курс «Процессы и аппараты пищевых производств»

  Главная      Учебники - Продукты питания     Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3   ..

 

 

   Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты

пищевых производств»

 

Принятые условные обозначения 

 

 –  работа, Дж;

 – удельная поверхность зернистого слоя, м23,

b  –  коэффициент температуропроводности, м2/с;

 –  удельная теплоемкость вещества, Дж/(кг·с);

 –  коэффициент диффузии, м/с2;

 – диаметр, м;

 –  поверхность теплообмена, м2;

 –  площадь поперечного сечения, м2;

g –  ускорение свободного падения, м/с2;

H –  напор насоса, высота, м;

 h –  высота, м; удельная энтальпия, Дж/кг;

 –  коэффициент скорости процесса (теплопередачи, Вт/(м2/К),

(массопередачи, кг/( м2·с·ед. движ. силы);

 –  длина, м;

L –  работа;

 –  массовый расход, кг/с;

 –  масса вещества, кг;

 –  частота вращения, с-1;

 –  мощность;

Р –  сила, Н;

р –  гидростатическое давление, Н/м2;

Q –  количество вещества, тепла ( тепловой поток), Дж;

q –  удельный тепловой поток, Дж/м2;

 –  радиус, м;

Т – абсолютная температура, К;

 –  периметр, м;

 –  объем, м3;

v –  удельный объем, м3/кг;

 –  объемный расход, м3/с;

 мольная, массовая, относительная  массовая доля компонента жидкости в растворе;

 –  мольная, массовая, относительная  массовая доля компонента газа в смеси;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2/К);

 –  коэффициент массоотдачи, кг/( м2·с·ед. движ. силы);

– толщина стенки, пленки жидкости, пограничного слоя, зазор, м;

 – порозность зернистого слоя, относительная шероховатость поверхности;

φ –  угол, химический потенциал;

η –   КПД системы, установки;

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);

μ –  динамический коэффициент вязкости, Па·с;

 –  безразмерная температура;

– плотность вещества, кг/ м3;

 –  коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

τ – время, с;

 –  коэффициент местного сопротивления.  

 

 

Лекция 1. Общие положения

 

Совокупность тел, взаимодействующих между собой, представляет систему. Изменение состояния какой-либо системы, ее беспрерывное движение и развитие, происходящие в природе, производстве, лаборатории, обществе представляют собой процесс.

Нами будут рассматриваться процессы, создаваемые в определенных технологических целях.

Технология – наука о практическом применении законов физики, химии, биологии и других базисных наук для проведения технологических процессов. Эта наука возникла как самостоятельная отрасль знания в конце  XVIII века в связи с ростом крупного машинного производства.

В пищевой промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Совместно с химическими реакциями имеют место многочисленные механические, физические и физико-химические процессы. К ним относятся: перемешивание газов, жидкостей, твердых материалов; измельчение и классификация; нагревание, охлаждение и перемешивание веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; перегонка однородных многокомпонентных смесей; выпаривание растворов; сушка материалов и др. При этом тот или иной способ проведения того или иного процесса часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность всего технологического процесса в целом.

Для осуществления процессов необходимы машины и аппараты, иными словами  процесс должен иметь определенное аппаратурное оформление.

Устройство, созданное человеком и выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности, называется машиной.   

Машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния, называются технологическими. К ним относятся также и аппараты. 

Машины и аппараты, различающиеся по своему технологическому назначению и конструктивному оформлению, состоят в основном из типовых деталей и узлов.

Характерной  особенностью машин является наличие неподвижных и движущихся элементов, включающих в себя рабочие органы, валы, подшипники, корпуса (станины), привод и т.п.

Аппараты состоят, как правило,  из неподвижных элементов: обечаек, крышек, опор, фланцев и др.

Под словом «аппарат» понимается любое устройство, в котором протекает технологический процесс. Чаще всего аппарат является сосудом, снабженным различными механическими приспособлениями. Однако некоторые из рассматриваемых в дисциплине устройств, представляют собой типичные рабочие машины, например: центробежный экстрактор, дозатор, дробилку.  

К числу основных аппаратов относятся тарельчатые и насадочные колонны, применяемые не только для проведения процессов ректификации, но и абсорбционных и экстракционных процессов и т.п.

Насосы, компрессоры, фильтры, центрифуги, теплообменники и сушилки также относятся к числу основных аппаратов и машин, которые в различных сочетаниях составляют типовое оборудование большинства пищевых производств.

Таким образом, в дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» изучается теория основных процессов, принципы устройства и методы расчета аппаратов и машин, используемых для проведения технологических процессов.

Анализ закономерностей протекания основных процессов и разработка обобщенных методов расчета аппаратов производится исходя из фундаментальных законов природы, физики, химии, термодинамики и других наук. Курс построен на основе выявления аналогии внешне разнородных процессов и аппаратов независимо от отрасли пищевой промышленности, в которой они используются.

Идея об общности ряда основных процессов и аппаратов, применяемых в различных производствах, была высказана в России профессором Ф.А. Денисовым. В 1828 году он опубликовал «Пространное руководство к общей технологии или познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в различных производствах». В этом труде основные процессы раскрываются с общих научных позиций, а не с точки зрения применения к тому или иному производству. Преимуществом такого обобщенного подхода к изучению процессов является то, что на основе использования законов базисных дисциплин (математики, физики, механики, гидродинамики, термодинамики, теплопередачи и др.) изучаются общие закономерности протекания процессов независимо от того, в каком производстве этот процесс используется.

Необходимость обобщенного изучения процессов и аппаратов была поддержана Д.И. Менделеевым, который в 1897 году опубликовал книгу «Основы фабрично-заводской промышленности». В ней он изложил принципы построения курса «Процессы и аппараты» и дал классификацию процессов, которая используется до сих пор.

Основываясь на идеях Д.И. Менделеева, профессор А. К. Крупский ввел новую учебную дисциплину по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов в Петербургском технологическом институте.

Значительное развитие наука о процессах и аппаратах получила в трудах наших российских ученых: В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов, Д. П. Коновалова, К. Ф. Павлова, А. М. Трегубова, А. Г. Касаткина, Н.И. Гельперина, В.В. Кафарова, А.Н. Плановского, П.Г. Романкова, В.Н. Стабникова и др.

За время становления курса «Процессы и аппараты пищевых производств» в него вошли четыре основные группы процессов: механические, гидромеханические, тепловые и массообменные. И при этом рассматриваются не только процессы, но и аппараты, в которых протекают эти процессы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3   ..