста на листах А4).

Примерный перечень тем курсовой работы:

Расчет конвективной сушильной установки:

– распылительная;

– ленточная;

– псевдоожиженного слоя;

– пневматическая.

Расчет выпарной установки:

– однокорпусная выпарная установка непрерывного действия;

– многокорпусная выпарная установка;

– варочный аппарат с перемешивающим устройством периодического действия.

Расчет пастеризационно-охладительной установки.

Расчет абсорбционных установок.

Расчет адсорбционных установок.

Расчет ректификационных установок.

Методические рекомендации

Курсовая работа выполняется с использованием литературы [4, 5, 6, 7, 8].

Перечень экзаменационных вопросов

1. Технологический процесс – как система. Определение системы. Элементы системы, структура системы.

2. Физическое и математическое моделирование. Структурные и параметрические схемы и их использование при расчетах (привести примеры). Порядок проектного расчета аппарата.

3. Влияние структуры потока в аппарате на качество продуктов (на примере пастеризатора).

4. Экспериментальное определение структуры потока в аппарате. Построение кривой отклика.

5. Модель идеального вытеснения. Среднее время пребывания материала в аппарате.

6. Модель идеального перемешивания. Вывод формулы для описания кривой отклика.

7. Модель промежуточного типа. Интегральная функция распределения частиц по временам пребывания.

8. Классификация неоднородных систем и их методов разделения.

9. Уравнение движения твердой частицы в вязкой жидкости. Вывод формулы Стокса. Анализ факторов, влияющих на скорость осаждения.

10. Расчет скорости осаждения для частиц, форма которых отличается от сферы. Эквивалентный диаметр, фактор формы, коэффициент стесненности.

11. Общий метод скорости осаждения. Вывод зависимости .

12. Устройство пылеосадительной камеры. Вывод формулы для расчета поверхности осаждения.

13. Устройство отстойника. Материальный баланс для отстойника. Вывод формулы для расчета поверхности осаждения.

14. Принцип псевдоожижения. Расчет основных характеристик псевдоожиженного слоя (критические скорости, перепад давления, порозность). Аппараты с псевдоожиженным слоем.

15. Классификация центробежных методов разделения неоднородных систем. Фактор разделения.

16. Модель движения частицы в кольцевом зазоре. Вывод формулы для оценки времени разделения в центробежном поле.

17. Циклонный процесс. Устройство аэроциклона и принцип работы. Основные параметры работы аэроциклона и порядок расчета аэроциклона.

18. Центрифугирование. Расчет производительности отстойной центрифуги периодического действия.

19. Классификация сепараторов. Сепараторы осветлители и разделители, особенности их устройства и принцип работы.

20. Вывод формулы для оценки производительности сепаратора и ее анализ.

21. Классификация процессов фильтрования (по движущей силе, по механизму фильтрации, свойствам осадка). Движущая сила.

22. Вывод основного уравнения фильтрования и его анализ.

23. Частное решение основного уравнения фильтрования для случая с образованием слоя несжимаемого осадка (уравнение Рутса).

24.Экспериментальное определение констант фильтрования для уравнения .

25. Фильтрование газов. Устройство рукавных фильтров.

26. Мокрая очистка газов. Принцип работы и устройство аппаратов для мокрой очистки.

27. Классификация мембранных методов разделения. Осмос и обратный осмос. Осмотическое давление. Основы устройства фильтров.

28. Устройство ультрафильтров. Характеристики мембран. Применение мембранных методов в пищевой промышленности.

29. Перемешивание жидких систем. Виды перемешивания: механическое, пневматическое, циркуляционное, поточное. Основные конструкции мешалок.

30. Методика расчета мощности, расходуемой при механическом перемешивании.

31. Смешивание сыпучих материалов. Назначение и области применения. Аппараты для смешивания.

32. Основные способы измельчения. Конструкции машин для измельчения.

33. Сортирование. Основы ситового анализа. Расчет среднего диаметра частиц полидисперсного материала.

34. Основные виды прессования (отжатие, формование, брикетирование, гранулирование). Конструкции машин для прессования.

35. Основы процесса выпаривания. Виды депрессий. Расчет температуры кипения. Движущая сила процесса выпаривания.

36. Работа однокорпусной выпарной установки. Назначение и принципы действия основных элементов установки.

37. Материальный и тепловой баланс процесса выпаривания.

38. Схемы многокорпусных выпарных установок. Оценка экономичности процесса выпаривания.

39. Классификация массообменных процессов. Фазовое равновесие в процессах переноса массы. Изотермы равновесия.

40. Уравнение рабочей линии массообменного процесса. Движущая сила процесса. Средняя движущая сила (вывод).

41. Общее уравнение массоэнергопереноса. Уравнения массоотдачи, молекулярной диффузии, массопередачи.

42. Пленочная модель массопередачи. Связь между коэффициентами массоотдачи и массопередачи.

43. Основы процесса абсорбции. Изотерма абсорбции. Изображение процесса абсорбции на графике .

44. Устройство абсорберов и анализ их работы. Применение процесса абсорбции в пищевой промышленности.

45. Дистилляция. Равновесие при дистилляции. Диаграмма .

46. Простая перегонка. Материальный баланс процесса перегонки. Расчет средней концентрации низкокипящего компонента в дистилляте.

47. Перегонка с дефлегмацией.

48. Ректификация. Уравнение рабочих линий для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.

49. Адсорбция. Характеристики и типы адсорбции. Изотермы равновесия. Применение процесса.

50. Время защитного действия. Адсорбция в неподвижном слое. Фронт адсорбции и анализ его движения.

51. Вывод уравнения для расчета времени защитного действия слоя (уравнение Шилова).

52. Классификация способов сушки и их сравнительный анализ. Равновесная влажность.

53. Диаграмма состояния влажного воздуха . Параметры паровоздушной смеси.

54. Материальный и тепловой баланс процесса конвективной сушки. Действительный и теоретический процессы сушки и их изображение на диаграмме .

55. Варианты организации процесса сушки и их изображение на диаграмме .

56. Кинетика процесса сушки. Кривые сушки и скорости сушки. Расчет длительности процесса сушки.

57. Растворение и кристаллизация. Физические основы процесса.

58. Время полного растворения.

59. Кинетическая функция растворения.

60. Экстрагирование. Физические основы процесса. Определение лимитирующей стадии процесса.