книги из ГПНТБ / Попов В.Д. Основы теории тепло- и массообмена при кристаллизации сахарозы

Задача о растворимости сахарозы в нечистых раство­ рах не решается однозначно вследствие различия в со­ ставе несахаров, компоненты которых могут влиять в противоположных направлениях. Для ориентировки ре-

комендуется номограмма (рис. II—2), построенная по таблице Фрадиса [88] в предположении, что раствори­ мость выражается функцией вида

Величина Н'0>Н0 отражает суммарный эффект по­ вышения растворимости сахарозы в присутствии несаха­ ров. Истинный коэффициент пересыщения

где Н'о — растворимость сахарозы в данном нечистом растворе.

20

Взаимный пересчет концентрации, выраженной раз­ личными способами, производится по следующим фор­ мулам:

Плотность и объемное расширение сахарных растворов

Плотность чистых сахарных растворов хорошо изуче­ на для низких температур и приводится в инструкциях но контролю и учету производства [4, 97]. Влияние не­ сахаров на плотность раствора не изучено, но, вероятно, заметно при низких значениях Д б . Дл я расчетов реко­ мендуется график (рис. II—4), построенный в рабочем

Рис. П— 4 . Трафик, платности концентрированных сахарных рас­ творов.

диапазоне температур и концентраций. На графике для ориентировки нанесены кривые постоянного пересыще­ ния раствора.

Плотность кристаллического сахара р к р колеблется в пределах от 1571 до 1886 кг/м3 [195]. Плотность ут-

1 где у = — м3 /кг — удельный объем раствора.

Р

Величина ,р — сложная функция концентрации и тем­ пературы, определение которой затрудняется контрак­ цией сахарных растворов, зависящей от концентрации растворенных веществ. Обработка имеющихся опытных данных позволяет предложить, впредь до получения бо­ лее точных данных, расчетный график (рис. II—6). Он построен путем графического дифференцирования семей­ ства кривых удельных объемов сахарных растворов.

Величину 0 вычисляли по формуле (II—22), пред­ ставленной в конечных разностях; значения удельного объема у принимались ка к средние в интервалах конеч­ ных разностей температур. Коэффициенты р возрастают

Рис. II—7. График теплоемкости чистого сиропа и рафинадного утфеля при Л=1,Т .

Теплоемкость раствора, отнесенная к 1 кг растворен­ ных сухих веществ [145] (кДж/кг сухого вещества-К),

Теплоемкость кристаллического сахара по тем же данным [277] (кДж/кг сахара-К)

Теплоемкость чистого сиропа и рафинадного утфеля может быть определена по номограмме (рис. II —7) . Данная номограмма составлена при пересыщении меж­ кристального раствора 77= 1,1 по правилу аддитивно­ сти:

где Кр — массовое содержание кристаллов в утфеле,' %, •

Как видим, зависимости массовой теплоемкости, ра^. створов и утфелей от влияющих факторов линейны. Од-

вершенствованному ими методу цилиндрического им­ пульсного источника Бутова с применением теории обо­ бщенной проводимости Оделевского.

Эффективная теплопроводность утфеля Ку, как смеси межкристального раствора с теплопроводностью К и кри-

Теплопроводность кристаллического сахара Хкх> была найдена относительным методом регулярного теплового режима 1-го рода [91, 114, 225, 272] для крупных моно­ кристаллов [Вт/(м • К) ]

Форма уравнения (II—28) заимствована у Оделевского. Коэффициент 0,15 найден экспериментально. Влия­ ние несахаров и размеров кристаллов сахара в приве­ денных формулах усреднено в пределах отклонений по­ рядка 5%.

Для расчетов рекомендуется рис. II—9, на котором

Этот коэффициент является комплексной характери­ стикой физических свойств вещества. Вместе с тем он имеет и самостоятельное значение и может быть найден непосредственно из опытов, как исходная физическая величина.

А. М. Черный [264] и Ю. А. Терентьев [224] нашли коэффициент температуропроводности сахарных раство­ ров комплексным экспериментальным методом одновре­ менно с теплопроводностью. Их данные обработаны на­ ми в виде диаграммы (рис. II—10) для полного диа­ пазона концентраций раствора от 0 (вода) до 90% су­ хих веществ и температур от 30 до 130° С. Экстраполиро­ вание и интерполирование отмечено на рисунке пунк­ тиром.

В связи с тем что теплоемкость и плотность изменя­ ются практически линейно и в противоположных направ­ лениях, характер зависимости коэффициента температу­

Пользуясь данными о температуропроводности раст­ вора а и кристаллического сахара а к р , можно рассчитать