процессы и аппараты вопросник

ФОНД КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

1. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах. Классификация процессов пищевой технологии.

2. Барботажные массообменные аппараты с колпачковыми, клапанными и чешуйчатыми тарелками. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

3. Основные свойства пищевых продуктов, сырья, воды, пара и влажного воздуха. Физические и теплофизические параметры.

4. Виды отстойников и их схемы. Производительность отстойника. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

5. Законы сохранения массы и энергии. Законы равновесия системы. Принцип движущей силы и законы переноса массы и энергии.

6. Адсорберы с подвижным слоем адсорбента. Назначение, устройство и принцип действия.

7. Принцип оптимизации проведения процесса.

8. Ректификационные установки. Назначение, устройство и принцип действия.

9. Современные методы исследования процессов и аппаратов. Понятие о подобии.

10. Оборудование для мокрой очистки газов. Схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

11. Три теоремы подобия. Пи – теорема.

12. Мешалки. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

13. Установление вида критериев, входящих в уравнение подобия. Примеры.

14. Классификация теплообменников. Кожухотрубный теплообменник. Назначение, устройство и область применения.

15. Классификация неоднородных систем. Методы разделения неоднородных систем.

16. Конвективные сушилки: туннельные и ленточные. Назначение, устройство и принцип действия.

17. Кинетика отстаивания. Формула Стокса. Влияние формы частиц и их концентрации на процесс отстаивания.

18. Кондуктивные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

19. Центрифугирование. Расчёт производительности сепаратора (формула проф. Бремера).

20. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией. Назначение устройство и принцип действия.

21. Фильтрование. Виды фильтрования.

22. Теплообменники смешения. Назначение, устройство и область применения.

23. Теория фильтрования с образованием осадка.

24. Барабанные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

25. Теория фильтрования с закупориванием пор.

26. Распылительные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.

27. Мембранные методы фильтрования.

28. Кристаллизаторы. Назначение, устройство и принцип действия.

29. Перемешивание. Способы перемешивания в жидкой среде.

30. Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента. Назначение, устройство и принцип действия.

31. Расчет расхода энергии при механическом перемешивании.

32. Гидроциклоны и аэроциклоны. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

33. Перемешивание пластичных масс и сыпучих материалов.

34. Фильтры для неоднородных газовых систем. Схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

35. Процессы нагревания и охлаждения. Теплопроводность, теплоотдача, теплопередача.

36. Электроосаждение и конструкция электрофильтра. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

37. Выпаривание и область его применения. Изменение свойств раствора при сгущении.

38. Виды центрифуг и их схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения. Производительность центрифуги.

39. Способы выпаривания.

40. Сепараторы. Классификация и схемы. Назначение, устройство, область применения и принцип действия. Производительность сепаратора.

41. Однократное выпаривание и уравнение теплового баланса.

42. Рекуператоры тепла: «труба в трубе», змеевиковый теплообменник, оросительный теплообменник. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

43. Многократное выпаривание и уравнение теплового баланса.

44. Пневматические сушилки с псевдоожиженным слоем. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

45. Выпаривание с применением теплового насоса и уравнение теплового баланса.

46. Механические абсорберы. Назначение, устройство, область применения и принцип действия.

47. Движущая сила и основное уравнение массопередачи. Основные законы массопередачи.

48. Пленочные выпарные аппараты. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

49. Равновесие фаз при массообменных процессах. Материальный баланс массообмена и уравнение рабочей линии процесса.

50. Барботажные массообменные аппараты с ситчатыми тарелками. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

51. Критериальные уравнения диффузии.

52. Шахтные сушилки. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

53. Виды сорбционных процессов. Абсорбция. Основные закономерности процесса абсорбции.

54. Рекуператоры тепла: пластинчатый теплообменник, теплообменники с ребристыми поверхностями теплообмена и с рубашкой. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

55. Расчет массообменных аппаратов для систем со свободной границей раздела фаз. Понятие о числе единиц переноса, высоте единицы переноса, числе теоретических ступеней (тарелок).

56. Поверхностные массообменные аппараты. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

57. Адсорбция. Расчет адсорберов.

58. Фильтрующие центрифуги и их схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

59. Перегонка. Теоретические основы перегонки (законы Коновалова, Рауля-Дальтона, Вревского).

60. Батарейные циклоны и мультигидроциклоны. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

61. Простая перегонка.

62. Фильтры непрерывного действия. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

63. Ректификация. Расчет ректификационных колонн для разделения бинарных смесей.

64. Роторно-пленочный выпарной аппарат. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

65. Сушка. Формы связи влаги с материалом. Статика и кинетика сушки.

66. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией. Назначение, устройство, область применения и принцип действия.

67. Материальный и тепловой баланс сушки.

68. Пленочные массообменные аппараты: каскадные, трубчатые и насадочные. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

69. Варианты сушильных процессов.

70. Классификация фильтровального оборудования. Фильтры периодического действия. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

71. Кристаллизация. Статика и кинетика процесса кристаллизации.

72. Распылительные массообменные аппараты. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

73. Методы кристаллизации. Материальный и тепловой баланс процесса кристаллизации.

74. Рекуператоры тепла. Назначение, устройство, принцип действия и область применения. Схемы.

75. Экстрагирование. Равновесие в процессах экстракции. Треугольная диаграмма.

76. Массообменные аппараты с псевдоожиженным слоем. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

77. Методы экстракции.

78. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

79. Способы сортирования сыпучих материалов. Ситовой анализ.

80. Измельчающие машины. Классификация. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.

Контрольные задачи к экзамену

1. Определить конечную температуру охлаждающей воды пластинчатого охладителя для охлаждения молока с 36 до 4 ^оС, если начальная температура у воды +2 ^оС.

2. Определить коэффициент теплопередачи теплообменника «труба в трубе» для нагрева молока горячей водой, если критерий Нуссельта со стороны воды равен 200, а со стороны молока – 100. Молоко движется во внутренней трубе с внутренним диаметром 10 мм. Вода движется противотоком по кольцевому зазору размером 5 мм.

3. Определить необходимую площадь противоточного теплообменника мощностью 100 кВт, если его коэффициент теплопередачи составляет 1200 Вт/ (м²/ ^оС). Температура на входе первой среды составляет 95 ^оС, а на выходе 85 ^оС. Температура на входе второй среды 50 ^оС, а на выходе 70 ^оС.

4. Определить режим течения воды в трубопроводе и коэффициент гидравлического трения, если производительность подачи воды составляет 5 м³/ч, диаметр трубопровода – 36 мм, температура воды 10 ^оС.

5. Определить потери напора на трение при движении воды в трубопроводе диаметром 36 мм и длинной 40 м, если производительность подачи воды составляет 6 м³/ч, а коэффициент гидравлического трения 0,02.

6. Определить производительность отстойника по осветлённой суспензии и эффективность разделения, если начальная концентрация примесей составляет 8 %, а содержание примесей в осветлённой суспензии - 1 %. Содержание твёрдых частиц в осадке равняется 75 %. Производительность отстойника по исходной суспензии равна 20 т/ч.

7. Определить режим осаждения частиц в водной суспензии при температуре 20 ^оС, если минимальный размер частиц составляет 50 мкм, а их плотность 2000 кг/м³.

8. Определить теоретическую скорость отстаивания твёрдых частиц в водной суспензии при температуре 30 ^оС, если минимальный размер частиц составляет 60 мкм, а их плотность 2500 кг/м³.

9. Определить необходимую площадь отстойника производительностью 30 т/ч по исходной водной суспензии, если начальная концентрация примесей составляет 15%, а содержание примесей в осветлённой суспензии – 1%. Содержание твёрдых частиц в осадке равно 80%. Действительная скорость осаждения частиц составляет 2 м/ч.

10. Определить площадь поверхности фильтрования рамного фильтра-пресса, если константы фильтрования составляют: С = 0,001 м³ / м², К = 6 * 10^-7 м²/с. Требуется отфильтровать 4 м³ водной суспензии при температуре 20 ^оС за 5 ч.

11. Определить необходимую площадь поверхности фильтрования, если константы фильтрования равны: С = 0,0005 м³/м², К = 8 * 10^-7 м²/с. Требуется отфильтровать 3 м³ водной суспензии при температуре 30 ^оС за 4 ч.

12. Определить конечную температуру молока, хранящегося в вертикальном цилиндрическом резервуаре в течении 10 часов, если диаметр резервуара составляет 2 м, а его высота 6 м, начальная температура молока равна 4 ^оС, а температура окружающей среды - 25 ^оС. Коэффициент теплопередачи молока с окружающей средой составляет 1,7 Вт/(м²*К).

13. Определить скорость осаждения частиц шарообразной формы в центрифуге, если диаметр борта равен 500 мм, частота вращения барабана – 1000 мин^-1. Исходная водная суспензия включает в себя частицы минимального размера 10 мкм плотностью 1200 кг/м³. Разделение производится при температуре 40 ^оС. Явлением стеснения пренебречь.

14. Определить теоретическую производительность осадительной центрифуги, если скорость осаждения при центрифугировании составляет 0,005 м/с, высота барабана 0,5 м, а диаметр его борта 600 мм.

15. Определить диаметр аэроциклона ЦН-11 для отделения частиц сухого молока из воздуха, если наименьший размер частиц составляет 10 мкм, массовый расход воздуха 1000 кг/ч, плотность воздуха 1 кг/м³. Коэффициент гидравлического сопротивления циклона принять равным 250.

16. Определить необходимую продолжительность перемешивания в смесителе для обеспечения заданной неоднородности смеси 0,01, если известно, что после ввода частиц в жидкость и их перемешивания в течении 3 минут были из разных мест объёма аппарата 5 проб, в которых содержание частиц составило 0,2; 0,24; 0,3; 0,28; 0,22. Содержание частиц в идеальной смеси должно быть 0,25.

17. Определить мощность, расходуемую на перемешивание лопастной мешалкой диаметром 400 мм и частотой вращения 80 мин^-1, если плотность суспензии составляет 1200 кг/м³, а модифицированный критерий Эйлера – 2.

18. Определить продолжительность непрерывной работы и эффективность работы сепаратора-сливкоотделителя периодического действия производительностью 5000 л/ч, если объём грязевого пространства барабана составляет 6 л, загрязнённость молока до сепарирования 0,04 %, жирность молока 3,6 %, жирность сливок 30 %, остаточная жирность обрата 0,03 %.

19. Определить производительность сепаратора-сливкоотделителя, если максимальный размер жировых шариков в обрате не должен превышать 1 мкм, температура молока 40 ^оС, сепаратор включает 120 конических тарелок, у которых максимальный и минимальный радиусы рабочей части составляют 180 и 60 мм, а высота 140 мм. Частота вращения барабана 6000 мин^-1.

20. Определить количество выпариваемой воды и сгущённого молока в выпарном аппарате для сгущения 1000 кг/ч молока от 10 до 38 % массовой концентрации сухих веществ.

21. Определить тепловой поток выпарного аппарата для сгущения молока производительностью 1000 кг/ч выпариваемой влаги и 300 кг/ч сгущённого молока, если молоко поступает в аппарат при температуре 65 ^оС, а покидает аппарат при температуре 67 ^оС, теплоёмкости молока равны соответственно 38200 и 2700 Дж/(кг*К), а энтальпия вторичного пара 2,6*10⁶ Дж/кг. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

22. Определить расход греющего пара и удельный расход греющего пара в выпарной установке производительностью 750 кг/ч выпариваемой воды, если тепловой поток составляет 500 кВт, давление греющего пара 0,12 МПа.

23. Определить площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата, если его тепловой поток составляет 600 кВт, коэффициент теплопередачи 1250 Вт/(м²*К), давление греющего пара 0,1 МПа, температура сгущаемого раствора 65 ^оС.

24. Определить массовый расход молока, поступающего на сушку, если сушилка работает с производительностью 800 кг/ч испарённой влаги. Начальная влажность молока 60 %, конечная 4 %.

25. Определить расход воздуха в конвективной сушилке, а также удельный расход воздуха, если производительность сушилки 400 кг/ч испарённой влаги, начальное влагосодержание воздуха 10 г/кг, а конечное – 40 г/кг сухого воздуха.

26. Определить расход тепла на нагрев воздуха в сушилке производительностью 200 кг/ч испаренной влаги, если приточный воздух имеет влагосодержание 10 г/кг, а его энтальпия 45 кДж/кг сухого воздуха. Выходящий из сушилки воздух имеет влагосодержание 40 г/кг, а его энтальпия 180 кДж/кг сухого воздуха.

27. Определить конечную температуру охлаждающей воды пластинчатого охладителя для охлаждения молока с 40 до 5 ^оС, если начальная температура у воды +2 ^оС.

28. Определить коэффициент теплопередачи теплообменника «труба в трубе» для нагрева молока горячей водой, если критерий Нуссельта со стороны воды равен 220, а со стороны молока – 110. Молоко движется во внутренней трубе с внутренним диаметром 12 мм. Вода движется противотоком по кольцевому зазору размером 6 мм.

29. Определить необходимую площадь противоточного теплообменника мощностью 120 кВт, если его коэффициент теплопередачи составляет 1300 Вт/ (м²/ ^оС). Температура на входе первой среды составляет 85 ^оС, а на выходе 65 ^оС. Температура на входе второй среды 40 ^оС, а на выходе 50 ^оС.

30. Определить режим течения воды в трубопроводе и коэффициент гидравлического трения, если производительность подачи воды составляет 8 м³/ч, диаметр трубопровода 36 мм, температура воды 20 ^оС.

31. Определить потери напора на трение при движении воды в трубопроводе диаметром 36 мм и длинной 50 м, если производительность подачи воды составляет 8 м³/ч, а коэффициент гидравлического трения 0,02.

32. Определить производительность отстойника по осветлённой суспензии и эффективность разделения, если начальная концентрация примесей составляет 10%, а содержание примесей в осветлённой суспензии - 1%. Содержание твёрдых частиц в осадке равняется 80 %. Производительность отстойника по исходной суспензии равна 25 т/ч.

33. Определить режим осаждения частиц в водной суспензии при температуре 30 ^оС, если минимальный размер частиц составляет 60 мкм, а их плотность 2500 кг/м³.

34. Определить теоретическую скорость отстаивания твёрдых частиц в водной суспензии при температуре 40 ^оС, если минимальный размер частиц составляет 50 мкм, а их плотность 2000 кг/м³.

35. Определить необходимую площадь отстойника производительностью 20 т/ч по исходной водной суспензии, если начальная концентрация примесей составляет 20%, а содержание примесей в осветлённой суспензии – 1%. Содержание твёрдых частиц в осадке равно 80%. Действительная скорость осаждения частиц составляет 1,5 м/ч.

36. Определить необходимую продолжительность перемешивания в смесителе для обеспечения заданной неоднородности смеси 0,02, если известно, что после ввода частиц в жидкость и их перемешивания в течении 5 минут были из разных мест объёма аппарата 6 проб, в которых содержание частиц составило 0,2; 0,24; 0,3; 0,28; 0,22; 0,27. Содержание частиц в идеальной смеси должно быть 0,24.

37. Определить мощность, расходуемую на перемешивание лопастной мешалкой диаметром 300 мм и частотой вращения 90 мин^-1, если плотность суспензии составляет 1400 кг/м³, а модифицированный критерий Эйлера – 2,5.

38. Определить продолжительность непрерывной работы и эффективность работы сепаратора-сливкоотделителя периодического действия производительностью 2000 л/ч, если объём грязевого пространства барабана составляет 2 л, загрязнённость молока до сепарирования 0,045 %, жирность молока 3,4 %, жирность сливок 30 %, остаточная жирность обрата 0,02 %.

39. Определить производительность сепаратора-сливкоотделителя, если максимальный размер жировых шариков в обрате не должен превышать 0,8 мкм, температура молока 45 ^оС, сепаратор включает 140 конических тарелок, у которых максимальный и минимальный радиусы рабочей части составляют 190 и 65 мм, а высота 150 мм. Частота вращения барабана 6200 мин^-1.

40. Определить массовый расход молока, поступающего на сушку, если сушилка работает с производительностью 600 кг/ч испарённой влаги. Начальная влажность молока 62 %, конечная 5 %.