Процессы и аппараты пищевых производств 2 (стр. 2 из 2)

На рисунке 3 изображены плиты и рамы фильтр-пресса, а на рисунке 2 – схема работы плиточно-рамного фильтр-пресса [2].

1- средний канал; 5 – рама;

2,9 – каналы; 6 – канал для отвода фильтрата;

3 – пространство между плитами; 7 – кран;

4- плиты; 8 – боковой канал.

Рисунок 2 – Схема работы плиточно-рамного фильтр-процесса

А – плита, Б – рама;

1 – гладкая поверхность плиты;

2 – желобок;

3 – фильтровальная перегородка;

4 – канал для удаления фильтрата и промывной жидкости;

5 – отверстия для прохода суспензии;

6 – отверстия для прохода промывной жидкости.

Рисунок 3 – Плиты и рамы фильтр-пресса

Задача № 3.

Определить мощность электродвигателя мешалки диаметром d для перемешивания суспензии слоем H, если плотность жидкой фазы r, а ее вязкость m. Объемное содержание твердых частиц в суспензии x, плотность твердых частиц r_ч. Окружная скорость лопастей мешалки w.

Значения d, H, w, x и тип мешалки принять по предпоследней цифре шифра.

Предпоследняя цифра шифра:	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, м	1,00	0,60	0,80	0,70	0,30	0,60	0,95	0,40	0,25	0,50
H, м	2,0	1,7	2,2	1,4	1,1	2,0	1,9	1,2	1,0	1,8
w, м/с	4,0	5,2	6,3	3,5	11,5	7,1	2,9	8,0	12,5	7,9
x, % об.	5	9	15	6	10	18	7	22	12	25
Тип мешалки	лопастная	пропеллерная	турбинная	лопастная	пропеллерная	турбинная	лопастная	турбинная	пропеллерная	турбинная

Значения r, m и r_чпринять по последней цифре шифра.

Последняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
r, кг/м³	1000	1050	1100	1150	1200	1250	1080	1130	1180	1210
m, Па×с	0,025	0,040	0,065	0,050	0,075	0,080	0,090	0,100	0,125	0,085
r_ч,кг/м³	1400	1500	1600	1700	1650	1800	1700	1900	2000	1850

Пример решения задачи

Суспензией называется жидкая неоднородная система, состоящая из жидкой фазы и равномерно распределенной в ней твердой фазы.

Определим плотность и вязкость суспензии [1].

Плотность

где x = 9 % (0,09) – объемное содержание твердых частиц в суспензии; r_тв = r_ч = 1700 кг/м³ – плотность твердых частиц; r_ж = r= 1080 кг/м³ – плотность жидкой фазы.

Тогда5

кг/м³.

Т.к. объемная концентрация твердой фазы в суспензии меньше 10 %, то динамическую вязкость суспензии определим по формуле Бачинского А.И. [1]

где

= m = 0,090 Па×с – вязкость жидкой фазы.

Тогда

Па×с.

Определим скорость вращения мешалки из выражения

где w– окружная скорость лопастей пропеллерной мешалки, м/с; n – частота вращения мешалки,

; d – диаметр мешалки;

w = 5,2 м/с (по условию) .

Тогда

Для пропеллерных мешалок в аппаратах без перегородок диаметр аппарата D = 3d = 0,30×3=0,9 м.

Т.к.

, то мешалка отличается от геометрически подобных мешалок (для которых проведены исследования и в литературе представлены значения коэффициентов мощности С) и следует определить поправку по формуле [9]

Рассчитаем модифицированный критерий Рейнольдса:

По графику зависимости коэффициента сопротивления С от критерия Рейнольдса [1] для пропеллерной мешалки в аппарате без перегородок (кривая 6) С = 0,30 (приложение 2).

Мощность на перемешивание в рабочий период

N_D=0,3*0,3⁵*12,208³*1082,741*1,127=1618,488 Вт = 1,1618488 кВт

Лопасти пропеллерных мешалок изогнуты по профилю судового винта. Пропеллер обычно имеет три лопасти. Диаметр пропеллера равен 0,25 – 0,3 диаметра аппарата. Скорость вращения пропеллера составляет 160 – 1000 об/мин.

Пропеллерные мешалки создают интенсивные осевые потоки, способствующие лучшему перемешиванию суспензии.

Задача 4.

Определить коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора к охлаждающей воде, если средняя по длине температура стенки t_с, внутренний диаметр трубки d, температура воды на входе и выходе из трубки равны соответственно t₁ и t₂и средняя скорость воды v.

Определить также количество передаваемой теплоты и длину трубки.

Значения t_с, t₁ и t₂ принять по предпоследней цифре шифра.

Предпоследняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t_с,^оС	1000	1050	1100	1150	1200	1250	1080	1130	1180	1210
t₁,^оС	0,025	0,040	0,065	0,050	0,075	0,080	0,090	0,100	0,125	0,085
t₂^оС	1400	1500	1600	1700	1650	1800	1700	1900	2000	1850

Значения d и υ принять по последней цифре шифра.

Предпоследняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d∙10³, м	10	15	20	25	32	40	50	65	80	100
υ,м/с	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2

Пример решения задачи.

Определим среднюю температуру воды

^оС

По приложению 1 [2] определим теплофизические свойства воды

при t_ср= 20^оС

ρ=998 кг/м³ плотность воды

μ= 1·10^-3 Па·с динамический коэффициент вязкости

λ=0,599 Вт/(м·К) коэффициент теплопроводности

с=4190 Дж/(кг·К) коэффициент теплоемкости

Рr= 7,02 число Прандтля

Определим режим течения, критерий Рейнольдса равен

Т.к. Re>10000, то режим течения турбулентный и критериальное уравнение для расчета критерия Нуссельта имеет вид

где Pr_ст=3,26 - число Прандтля, определенное при t_с=55 ^оС

Nu=0,021·23952^0,8·7,02^0,43(7,02/3,26)^0,25=187,5

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде

Вт/(м²·К)

Расход воды

кг/с

Количество отдаваемого тепла с учетом потерь в окружающую среду

0,752·4190·(32-8)·1,04=78646 Вт

χ=1,03-1,05 – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду.

Удельный тепловой поток

2808·(55-20)=98280 Вт/м²

Длина трубки

Список литературы

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 2004.
Практикум по процессам и аппаратам пищевых производств: Учеб пособие/ А.В. Логинов, Л.Н. Ананьева, Ю.В. Красовицкий, С.В. Энтин; Воронеж. Гос. Технол. Акад. Воронеж, 2003.336 с.
Асмолова Е.В. Процессы и аппараты пищевых производств (руководство по изучению курса) [Текст] : учеб. пособие / Е.В. Асмолова, Ю.В. Красовицкий, А.В. Логинов; Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж : ВГТА, 2007 – 308 с.