Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Контрольная работа №1 по
Процессам и аппаратам пищевых производств
Студента 3 курса ФБО ВГТА (г. Калуга)
Специальность 260601
Картанова Андрея Игоревича
Шифр 09-741
Задача № 1.
Определить необходимую длину песколовки шириной b для осаждения из промышленных стоков примесей минерального и органического происхождения, если в ней осветляется V сточных вод, их температура t , минимальный размер улавливаемых частиц d , плотность частиц rт
. Скорость движения стоков в песколовке v . Действительную скорость осаждения принять вдвое меньше теоретической. Описать методы интенсификации процесса осаждения. Значения V
,
b
и v
принять по предпоследней цифре шифра: Значения t
,
d
и r
т
принять по последней цифре шифра: Решение задачи Воспользуемся уравнением расхода
Здесь v - скорость движения жидкости в песколовке b -ширина песколовки V – расход жидкости
Определим физические свойства жидкости для t=14о
С ρс
=1000 кг/м3
, μс
=1,31.
10-3
Па.
с (приложение 1) Рассчитаем число Архимеда
следовательно, режим осаждения ламинарный. Для расчета скорости осаждения воспользуемся формулой Стокса
Найдем действительную скорость осаждения частиц
Находим время пребывания частиц в песколовке
Найдем длину песколовки l
=
v.
τ=1,4.
5,72=8 м. Рассмотрим способыинтенсификации процесса осаждения. Для ускорения процесса необходимо увеличть температуру, так как с повышением температуры согласно формуле Стокса уменьшается вязкость и увеличивается скорость осаждения частиц; а также увеличить размер осаждающихся частиц путем добавления специальных веществ - флокулянтов. Задача №
2
.
Определить продолжительность разделения объема V
суспензии через 1 м2
фильтра, если при лабораторных исследованиях в подобных условиях с 1 м2
фильтра собрано фильтрата: q
1
через t
1
, q
2
через t
2
,q
3
через t
3
, q
4
через t
4
после начала фильтрования. Привести схему рамного фильтр-пресса, описать его устройство и работу. Значение V
принять по предпоследней цифре шифра. Соответствующие значения t
и q
принять по последней цифре шифра. решения задачи Определение констант процесса фильтрования выполним по традиционной методике . Из графика K – константа, учитывающая режим процесса фильтрования и физико-химические свойства осадка и жидкости, м2
/с; С
– константа, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрованной перегородки, м3
/м2
. Решим основное уравнение процесса фильтрования при постоянном перепаде давления Найдем приращения удельных объемов фильтрата Dq
1
, Dq
2
, Dq
3
, Dq
4
и приращения времени отбора известных объемов фильтрата Dt
1
, Dt
2
,Dt
3
, Dt
4
: Dq
1
= q
1
= 4,6 × 10-3
м3
/м2
; Dq
2
= q
2
– q
1
= (16,8 – 4,6) × 10-3
= 12,2 × 10-3
м3
/м2
; Dq
3
= q
3
- q
2
= (23-16,8) × 10-3
= 6,2 × 10-3
м3
/м2
; Dq
4
= q
4
- q
3
= (29,2 – 23) × 10-3
= 6,2 × 10-3
м3
/м2
и Dt
1
= t
1
= 53 с; Dt
2
= t
2
- t
1
= 195 – 53 = 142 с; Dt
3
= t
3
- t
2
= 320 – 195 = 125 с; Dt
4
= t
4
- t
3
= 470 – 320 = 150 с. Для построения графической зависимости Строим график зависимости Т.к. удельная производительность не может быть отрицательной, то q
= q
1
= 1,86 × 10-4
м3
/м2
. При постоянной движущей силе процесса фильтрования объем фильтрата V
, проходящий через 1 м2
фильтрованной поверхности за время t и время процесса фильтрования связаны уравнением
Подставив в него найденные константы процесса фильтрования К
и С
, определим продолжительность процесса фильтрования Фильтр-пресс состоит из ряда чередующихся друг с другом плит и полых рам. Между рамами и плитами помещают фильтровальный пористый материал, пропускающий жидкость (фильтрат) и задерживающий твердые частицы, образующие на его поверхности осадок. После заполнения пространства рамы осадком фильтр разбирают, осадок удаляют, заменяют фильтровальный материал и вновь плотно сжимают плиты с рамами. 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 Рисунок 3 –Схема работы плиточно – рамнго фильтр – пресса
: А – стадия фильтрования, В – стадия промывки; 1 – средний канал; 2, 9 – каналы; 3 – пространство между плитами; 4 – плиты; 5 – рама; 6 – канал для отвода фильтрата; 7 – кран; 8 – боковой канал 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. Значения r, m и rч
принять по последней цифре шифра. 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
Т.к. объемная концентрация твердой фазы в суспензии меньше 10 %, то динамическую вязкость суспензии определим по формуле Бачинского А.И. [1]
где Тогда
Определим скорость вращения мешалки из выражения
где w
– окружная скорость лопастей пропеллерной мешалки, м/с; n – частота вращения 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.
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 ND
=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 tс
, внутренний диаметр трубки d, температура воды на входе и выходе из трубки равны соответственно t1
и t2
и средняя скорость воды v. Определить также количество передаваемой теплоты и длину трубки. Значения tс
, t1
и t2
принять по предпоследней цифре шифра. Значения d и υ принять по последней цифре шифра. Пример решения задачи. Определим среднюю температуру воды По приложению 1 [2] определим теплофизические свойства воды при tср
= 20 о
С 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 Prст
=3,26 - число Прандтля, определенное при tс
=55 о
С Nu=0,021·239520,8
·7,020,43
(7,02/3,26)0,25
=187,5 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде Расход воды Количество отдаваемого тепла с учетом потерь в окружающую среду χ=1,03-1,05 – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду. Удельный тепловой поток Длина трубки Список литературы
|