- •Ано впо «Омский экономический институт»
- •Кафедра технологии продуктов питания
- •Учебно-методический комплекс
- •По дисциплине
- •«Процессы и аппараты пищевых производств»
- •Омск 2008
- •Объем дисциплины и виды учебной работы
- •II. Рабочая программа по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
- •Цели и задачи дисциплины
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Разделы дисциплины и вид занятий
- •4.2. Содержание разделов дисциплины
- •4.3.Темы и планы семинарских занятий
- •Лабораторный практикум
- •Самостоятельная работа
- •7. Выполнение курсовой работы Учебным планом не запланировано.
- •9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •9.1. Рекомендуемая литература Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
- •Лекция 1. Общие положения
- •Нами будут рассматриваться процессы, создаваемые в определенных технологических целях.
- •1.1. Классификация основных процессов и аппаратов пищевых производств
- •1.2. Кинетические закономерности основных процессов пищевых производств
- •1.3. Общие принципы расчёта машин и аппаратов
- •Для изолированных систем нет приходов и уходов субстанции:
- •1.4. Применение метода моделирования для исследования и расчета процессов и аппаратов пищевых производств
- •Лекция 2. Гидромеханические процессы
- •2.1. Физические свойства жидкостей и газов
- •Это уравнение можно записать для расчета плотности газа
- •2.2. Гидравлика
- •2.2.1. Гидростатика
- •2.2.2. Практическое приложение уравнения гидростатики
- •Если сосуды заполнены одной жидкостью плотностью , но давления над уровнем жидкости в них неодинаковы и равны и , то
- •2.3. Гидродинамика
- •2.3.1. Основные характеристики движения жидкостей
- •Средняя скорость по сечению трубопровода связана с максимальной скоростью следующим соотношением:
- •2.3.2. Турбулентный режим
- •2.3.3. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •2.3.4. Дифференциальные уравнения движения Навье–Стокса
- •2.3.5. Уравнение Бернулли
- •2.3.6. Гидродинамическое подобие
- •2.3.7. Гидравлические сопротивления в трубопроводах и каналах
- •2.3.8. Движение тел в жидкостях
- •2.3.9. Движение жидкостей через неподвижные пористые слои
- •2.3.10. Гидродинамика псевдоожиженных слоев
- •2.3.11. Гидродинамика двухфазных потоков
- •2.4. Перемещение жидкостей (насосы)
- •2.4.1. Классификация и области применения насосов
- •2.4.2. Параметры насосов
- •2.4.3. Насосная установка
- •2.4.4. Основное уравнение лопастных машин (уравнение Эйлера)
- •2.4.5. Характеристики центробежных насосов
- •2.5. Сжатие и перемещение газов (компрессоры)
- •2.5.1. Классификация компрессоров
- •2.5.2. Поршневые компрессоры
- •2.5.3. Теоретический рабочий процесс в поршневом компрессоре
- •2.5.4. Производительность действительного поршневого компрессора. Коэффициенты производительности
- •2.5.5. Принцип действия, классификация и устройство турбокомпрессоров
- •2.6. Процессы разделения неоднородных смесей
- •2.6.1. Классификация неоднородных систем и способов
- •2.6.2. Материальные балансы процессов разделения
- •2.6.3. Осаждение
- •2.7. Фильтрование
- •2.8. Перемешивание в жидкой фазе
- •Лекция 3. Тепловые процессы
- •3.1. Способы передачи теплоты
- •3.2. Тепловые балансы
- •3.3. Температурное поле и температурный градиент
- •3.4. Передача тепла теплопроводностью
- •3.5. Тепловое излучение
- •3.6. Конвективный теплообмен
- •3.6.1. Теплоотдача
- •3.6.2. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена
- •3.6.3. Подобие процессов теплообмена
- •3.6.4. Теплоотдача при свободном и вынужденном движении жидкости
- •3.6.5. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния
- •3.7. Сложный теплообмен
- •3.8. Процессы нагревания, охлаждения и конденсации
- •3.9. Теплообменные аппараты
- •3.9.1. Классификация и типы теплообменных аппаратов
- •3.9.2. Расчет теплообменных аппаратов
- •3.9.3. Рекомендации по выбору и проектированию поверхностных теплообменников
- •3.10. Выпаривание
- •Лекция 4. Основы массопередачи
- •4.1. Общие сведения о массообменных процессах
- •4.1.1. Основное уравнение массопередачи
- •4.1.2. Материальный баланс массообменных процессов
- •4.1.3. Движущая сила массообменных процессов
- •4.1.4. Модифицированные уравнения массопередачи
- •4.1.5. Основные законы массопередачи
- •4.1.6. Подобие процессов переноса массы
- •4.1.7. Связь коэффициентов массопередачи и массоотдачи
- •4.1.8. Массопередача с твердой фазой
- •4.2. Абсорбция
- •4.2.1. Равновесие при абсорбции
- •4.2.2. Материальный, тепловой балансы и кинетические закономерности абсорбции
- •4.2.3. Cхемы абсорбционных процессов
- •4.2.4. Конструкции колонных абсорбционных аппаратов
- •4.3. Адсорбция
- •4.3.1. Равновесие в процессах адсорбции
- •4.3.2. Конструкции адсорбционных аппаратов
- •4.4. Процессы мембранного разделения смесей
- •4.4.1. Сущность процесса мембранного разделения смесей
- •4.4.2. Мембраны
- •4.4.3. Кинетика процессов мембранного разделения смесей
- •4.4.4. Влияние различных факторов на мембранное разделение
- •4.4.5. Мембранные аппараты
- •4.5. Механические процессы
- •4.5.1. Измельчение твердых материалов
- •4.5.2. Физико-механические основы измельчения
- •4.9.3. Размольно-дробильные машины
- •Тарелка; 2- корпус; 3- дробящая головка; 4- пружина; 5- станина; 6- шаровой
- •Подпятник.
- •4.5.4. Классификация и сортировка материалов
- •Корпус; 2- внутренний конус; 3- распределительный диск; 4- вентилятор;
- •Корпус; 2- внутренний конус; 3- патрубок для ввода исходного сырья; 4,5 – патрубки для отвода крупных частиц; 6- патрубок для вывода воздуха с мелкими частицами; 7- поворотные лопатки
- •IV. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Лабораторная работа № 1 Гравитационное осаждение шарообразных частиц.
- •1. Цель и содержание работы
- •2. Теоретические положения
- •3. Описание оборудования
- •4. Порядок проведения работы
- •5. Обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Гидравлическое сопротивление прямых гладких труб.
- •1. Цель и содержание работы
- •2. Теоретические положения
- •3. Описание оборудования
- •4. Порядок проведения работы
- •5. Обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •Значение фактора формы для прямоугольного сечения
- •Значение фактора формы для треугольного сечения
- •Значение фактора формы для эллиптического сечения
- •Значение фактора формы для кольцевого сечения
- •Лабораторная работа № 3 Передача тепла теплопроводностью через многослойную стенку
- •1. Цель и содержание работы
- •2. Теоретические положения
- •2.1. Плоская стенка
- •2.2. Цилиндрическая стенка
- •3. Описание оборудования
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •Лабораторная работа №4 Определение термического сопротивления изоляции
- •1. Цель и содержание работы
- •2. Теоретические положения
- •3. Описание оборудования
- •4. Порядок проведения работы
- •5. Обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •Данные по материалам изоляции
- •Лабораторная работа № 5 Теплообменник «труба в трубе».
- •1. Цель и содержание работы
- •2. Теоретические положения
- •3. Описание оборудования
- •4. Порядок проведения работы
- •5. Обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Контрольные вопросы
- •V. Тестовые вопросы по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
- •Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
- •Исходные расчетные данные по вариантам (задача 1).
- •VII. Экзаменационные вопросы.
Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
Контрольная работа состоит из двух частей, первая часть включает теоретические вопросы, а вторая расчетное задание. Работа выполняется в тетради, страницы которой пронумерованы, синей или черной пастой или на компьютере на листах формата А 4. С левой стороны необходимо оставлять поля для замечаний преподавателя, и в конце работы 1-2 листа для рецензии.
В работе указывается название вопроса и дается четкий, конкретный ответ на него. Ответы на теоретический вопрос должны показать знание студентом не только основной, но и дополнительной литературы.
В конце контрольной работы указывается используемая литература, ставится дата и подпись студента. Выполненная контрольная работа представляется в институт на проверку до экзаменационной сессии. Не зачтенная контрольная работа возвращается студенту на доработку. На повторную проверку работа представляется с первоначальной отрецензированной не зачтенной работой и с доработанным материалом. Студенты, получившие зачет по контрольной работе, защищают ее в порядке устной беседы с преподавателем. Студенты, своевременно не сдавшие контрольные работы, к экзамену не допускаются.
Вариант контрольной работы студент выбирает на основании предложенной таблицы в зависимости от двух последних цифр № его зачетной книжки. Если предпоследняя цифра № от 0 до 4, то это соответствует первой строке таблицы, от 5 до 9 -второй. Последней цифре зачетной книжке соответствуют вертикальные столбики. Их пересечение со строкой определяет номера вопросов контрольной работы (Таблица 1) или номер варианта (Таблица 2).
Таблица 1
Варианты заданий первой части контрольной работы.
Предпоследняя цифра № зачетной книжки
|
Последняя цифра № зачетной книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0, 1,2,3,4 |
1, 11 |
2, 12 |
3, 13 |
4,14 |
5,15 |
6,16 |
7, 17 |
8, 18 |
9, 19 |
10,20 |
5, 6, 7, 8, 9 |
10,21 |
9,22 |
8,23 |
7,24 |
6,25 |
5,26 |
4,27 |
3,28 |
2,29 |
1,30 |
Вопросы контрольной работы.
Классификация тепловых и массообменных процессов.
Аппараты идеального вытеснения.
Аппараты идеального смешения.
Аппараты промежуточного типа.
Применение теплообмена в химических производствах. Способы передачи тепла.
Теплопроводность.
Теплоотдача. Закон Ньютона.
Теплопередача.
Уравнение тепловых балансов.
Движущая сила тепловых процессов.
Теплопроводность. Закон Фурье. Критерии Био и Фурье.
Конвективный теплообмен. Закон Ньютона.
Взаимное излучение двух твердых тел.
Теплопередача через плоскую стенку.
Теплопередача через плоскую многослойную стенку.
Теплопередача через цилиндрическую стенку.
Теплопередача при постоянных и переменных температурах теплоносителей.
Средний температурный напор при теплопередаче.
Средняя разность температур для прямотока и противотока.
Средняя разность температур для перекрёстного и смешанного токов.
Классификация теплообменных аппаратов.
Сравнительные характеристики теплообменных аппаратов.
Расчёт теплообменников.
Виды процессов массопередачи.
Способы выражения состава фаз.
Равновесие при массопередаче.
Материальный баланс массообменных процессов.
Движущая сила массообменных процессов.
Скорость массопередачи.
Конвективный массоперенос.
Таблица 2.
Варианты заданий второй части контрольной работы
Предпоследняя цифра № зачетной книжки
|
Последняя цифра № зачетной книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0, 1,2, |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
3,4, 5, |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
6, 7, 8, 9 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
Задача № 1.
Рассчитать диаметр и высоту насадки абсорбера для улавливания из воздуха компонента А поглотителем В. Рассчитать также расход поглотителя в м3/ч, если расход газовой смеси в рабочих условиях V (м3/ч) с концентрацией компонента А yн (%, объемн.), степень улавливания составляет (%). Концентрация компонента А в поглотителе В на входе в абсорбер Хн = 0, а на выходе составляет n % от максимально возможной в данных условиях, т.е. от равновесной с входящим газом. Уравнение линии равновесия имеет вид Y* = f(X), где Y[кмоль А/кмоль воздуха], X [кмоль А/кмоль В]. Скорость газа в абсорбере w (м/с), коэффициент массопередачи KX [кмоль А/(м2чкмоль А/кмоль В)], коэффициент смачиваемости насадки = 0,88. В качестве насадки используются керамические кольца Рашига размером 25х25х3, давление в колонне P (МПа) и температура 20 оС. Дать принципиальную схему абсорбера и фазовую диаграмму Y-X. (Исходные расчетные данные приведены в таблице 3)
Задача № 2.
Найти общее количество фильтрата в кг, полученного в конце процесса фильтрования суспензии при p = const на рамном фильтрпрессе, состоящем из n рам размером 800800 мм. Скорость промывки в z раз меньше скорости фильтрования в конечный момент времени. Константы фильтрования К [м2/с] и С [м3/м2]. Время промывки осадка пр [ч], количество промывной жидкости Vпр [л]. Учесть, что промывка идет по линии основного фильтрата. Принять, что фильтрат по своим свойствам близок к воде. Как изменится скорость фильтрования при увеличении температуры поступающей суспензии? Дать схему рамного фильтрпресса. (Исходные расчетные данные приведены в таблице 4).
Таблица 3
