Процессы и аппараты пищевых производств

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания и задания к промежуточному контролю

№ 1, 2 для студентов сокращенной заочной формы обучения специальности

Машины и аппараты пищевых производств

 

Могилев 2015

 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры ТХТ

Протокол № от 2015

 

Составитель

Л.Н. Левьюк

 

Рецензент

к.т.н., доцент В.М. Лустенков

 

 

© УО «Могилевский государственный университет продовольствия», 2015

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ

При выполнении задач необходимо соблюдать следующие требования:

1 Перед решением задач необходимо тщательно разобрать условие задачи и выписать цифровые данные по последней и предпоследней цифре учебного шифра.

2 Задания должны быть оформлены на стандартных листах формата А4. При оформлении необходимо: полностью написать условие задачи; начертить схему аппарата, показав стрелками движение потоков жидкостей, пара, воздуха и т.д. Контрольная работа должна быть закончена списком использованной литературы и подписана студентом.

3 Решение задач необходимо выполнять сначала в буквенных решениях, после чего подставлять вместо букв числовые значения и производить вычисления. Следует указывать наименование и размерность всех определяемых величин.

4 В тех случаях, когда требуется построить процессы в Н – S и Н - x диаграммах, последние должны быть построены в масштабе на отдельных листах или скопированы с печатных диаграмм.

Задания к промежуточному контролю №1

Задача 1

Определить диаметр отстойника для непрерывного осаждения частиц плотностью ρ, кг/м³ в воде при температуре t,°С. Производительность отстойника по суспензии G, т/ч, массовая доля частиц в суспензии х, %. Диаметр наименьших частиц, подлежащих осаждению, составляет d, мм. Влажность образующегося шлама u, %.

 

Таблица 1 – Исходные данные к задаче 1

Величины и их размерность	Последняя цифра шифра
G, т/ч
ρ, кг/м3
d·102, мм	2,2	2,4	3,0	3,2	2,3	2,5	3,0	3,2	2,4	2,5
Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
t, °С
х,%
U, %

 

Методические указания к задаче №1

Определим теоретическую скорость осаждения частиц при ламинарном режиме обтекания по формуле Стокса

(1)

где ρ_в, кг/м³ – плотность воды при температуре t,°С,

μ_в, Па·с – динамическая вязкость воды при температуре t,°С,

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Проверим правильность применения формулы Стокса. Для этого определим значение критерия Рейнольдса (Rе<0,2)

 

. (2)

Действительная скорость осаждения частиц в реальном аппарате

 

Необходимая площадь осаждения

 

(3)

Диаметр отстойника

(4)

 

Задача 2

Определить требуемую установочную мощность электродвигателя мешалки, установленной в аппарате для приготовления водного раствора по следующим данным:

1) Диаметр аппарата, м D

2) Отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки D/d_м

3) Частота вращения мешалки, об/мин n

4) Содержание твердой фазы, кг/кг х

5) Плотность твердой фазы ρ, кг/м³ 2200

6) Температура раствора, °С t

 

Таблица 2 – Исходные данные к задаче 2

Величины и их размерность	Последняя цифра шифра
Тип мешалки	Двух-лопастная	Четырех-лопастная	Трех-лопастная пропеллерная	Якорная двухлопастная	Турбинная шестилопастная
х, кг/кг	0,06	0,08	0,1	0,12	0,14	0,09	0,07	0,05	0,11	0,15
D, м	1,3	1,2	1,4	1,5	1,8	1,6	1,7	1,1	1,0	0,8
D/dм	2,2	2,4	3,0	3,2	2,3	2,5	3,0	3,2	2,4	2,5
Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
t, °С
n, об/мин

 

Задача 3

Определить скорость воздуха, необходимую для начала образования взвешенного слоя частиц молочного сахара плотностью ρ _ч=1540 кг/м³ при следующих условиях: температура воздуха t, диаметр частиц d _ч.Каково будет гидравлическое сопротивление, если высота неподвижного слоя Н ₀, а порозность слоя ε ₀=0,4? Определить также порозность и высоту взвешенного слоя, если скорость воздуха превышает первую критическую в n раз. При решении задачи воспользоваться зависимостью Ly= f (Ar) (Рисунок 1).

 

Таблица 4 – Исходные данные к задаче 3

Величины и их размерность	Последняя цифра шифра
d ч, мм	0,5	0,8	1,2	1,5	0,7	1,1	0,6	1,0	0,9	1,3
n	1,9	1,7	2,2	2,1	1,5	2,0	1,6	1,8	1,4	2,4
Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
H 0, м	0,4	0,35	0,5	0,6	0,45	0,55	0,3	0,25	0,2	0,65
t, 0C

Задания к промежуточному контролю №2

Задача 4

Рассчитать площадь теплопередающей поверхности вертикального кожухотрубного теплообменника, состоящего из 111 стальных труб диаметром 25х2 мм, в трубном пространстве которого охлаждается метанол oт до , °С. Охлаждение производится водой с начальной температурой и конечной , °С. Расход метанола G_м, кг/с. Коэффициент теплоотдачи от метанола к стенкам труб α₁=960 Вт/(м²·°С), коэффициент теплоотдачи от стенок труб к воде α₂=840 Вт/(м²·°С), суммарная тепловая проводимость загрязнений стенок труб r=1700 Вт/(м²·°С). Теплоемкости метанола и воды принять соответственно с _м=2520 Дж/(кг·К), с _р=4190 Дж/(кг·К). Потерями в окружающую среду пренебречь. Рассчитать также расход охлаждающей воды.

Таблица 5 – Исходные данные к задаче 4

Величины и их размерность	Последняя цифра шифра
Gм, кг/с	18,2			12,9	15,4	14,9		11,8
t , оС
t , оС
Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
t , оС
t , оС

 

Задача 5

При атмосферном давлении упаривается G, кг/с водного раствора с начальной температурой t_н, °С и массовой долей растворенного вещества х₁,%. Температура кипения раствора t_к, °С. Избыточное давление насыщенного греющего пара Р_изб, МПа. Поверхность греющей камеры F, м², коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К). Потери теплоты в окружающую среду составляют 7 %. Определить состав раствора на выходе из выпарного аппарата и необходимый расход греющего пара при его влажности 5 %.

 

Таблица 6 - Исходные данные к задаче 5

Величины и их размерность	Последняя цифра шифра
G, кг/с	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,66	0,68	0,72
tн, оС
х1, %
Продолжение таблицы 6
Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
tк, оС
Ризб, МПа	0,06	0,05	0,04	0,06	0,08	0,05	0,07	0,06	0,04	0,05
F, м2
к, Вт/(м2 К)

 

Задача 6

Определить число тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для разделения смеси метиловый спирт-вода под атмосферным давлением. Молярная доля легколетучего компонента в питании колонны х_F, %, в дистилляте х_D, %, в кубовом остатке х_W, %. Коэффициент избытка флегмы φ. Число тарелок, эквивалентное одной ступени изменения концентрации ψ.

 

Таблица 7 – Исходные данные к задаче 6

Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
хF, %	42,0	37,0	31,5	32,8	34,3	31,7	38,2	33,0	32,2	30,7
Последняя цифра шифра
хD, %	96,0	92,0	91,0	94,0	90,0	88,9	87,8	89,0	91,6	90,2
хW, %	1,2	1,8	1,9	2,0	1,5	1,6	1,7	1,1	1,4	2,1
φ	1,7	1,68	1,59	1,72	1,78	1,69	1,65	1,71	1,66	1,74
ψ	1,8	1,7	1,6	1,65	1,81	1,82	1,75	1,77	1,8	1,7

 

Задача 7

Определить необходимые значения расхода воздуха, расхода и давления греющего пара для противоточной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту. Производительность по высушенному материалу G_к, кг/ч, начальная и конечная влажность материала u_н и u_к, %. Температура материала на входе в аппарат θ_н, °С и на выходе θ_к, °С. Состояние воздуха до калорифера: t₀, °С, φ₀, %; после сушилки: t₂, °С, φ₂, %. Удельная теплоемкость высушенного продукта с_к, кДж/(кг·К). Тепловые потери в окружающую среду составляют 11% от суммы остальных слагаемых теплового баланса. Влажность греющего пара составляет 5 %.

Построить процессы в Н-х диаграмме.

 

Таблица 9 – Исходные данные к задаче 7

Величины и их размерность	Предпоследняя цифра шифра
Gк, кг/ч
uн,%
uк, %		7,8	6,8		8,8	6,4	8,2	8,1	9,2	6,3
t0, °С
φ0, %
Последняя цифра шифра
t2, °С
Продолжение таблицы 8
φ2, %
θн, °С
θк, °С
ск, кДж/(кг·К)	1,56	1,44	1,39	1,4	1,36	1,51	1,18	1,22	1,24	1,37

 

Литература

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г. Касаткин - 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. – М.: «Альянс», 2005. – 750с.: ил.

2. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; под ред. П.Г. Романкова. – 14-е изд., стереотипное. М.: «Альянс», 2007. – 576 с.: ил.

3. Флореа О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии. / О. Флореа, О. Смигельский. – М.: Химия, 1971. – 448 с.: ил.

4. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М. Гребенюк, Н.С. Михеева, Ю.П. Грачев [и др.] – М.: Агропромиздат, 1987. – 304 с.: ил.

5. Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов: СТП СМК 4.2.3 – 01 – 2011. – Введ. 2011 – 04 – 07. – Могилев: Могилевск. гос. ун-т продовольствия, 2011. – 43 с.

 

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания и задания к промежуточному контролю

№ 1, 2 для студентов сокращенной заочной формы обучения специальности