
экзамен / ответы на вопросы экзамен ПАПП
.pdf
21. Адсорбционные аппараты.

Периодические процессы часто осуществляют в четыре стадии. Первая стадия собственно адсорбция, т.е. насыщение адсорбента поглощаемым компонентом. Исходная газовая смесь подается в корпус 1 аппарата через штуцер 2, проходит через слой адсорбента 9 и очищенные газы выходят через штуцер 3.
Вторая стадия десорбция поглощенного компонента из адсорбента. Подача исходной смеси газов прекращается, и в аппарат подается водяной пар через барботер 4. Смесь паров десорбированного компонента и воды удаляется через штуцер 5. Конденсат водяного пара отводится из аппарата после десорбции через штуцер 6.
Третья стадия сушка адсорбента. Перекрывается вход и выход водяного пара, после чего влажный адсорбент сушится горячим воздухом, поступающим в аппарат через штуцер 2 и выходящим из аппарата через штуцер 3.
Четвертая стадия охлаждение адсорбента. Прекращается подача горячего воздуха, после чего адсорбент охлаждается холодным воздухом, поступающим в аппарат через штуцер 2 и выходящим через штуцер 3.
По окончании четвертой стадии цикл работы аппарата начинается снова со стадии адсорбции. Загрузку и выгрузку адсорбента производят периодически через люки 7 и 8.
Адсорбер с псевдоожиженным слоем адсорбента. На рис. 16.7 показана схема адсорбера непрерывного действия с псевдоожиженным слоем адсорбента. Работает адсорбер следующим образом. Исходная газовая смесь поступает в аппарат через штуцер 5, проходит через газораспределительную решетку 2 и создает псевдоожиженный слой (разд. 5.5.5) адсорбента 8. Адсорбент поглощает из газовой смеси адсорбтив, а очищенные газы входят в сепаратор 3, где очищаются от уносимых потоком газа частиц адсорбента, далее очищенные газы выходят из аппарата через штуцер 4. В аппарат непрерывно подается свежий адсорбент по трубе 6 и непрерывно из него отводится
отработанный адсорбент по трубе 7. В случае, если заданной степени очистки в одном аппарате достигнуть нельзя, то устанавливается последовательно несколько аппаратов либо используются многоступенчатые адсорберы (см. рис. 17.15). В самом адсорбере (аппарате) протекает только стадия адсорбции, а регенерация отработанного адсорбента проводится в других аппаратах, которые на приведенной схеме не показаны.
Адсорбер непрерывного действия с движущимся плотным слоем адсорбента. На рис. 16.8 приведена схема адсорбера непрерывного действия с движущимся плотным слоем зернистого адсорбента. Адсорбер представляет собою колонну, в которую встроены холодильник 1, подогреватель 7 и распределительные тарелки 2. Зернистый адсорбент, вводимый в аппарат, движется сверху вниз, скорость движения его регулируется внизу затворомотводником 8.
Распределительные тарелки в адсорбере служат для равномерного распределения адсорбента по поперечному сечению аппарата и препятствуют переходу газовой фазы из одной зоны в другую. Холодильник 1 предназначен для охлаждения нагретого регенерированного адсорбента, который движется по трубкам, а в межтрубном пространстве движется холодная вода. Подогревание десорбционной зоны 7 применяется для нагревания адсорбента в процессе десорбции.
Адсорбент движется по трубам, а в межтрубное пространство поступает горячий теплоноситель. При движении сверху вниз адсорбент вначале охлаждается до указанной температуры в трубах холодильника 1 и через распределительную тарелку поступает в адсорбционную секцию 3. Здесь он взаимодействует с исходной газовой смесью, которая поступает из распределительного устройства 4 и движется противотоком к направлению движения адсорбента, т.е. вверх. Очищенные от поглощаемого компонента газы выходят через штуцер 12. Адсорбент же через распределительную тарелку 2 поступает в зону десорбции, проходит через трубки подогревателя 7, где нагревается. Противотоком по отношению к адсорбенту движется вытесняющее вещество (острый водяной пар), которое поступает в зону десорбции через распределительное устройство 9. Водяной пар с вытесненным из адсорбента компонентом выходит из зоны десорбции через патрубок 11. Регенерированный влажный адсорбент выходит из аппарата через патрубок 17 и при помощи пневмотранспорта направляется в патрубок 16 адсорбера.

22. Основные понятия и определения разделения неоднородных систем. Методы разделения неоднородных системклассифицируются в зависимости от размеров дисперсных частиц, разности плотностей сплошной и дисперсной фаз, а также вязкости сплошной фазы. Применяют следующие основные методы разделения: осаждение, фильтрование, центрифугирование, мокрое разделение, электроочистку.
Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые либо жидкие частицы дисперсной фазы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести, центробежной или электростатической силы. Осаждение под действием силы тяжести называютотстаиванием.
Фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость или газ и задерживать взвешенные в среде
твердые частицы. Фильтрование осуществляют под действием сил давления и применяют для более тонкого, чем при осаждении, разделения суспензий и пылей (реже – эмульсий).
Центрифугирование – процесс разделения суспензий и эмульсий под действием центробежной силы.
Мокрое разделение – процесс улавливания взвешенных в газе частиц с помощью жидкости.
Электроочистка – очистка газов под воздействием электрических сил. Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости ил газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести, сил инерции или электростатических сил. Осаждение под действием силы тяжести называется отстаиванием. Разделение неоднородных систем под действием силы тяжести на составные части (сплошную и дисперсную) проводят при сравнительно малых линейных скоростях потоков. Определяющими параметрами процесса являются скорость осаждения, время пребывания системы в аппарате и размер получаемых фракций. Отстаивание является более экономичным процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например, фильтрование. Кроме того, разделение фильтрованием ускоряется при прочих равных условиях в случае предварительного сгущения фильтруемого материала. Поэтому отстаивание часто используют в качестве первичного процесса разделения, стремясь удалить возможно большие количества вещества из сплошной фазы. При отстаивании неоднородных систем наблюдается постепенное увеличение концентрации диспергированных частиц в аппарате по направлению сверху вниз. Фильтрованием называют процесс разделения суспензий с использованием пористых перегородок, которые задерживают твердую фазу у суспензии и пропускают ее жидкую фазу. Процесс разделения в естественных условиях при движении жидкости через пористые грунты называют фильтрацией. Суспензии разделяют фильтрованием в тех случаях, когда взвешенные частицы слишком медленно осаждаются или, когда необходимо выделить твёрдую фазу, содержащую минимальное количество жидкости. Разделение суспензии, состоящей из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц, производят при помощи фильтра, который в простейшем виде является сосудом, разделенным на две части фильтровальной перегородкой. Наиболее эффективным процессом разделения жидкостей от дисперсной фазы является центрифугирование. Под центрифугированием понимают процесс разделения неоднородных систем, в частности эмульсий и суспензий, в поле центробежных сил с использованием сплошных или непроницаемых для жидкости перегородок. В аппаратах со сплошными стенками производят разделение суспензий и эмульсий по принципу отстаивания, причём действие силы тяжести заменяется действием центробежной силы. В аппаратах с проницаемыми стенками осуществляется процесс разделения суспензий по принципу фильтрования, причём вместо разности давлений используется действие центробежной силы. Одним из наиболее простых и широко распространенных способов очистки промышленных газовых потоков от взвешенных в них твердых частиц является центробежное разделение в

качестве аппаратов-пылеуловителей, в которых можно осуществить этот способ, используют циклоны различных конструкций. Процесс разделения в поле центробежных сил основан на разности плотностей сплошной взвешенной фаз, находящиеся во вращательном движении. При вращении среды обеспечивается более высокая движущая сила процесса по сравнению с гравитационным методом разделения. Количественно увеличение разделительной способности в аппаратах циклонного типа характеризуется фактором разделения.
23. Процессы перемешивания.
Способы перемешивания, независимо от агрегатного состояния среды, различают по методу ввода энергии в перемешиваемую среду: механический; циркуляционный; струйный; пульсационный; барботажный; газлифтный; электромагнитный; магнитновихревой. Каждый из перечисленных способов перемешивания имеет свои достоинства и недостатки, а также определенную область применения. Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые положены в основу их сравнительной оценки, являются: степень, интенсивность и эффективность перемешивания. Под степенью перемешивания в общем случае понимают взаимное распределение компонентов смеси после окончания перемешивания всей системы. В специальной литературе используют и другие названия этой величины, например, степень гомогенизации, показатель перемешивания, степень однородности, степень сегрегации и т.д. Интенсивность перемешивания обычно определяют по следующим параметрам:
1)числу оборотов мешалки при постоянном времени процесса перемешивания;
2)времени достижения заданного технологического результата при постоянной частоте вращения мешалки;
3)мощности N, затрачиваемой на перемешивание единицы объемаили массы M жидкости.
Каждая из этих величин является мерой интенсивности перемешивания для конкретного смесителя, что затрудняет их сравнение. Относительно более
точно интенсивность перемешивания определяется по значению удельной мощности N/V, N/M, однако и в этом случае, вследствие различий характера рассеивания энергии в аппаратах различных конструкций, показатель удельной мощности нельзя считать универсальным.
Эффективность перемешивания определяется значением характерного для данного процесса параметра (степени перемешивания, характера диспергирования, коэффициента теплоили массопереноса, выхода продукта при химических процессах и т.д.). Эффективность перемешивания является удобным параметром для сравнения и выбора оптимального режима работы смесителей. Из двух аппаратов с мешалками более эффективно работает тот, в котором достигается заданный технологический результат при меньшей затрате энергии. Наибольшее распространение в промышленности получил механический способ перемешивания. Механическое перемешивание осуществляют с помощью мешалок, которым сообщается от двигателя вращательное или возвратно-поступательное движение.
Процесс перемешивания сводится к внешней задаче гидродинамики – обтеканию тел потоком жидкости. При вращении мешалки в аппарате возникает сложное движение жидкости, которое можно разложить на тангенциальное (по касательной к окружности вращения), радиальное (по радиусу) и аксиальное (параллельное оси мешалки). Мешалки разных конструкций создают потоки с различным относительным распределением этих составляющих.
24. Процессы и аппараты прессования с/х продукции.
Для обезвоживания, брикетирования твердых материалов, гранулирования и формования пластичных материалов в пищевой промышленности применяют прессование, которое заключается в том, что обрабатываемый материал подвергается внешнему давлению в специальных прессах.
Под избыточным давлением проводят обезвоживание, брикетирование, формование и штампование различных пищевых материалов. Обезвоживание под давлением применяют в некоторых отраслях пищевой промышленности: в сахарном производстве для отжима воды из свекловичного жома, сока из сахарного тростника, в масложировом производстве для выделения из семян подсолнечника растительного масла, в производстве соков для выделения сока из ягод и плодов и в других. Брикетирование применяют для получения брикетов, т. е. брусков прямоугольной или цилиндрической формы спрессованного материала, в сахарном производстве — для получения брикетов свекловичного жома и сахара-рафинада. Брикетирование находит широкое применение в производстве пищевых концентратов и лекарственных препаратов, в кондитерском и комбикормовом производствах, в процессах утилизации отходов производства и др. Разновидностью брикетирования являются таблетирование и гранулирование. Таблетки и гранулы имеют меньшие размеры по сравнению с брикетами. Промышленностью
выпускаются гранулированный чай, кофе, пищеконцентраты, конфеты и другие продукты. Формование пластичных материалов используется в хлебопекарном, кондитерском и макаронном производствах для придания изделию из теста заданной формы.

Обезвоживание продуктов применяют для выделения жидкости, когда она является ценным продуктом или когда с обезвоживанием ценность продукта повышается. Обезвоживание проводят под избыточным давлением, которое прикладывают к материалу двумя способами: давлением поршня в прессах или действием центробежной силы в центрифугах.
Брикетирование, таблетирование и гранулирование применяют для повышения качества и продолжительности использования продукта, уменьшения потерь, улучшения условий транспортирования и т. д.
В сахарорафинадном производстве прессы применяют для получения брусков сахара-рафинада. При прессовании кашки происходит значительное сокращение объема промежутков между кристаллами за счет перемещения кристаллов относительно друг друга, а также заполнение промежутков осколками раздробленных кристаллов. Благодаря прессованию создаются благоприятные условия для сращивания кристаллов в брикетах при их сушке. Брикетирование проводят в специальных прессах до плотности, при которой брикет не может самопроизвольно разрушиться. После прессования брикеты жома охлаждают, а сахар — высушивают.
25. Классификация машин прессования и гранулирования.
Обработка мат-ла давлением, применяется для решения 3х видов задач :1. отделение жидкостей от твердой фазы (отжим) 2. предание определенной геометрической формы (формование) 3. связывание мелких частиц сыпучего материала в более крупные агрегаты (брикетирование).
Классификация прессующих машин
Взависимости от конструкции, плиты: 1. открытого типа 2. полуоткрытого 3. закрытого.
Формовочные прессы. Состоят практически из 2частей: нагнетательного устройства и матричного. Нагнетательное – необходимо для подачи в зону формования материала, для создания давления. Матрица – выполняет функции формования, создания давления на обрабатываемый материал. Матрицы бывают: 1. плоские (чаще в виде диска) 2. кольцевые 3.
целиндрические. Отверстия в матрице называют фильера. Для того чтобы предать форму продукту выход. из фильер применяют фильерные вкладыши.
Взависимости от вида нагнетающего устройства прессы могут быть: 1. вальцовые, 2. шнековые 3. механические.
Штампующие прессы. Состоит из штампа и приводного механизма штампа. Используется для вырезания определенной формы из ленты материала. они бывают: ротационные, эксцентричные. Различаются по характеру движения: 1. в момент выштамповывания останавливается подача материала. 2. в момент выштамповывания штамп движется с материалом.
Прокатывающие (округлительными машинами). Они бывают 2 типов: 1. ленточные 2. барабанные.
Брикетирование. С возвратно-поступательным движением (штанговые). Основными элементами являются форма и пуансон.
Ротационные прессы. Чаще всего в виде кольца или диска. Разновидностью брикетирования являются гранулирование – связывание мелких частиц сыпучего материала в более крупные агрегаты в присутствии спец-го связующего мат-ла. При брикетировании частицы связываться без связующего мат-ла. В зависимости от свойств сырья и особенностей потребления различают 3 вида гранулирования: 1. прессовое 2. откатыванием 3. в дисперсных потоках. Прессовое гран-е – этот вид гран-я аналогичен прессованию (технология и оборудование) отличие закл-ся в том, что прессуемый мат-л предварительно переводится в состояние пасты путем смешивания с к-л связующим вещ-м (чаще всего вода). Пастой заполняют спец-е формы или матрицы, в формах прод-т просто сдавливается, образуя гранулы или брикеты. В матрицах продукт продавлив-ся через спец-е отверстия (фильеры) в которых он сдавливается и образует гранулы, к-е на выходе из матрицы режутся на части необходимой длины. Гран-е откатыванием. Откатывание – способ образования сферических гранул из мелкой сыпучей массы в процессе взаимного перемещения ее частиц, при наличии связующего вещ-ва. Окатывание проводят на активных прокатыв-х пов-х . Сами грануляторы бывают цил-го, кон-го, торельчатого типа. Активная зона-там где гранулы катаются друг по другу. Граница м/у акт. и пассивн. зонами – зона комкования, здесь образуются цилиндры (нехорошее явление). Торельчатого вида. Здесь нет мертвой зоны (зоны комкования), здесь зона перекатывания больше, чем у цил-го, они относятся к грануляторам с пассивной рабочей зоной. Гран-е в дисперсных потоках – горячий газ нагревает исх. мат-л, ипаряется вода, остается только чистые «витаминки» снизу подается газ пыльца, и поднимается навстречу капелькам, они слипаются и падают на сетку, там досыхают и готовый пр-т выходит.
26. Особенности процесса перемешивания.
Процесс смешивания складывается из элементарных процессов:
-перемещения группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, скольжением слоев (так называемое конвективное смешивание);
-постепенное перераспределение частиц через свежеобразованную границу их раздела (так называемое диффузионное смешивание);
-сосредоточение частиц, имеющих близкую массу и размеры, в соответствующих местах смесителя под действием инерционных, гравитационных сил (сегрегация частиц).
Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата или числом оборотов мешалки при фиксированной продолжительности процесса (для механических мешалок). Чем выше интенсивность перемешивания, тем меньше времени требуется для достижения заданного эффекта перемешивания. Интенсификация процессов перемешивания приводит к уменьшению размеров проектируемой аппаратуры и увеличению производительности действующей.
В идеальном случае должна быть получена смесь, в которой в любой ее точке к каждой частице одного компонента примыкают частицы других компонентов, причем в количествах, которые определены заданным их соотношением. В действительности такого идеального расположения частиц практически не бывает, т. к. огромное число различных факторов влияет на их перемешивание. Различают два основных способа перемешивания в жидких средах: механический (во вращающемся резервуаре смесителя, с помощью мешалок различных конструкций (лопасти, винты, ножи, шнеки и др.)) и пневматический (сжатым воздухом, паром или инертным газом). Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах и перемешивание с помощью сопел и насосов, ультразвуком или гидродинамическим эффектом. 27. Основные виды нагрева электрическим током.
С помощью электрического тока нагрев можно производить в очень широком диапазоне температур, точно поддерживая и легко регулируя температуру нагрева в соответствии с заданным технологическим режимом. Кроме того, электрические нагревательные устройства отличаются простотой, компактностью и удобны для обслуживания.
Нагревание электрическим сопротивлением. Это наиболее распространенный способ нагревания электрическим током. Нагрев осуществляется в электрических печах сопротивления при прохождении тока через нагревательные элементы, выполненные в виде проволочных спиралей или лент. Нагревательные элементы изготавливаются главным образом из хромо- железо-алюминиевых сплавов, обладающих большим омическим сопротивлением и высокой жаростойкостью. Тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через нагревательные элементы, передается стенкам обогреваемого аппарата. Печь футеруют изнутри огнеупорной кладкой и покрывают снаружи слоем тепловой изоляции, например слоем шлаковой ваты. Для периодического осмотра электронагревателей электропечь снабжается опускным устройством.
Индукционное нагревание. Этот способ нагревания электрическим током основан на использовании теплового эффекта, вызываемого вихревыми токами Фуко, возникающими в толще стенок стального аппарата под