Міністерство освіти і науки України
ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Кафедра процесів, апаратів
та енергетичного менеджменту
Методичні вказівки
довиконання лабораторних робіт за курсом «ПРОЦЕСИ І АПАРАТИ
ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ»
РОЗДІЛ «ГІДРОМЕХАНІЧНІ ПРОЦЕСИ»
для студентівнапряму 6.051701 денної і заочної форм навчання
|
|
Затверджено радою зі спеціальностей: 7.05170101, 8.05170101 «Технологія зберігання і переробки зерна», 7.05170103, 8.05170103 «Технологія хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчоконцентратів», 7.05170104, 8.05170104 «Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», 7.05170105, 8.05170105 «Технологія зберігання та переробки водних біоресурсів», 7.05170108, 8.05170108 «Технологія зберігання, консервування та переробки молока», 7.05170107, 8.05170107 «Технологія зберігання, консервування та переробки плодів та овочів»,7.05170106, 8.05170106 «Технології продуктів бродіння і виноробства», 7.05170109, 8.05170109 «Технології харчових продуктів оздоровчого і профілактичного призначення; 7.05170107, 8.05170107 «Технологія зберігання, консервування та переробки плодів та овочів», 8.05170110 «Технології питної води та водо підготовки харчових виробництв»; 7.05170112, 8.05170112 «Харчові технології» та напряму підготовки бакалаврів 6.051701 «Харчові технології та інженерія».напряму підготовки бакалаврів 6.051701 Протокол № ______ від ___________ 2014 р. |
Одеса ОНАХТ 2014
Методичні вказівки довиконання лабораторних робіт за курсом «Процеси і апарати харчових виробництв». Розділ «Гідромеханічні процеси»для студентівнапряму 6.051701 денної і заочної форм навчання/Укладачі С.М. Перетяка,О.В. Зиков. За ред. О.І. Шиянова-Одеса: ОНАХТ, 2014- 24с.
Укладачі С.М. Перетяка, канд. техн. наук, доцент
О.В. Зиков, канд. техн. наук, доцент
За редакцією О.І. Шиянова, канд. техн. наук, доцента
Відповідальний за випуск зав. кафедри процесів, апаратів та енергетичного менеджменту О.Г. Бурдо , д-р техн. наук, професор
Вступ
Дані методичні вказівки розроблені для проведення лабораторних робіт за курсом «Процеси і апарати харчових виробництв», розділ «Гідромеханічні процеси».
Гідромеханіка вивчає рівновагу, рух та взаємодію рідин і газів з тілами, які в них занурені або рухаються. У гідромеханічних процесах харчових виробництв вирішуються дві основні задачі неоднорідних систем:
отримання;
розділення.
До процесів отримання неоднорідних систем відносяться процеси перемішування, диспергування, піноутворення та псевдозрідження. Основними процесами розділення є осадження, фільтрування, центрифугування та мембрані процеси.
Під неоднорідною системою розуміють систему, яка складається із двох або декількох фаз, кожна з яких має свою поверхню розділу і може бути відокремлена механічним шляхом від іншої фази. Неоднорідна система складається із внутрішньої або дисперсної фази та зовнішньої фази, або дисперсійного середовища, в якому знаходяться частини дисперсної фази. Залежно від типу дисперсної та дисперсійної фаз розрізняють наступні неоднорідні системи (таблиця 1).
Таблиця 1
|
Неоднорідна система |
Внутрішня (дисперсна) фази |
Зовнішня (дисперсійна) фаза |
|
Суспензія |
Тверді частинки |
Рідина |
|
Емульсія |
Рідина |
Рідина |
|
Піна |
Газ |
Рідина |
|
Туман |
Рідина |
Газ |
|
Пил |
Тверді частинки |
Газ |
Лабораторна робота № 1
Визначення витрати потужності при механічному перемішуванні
Мета роботи: дослідити залежність витрати енергії на перемішування середовища від умов роботи мішалки; визначити коефіцієнти, що входять в критеріальне рівняння витрати потужності при перемішуванні.
Теоретичні відомості
Потреба в перемішуванні виникає у виробництві при необхідності інтенсифікації процесу тепло- або масообміну. Перемішування також застосовується для утворення емульсій і суспензій (тобто неоднорідних систем) і є засобом для створення контакту між реагуючими масами рідини і твердими тілами.
Випадки застосування перемішування можуть бути класифіковані таким чином: перемішування в рідкій фазі, сипких і пластичних мас.
Перемішування в рідкому середовищі може бути виконане механічним поточним або пневматичним способами.
Механічне перемішування виконується за допомогою механізмів – мішалок. На харчових виробництвах можуть використовуватися мішалки трьох основних типів: лопатеві, пропелерні та турбінні.
Одне з основних завдань при проектуванні мішалок - розрахунок потужності двигуна.
Аналітичний розрахунок енергії при механічному перемішуванні утруднений, оскільки витрати енергії залежать від великої кількості різноманітних чинників: фізичних властивостей суспензій, конструкції самих мішалок, частоти їх обертання, конструкції посудин, в яких відбувається перемішування, і так далі. Врахувати вплив цих чинників на витрати енергії при перемішуванні неможливо. Тому для визначення енергії, необхідної для перемішування, скористаємося теорією подібності: проведемо експеримент на моделі, а результати представимо у вигляді критеріальної залежності.
На підставі методу аналізу розмірностей отримана залежність:
Eu=C·Ren (1)
де Eu – число Ейлера
(2)
Число Рейнольдса при перемішуванні :
,
(3)
де μ – динамічна в'язкість середовища, Па.с;
N – робоча потужність, Вт;
ρ – густина рідини, кг/м;
n – частота обертання мішалки, с-1;
d – діаметр мішалки, м.
Константи, що входять в рівняння (1), розраховують, використовуючи результати дослідів.
Для визначення постійної C і показника ступеня n критеріальну залежність (1) шляхом логарифмування перетворюють в рівняння прямої лінії.
Якщо побудувати графік в координатах lg(Eu)=f(lg(Re)), то показник ступеня n може бути знайдений, як тангенс кута нахилу прямої лінії, а потім можна розрахувати константу C.