Материал: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

где Vc — свободный объем насадки, м3/м3;

fa —-удельная поверхность насадки, м2/м3;

w — скорость газа в свободном сечении колонны.

Потеря напора в сухой насадке абсорбера Дрс (в Па) может быть найдена по следующему уравнению, известному из курса гидравлики:

#/н pm2

Дрс = X

(290)

8Vl

 

где х — коэффициент сопротивления;

 

Н — высота слоя насадки, м;

 

/н — удельная поверхность насадки, м2/м3;

 

р — плотность газа, кг/м3;

 

w — скорость газа в свободном сечении, м/с;

 

Ус — свободный объем, м3/м3.

 

Величину коэффициента к при беспорядочно засыпанной на­

садке определяют по следующим формулам:

 

140

(291)

при Rer < 4 0 X = т;— ;

при Rer > 40

(292)

Если кольцевая насадка уложена правильно, то

 

9,2

(293)

 

Сопротивление орошаемой насадки больше, чем сухой.

При

плотности орошения меньшей 50 м3/(м2-ч) сопротивление оро­ шаемой насадки

 

 

 

Др = Дрс (1 +

# « ),

 

 

 

(294)

где

и — плотность орошения, м3/(м 2-ч);

засыпанной

и

хордовой насадки

 

К — коэффициент;

для беспорядочно

 

К —0,06;

для кольцевой правильно уложенной

насадки

К =0,04.

 

Число Рейнольдса для газа, движущегося через

СЛОЙ на-

садки,

 

 

4W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(295)

 

 

 

 

Rer =

 

 

 

 

 

 

 

 

/ни­

 

 

 

 

где

W — массовая скорость газа, кг/(м2-с);

 

 

 

 

 

 

/н — удельная поверхность насадки, м2/м3;

 

 

 

 

 

р — вязкость газа,

Па-с.

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р .

Определить сопротивление керамической

коль­

 

цевой насадки при следующих условиях: высота слоя насадки

 

# = 1 0 м;

плотность орошения и—5 м3/(м 2-ч);

массовая

ско­

 

рость газа

W = 2 кг/(м2-с); кольца уложены правильными ря­

 

дами и имеют

размер

50X50X5

мм,

плотность

газа

р=

 

= 1,2 кг/м3; вязкость газа р=0,2--10~4 Па-с.

 

 

 

 

По таблице, помещенной в книге «Процессы и аппараты пи­

 

щевых производств» В. Н. Стабникова

и др.,

ндходим

fH=

 

= 110 м2/м3, Ус =0,735

м3/м3.

 

 

 

 

 

 

По формуле (295)

определим число Rer

 

 

 

235

Rer =

4.2

= 3640.

 

110 0 ,2 -10—4

По формуле (293) найдем коэффициент сопротивления:

 

9,2

Х =

= 0,56.

36400,375

По формуле (290) находим сопротивление сухой насадки:

0,56-10-110-1,2-1,672

= 388 Па,

ЛРс 8-0.7353

где w скорость газа в свободном сечении

W 2

до = — = — = 1,67 м/с.

Р1,2

По формуле (294) найдем сопротивление орошаемой на­ садки:

Др = 388 (1 + 0,04-5) = 466 Па.

Глава XVI. АДСОРБЦИЯ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Адсорбцией называется процесс избирательного поглощения компонента газа, пара или раствора поверхностью твердого те­ ла — адсорбента. Чтобы процесс этот был эффективным, по­ верхность должна быть велика. Поэтому для адсорбции приме­ няются пористые тела, обладающие громадной поверхностью. Различают физическую адсорбцию и химическую (хемосорб­ цию).

Физическая адсорбция объясняется взаимным притяжением молекул адсорбента и абсорбирущего компонента смеси. При этом не возникает химического взаимодействия.

В случае хемосорбции между молекулами адсорбента и мо­ лекулами поглощаемого компонента происходит химическая реакция и возникает химическая связь.

При поглощении паров в порах адсорбента в некоторых слу­ чаях может произойти конденсация паров и они заполняются жидкостью. Этот процесс называется капиллярной конден­ сацией.

, Адсорбция в пищевой промышленности применяется: для очистки водно-спиртовых смесей (сортировок) и для улавлива­ ния спирта из газов в спиртовом производстве; для обесцвечи­ вания соков и сиропов в сахарном, рафинадном и крахмало-па­ точном производствах; для осветления пива в пивоваренном производстве. Каждый поглотитель (адсорбент) поглощает из сложной смеси какие-либо определенные компоненты, почти не извлекая другие. Процесс адсорбции является обратимым. Пог-

лощенное вещество может быть выделено из адсорбента путем соответствующей его обработки. Этот процесс называется де­ сорбцией.

2. ТИПЫ АДСОРБЕНТОВ

На пищевых производствах применяются различные адсор­ бенты. Наибольшее распространение получил активированный древесный уголь, имеющий пористую структуру с громадной удельной поверхностью. Активная поверхность 1 г активирован­ ного угля составляет от 600 до 1700 м2.

Размеры частиц активированного угля колеблются в преде­ лах 1—5 мм.

Кроме древесного активированного угля применяется также • костяной уголь. Его получают из обезжиренных костей крупных животных путем прокаливания их в ретортах без доступа воз­ духа. Кусочки свежего угля имеют размер около 3 мм. Они со­ стоят из пористого минерального скелета. Поверхность пор пок­ рыта тончайшим слоем углерода, имеющим очень большую ад­ сорбционную поверхность.

Кроме древесного и костяного угля, на пищевых производст­ вах'в качестве адсорбентов применяются целлюлозная масса и силикагель. Целлюлозная масса используется для осветления пива и одновременно для фильтрования. Ее адсорбционная способность во много раз меньше адсорбционной способности активированного угля. Целлюлозную массу изготовляют из хлопчатобумажной ткани путем химической и механической об­ работки.

Силикагель (обезвоженный гель кремневой кислоты) приме­ няется в виде зерен размером от 0,2 до 7 мм. Его удельная по­ верхность изменяется от 400 до 770 м2/г. Силикагель применя­ ется главным образом для поглощения влаги. Он способен удер­ живать до 50% влаги к массе адсорбента.

Кроме этих адсорбентов в пищевой промышленности при­ меняются некоторые виды глин с высокой дисперсностью частиц.3

3.ПРОЦЕСС АДСОРБЦИИ

а) Материальный баланс

Адсорбция может проводиться периодически или непрерыв­ но. В первом случаб в аппарат загружают некоторое количество адсорбента и через слой этого адсорбента пропускают носитель с поглощаемым компонентом (сорбтивом). Таким образом, на­ пример, работают при очистке сортировок на ликерно-водочном производстве.

237

При проведении адсорбции непрерывным способом адсор­ бент перемещается в направлении, противоположном направле­ нию движения носителя.

В этом случае можно написать:

 

 

 

L (хк

хн) ~ б (Ун

Ук) I

 

 

 

(296)

где

L — масса адсорбента, кг/с;

 

 

 

 

 

 

 

G— масса носителя, кг/с;

в носителе

до и после адсорбции,

% масс.;

Уак Ук— содержание

сорбтива

хк и хн— содержание

сорбтива

в адсорбенте после

и до

адсорбции,

%.

 

Из уравнения (296) можно написать:

 

 

 

 

 

 

 

____ Ун

Ук

 

 

 

 

(297)

 

 

 

G

хк

хн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По этому уравнению можно построить рабочую линию про-

.цесса в координатах х — у.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для периодической адсорбции материальный баланс может

быть записан также

уравнением

(296), но значения

величин,

входящих в это уравнение, будут другие:

 

 

 

 

 

L — масса адсорбента, кг;

 

за период адсорбции, кг;

 

 

 

G — масса носителя, прошедшего

 

%;

хк и хн— конечное и начальное содержание сорбтива в адсорбенте,

 

ун — содержание сорбтива в носителе, % масс.;

 

 

период ад­

 

у к— среднее содержание компонента в отходящих газах за

 

сорбции, % масс.

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

Движущая сила адсорбции

 

 

 

 

Движущей силой

процесса адсорбции

является

разность

между концентрациями сорбтива

в имеющейся

газовой

фазе

и в равновесной фазе.

 

 

 

 

 

 

 

 

Разность концентраций сорбтива

 

 

 

 

 

 

 

 

Ду = У — У*,

 

 

 

 

(298)

где

у — концентрация сорбтива в газовой фазе;

 

 

 

 

 

у*— равновесная концентрация сорбтива

в газовой фазе, кг/м3.

 

Как видно, движущая сила адсорбции выражается анало­ гично движущей силе абсорбции. При абсорбции равновесная концентрация сорбтива описывалась уравнением Генри; при адсорбции она выражается уравнением Фрейндлиха, имеющим такой вид:

х == К уу п ,

 

(299)

где х и у даны в кг/кг;

 

 

К и п — константы при заданной температуре.

 

Концентрация сорбтива в газовой

фазе

прямо пропорцио­

нальна его парциальному давлению р.

Поэтому уравнение (299)

можно записать в таком виде:

 

 

* = КгР1/т.

 

(300)

Решим уравнение (299) в отношении у:

-

У ~ | г = ***"■

 

. (301)

238

При п = 1 это уравнение превращается в

уравнение Генри.

Согласно уравнению (301) линия равновесия

адсорбции

явля­

ется параболой и может быть представлена графически.

 

На рис.

127 приведены изотермы адсорбции

при 20° С при

применении

активированного угля для этилового

эфира,

этано-

Рис. 127. Изотерма адсорбции:

Рис.

128. Нахождение

1 этилового

эфира, 2 — этилового

числа

ступеней концен­

спирта,

3 — бензола.

трации для процесса ад­

сорбции.

ла и бензола. Если адсорбция происходит в аппарате непрерыв­ ного действия, то рабочая линия процесса может быть построе­ на по уравнению (297) так же, как и в случае абсорбции. Ана­ логично может быть найдено число ступеней концентрации, не­ обходимых для проведения процесса в заданных пределах. Это построение выполнено на рис. 128, по которому можно опреде­ лить число ступеней концентрации. Движущая сила процесса адсорбции измеряется расстоянием между линией равновесия и рабочей линией.

При поглощении твердым адсорбентом какого-либо компо­ нента из жидкой смеси движущей силой процесса является раз­ ность между концентрацией этого компонента в растворе и рав­ новесной концентрацией в растворе того же компонента. К это­ му случаю адсорбции относится поглощение активированным углем красителей из сахарных сиропов.

в) Активность адсорбента

Для характеристики адсорбента применяют понятие а к- т и в н о с т ь а д с о р ' б е н т а . Различают активность статиче­ скую и активность динамическую.

Статическая активность адсорбента — это количество сорбтива, которое поглощается к моменту достижения равновесия массовой или объемной единицей адсорбента при данной темпе­

239

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/155802

Смотрите также:

ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС
!Контрольная работа (задание)
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей
'Electronics Workbench' – алгоритм инструмента моделирования электронных схем
'Новая экономика': российская специфика