Материал: Технологии производства пищи

Генерация теплоты

Суть заключается в том, что горячие жидкости или газ используют для предварительного нагрева жидкости или газа, генерация наиболее приемлема там, где горячую жидкость необходимо осаждать, через промежуточный агент, через воду. Регенерация может проходить по правилам прямого и противоположного тока.

Основы теории подобия

Объединение математических методов с экспериментом с помощью теории подобия позволяет распространить результаты единичного опыта на целую группу явлений.

Понятие подобия распространяется на любое физическое явление. Физические явления считаются подобными, если они относятся к одному и тому же классу, протекают в геометрически подобных системах, и подобны все однородные физические величины, характеризующие эти явления.

Однородными называются такие величины, которые имеют один и тот же физический смысл и одинаковую размерность.

Таким образом, для подобных физических явлений в сходственных точках и в сходственные моменты времени любая величина ц? первого явления пропорциональна величине ц?? второго явления, т. е.

ц?=cц·ц??.

При этом каждая физическая величина ц имеет свой множитель преобразования cц? численно отличный от других. Числа подобия, составленные только из заданных параметров математического описания задачи, называются критериями подобия. Анализ уравнений конвективного теплообмена позволяет получить следующие основные критерии подобия:

критерий Рейнольдса, характеризующий режим движения жидкости;

критерий Грасгофа, характеризующий подъемную силу, возникшую вследствие разности плотности жидкости. Здесь в - коэффициент объёмного расширения жидкости;

критерий Прандатля, определяющий физические свойства жидкости.

Подобие физических величин, начальных и граничных условий

Подобие начальных и граничных условий заключается в том, что для начальных и граничных условий должно соблюдаться геометрическое, временное и физическое подобие так же, как и для других сходственных точек натуры и модели.

Рассмотренные константы подобия постоянны для различных сходственных точек подобных систем, но могут изменяться в зависимости от соотношения размеров натуры и модели, т. е. если имеется другая модель, подобная натуре, константы подобия будут другими.

Если подобные величины выразить в относительных единицах, т.е. в виде отношений сходственных величин в пределах одной системы (натуры или модели), то получим инварианты подобия.

Аппараты для измельчения, устройство и принцип работы

Шаровая мельница состоит из вращающегося закрытого барабана (фарфорового или металлического), внутри которого размещены стальные или фарфоровые дробящие шары. Мельницы бывают периодического и непрерывного действия. Мельница герметично закрыта со всех сторон и имеет только один загрузочно-разгрузочный плотно закрывающийся люк. После загрузки барабана шарами и измельчаемым материалом мельница приводится во вращательное движение.

Измельчение материала происходит за счет ударного воздействия (шаровая насадка падает на измельчаемый материал), истирания и частично раздавливающего воздействия.

Достоинства шаровой мельницы заключаются в простоте конструкции, простоте эксплуатации и в отсутствии распыления порошка при работе. К недостаткам относится неоднородность конечного продукта (гранулометрический состав), что требует проведения дополнительных операций, таких как просеивание.

Вертикальной шаровой мельницы заключается в следующем: измельчаемое вещество загружается при помощью насоса 6, при вращении ротора твердые частицы материала измельчаются в результате трения о мелющие тела и друг о друга. Готовый продукт выходит через патрубок 7 в верхней части цилиндра. При измельчении в заводских условиях необходимо учитывать, что, к примеру, для корневища ревеня требуются одни усилия, а для измельчения сахара -- другие, намного меньшие. В зависимости от этого подбирается соответствующее оборудование (в первом случае необходима молотковая мельница, а во втором -- шаровая). Имеет значение также и тип корней: для волокнистых корней применяется один тип машин, а для не волокнистых -- другой. Необходимо учитывать и влажность сырья: сырье должно быть обязательно подсушено до остаточной влажности 6--8 %.

Для измельчения лекарственных веществ, образующих ядовитую или раздражающую пыль, применяют наименее пылящие шаровые мельницы. Измельчение ведут в отдельных помещениях, при этом мельницы закрывают специальными кожухами. В процессе измельчения применяют меры личной безопасности, используя специальную одежду для персонала.

Основы теории подобия

Объединение математических методов с экспериментом с помощью теории подобия позволяет распространить результаты единичного опыта на целую группу явлений.

Понятие подобия распространяется на любое физическое явление. Физические явления считаются подобными, если они относятся к одному и тому же классу, протекают в геометрически подобных системах, и подобны все однородные физические величины, характеризующие эти явления.

Однородными называются такие величины, которые имеют один и тот же физический смысл и одинаковую размерность.

Таким образом, для подобных физических явлений в сходственных точках и в сходственные моменты времени любая величина ц? первого явления пропорциональна величине ц?? второго явления, т. е. ц?=cц·ц??. При этом каждая физическая величина ц имеет свой множитель преобразования cц? численно отличный от других. Числа подобия, составленные только из заданных параметров математического описания задачи, называются критериями подобия.

Вторая теорема подобия (теорема Бэкингем-Федермана): решение любого дифференциального уравнения, связывающего между собой переменные, влияющие на процесс, может быть представлено в виде зависимости между критериями К подобия. Такие уравнения называются уравнениями обобщенных переменных, или критериальными уравнениями, например

f(К1,К2,К3,...) = 0, (5)

где К1,К2, К3 -- критерии подобия.

Обычно критериальное уравнение записывается в виде зависимости определяемого критерия подобия от определяющих критериев подобия:

К1= f(К2,К3,...), (6)

Например,

К1=АКm2Кn3 (7)

где А, т, п -- эмпирические показатели.

Определяемым критерием является тот критерий, в который входит определяемая величина. Критерии, в которые входят величины, определяющие ход процесса (v,м,с,dэ и т.д.), называются определяющими.

Если какой-либо эффект в исследуемом процессе мало влияет на его протекание, то критерии подобия, характеризующие интенсивность данного эффекта, могут не учитываться. В этом случае процесс по отношению к этому эффекту и к критерию подобия становится автомодельным, т.е. независимым. В соответствии с этой теоремой результаты эксперимента, проведенного на модели, можно представлять в виде критериальных уравнений.

Сущность второй теоремы подобия хорошо определяется следующей формулировкой: определяющие и не определяющие критерии подобных процессов связаны между собой уравнением подобия, которое является безразмерным решением рассматриваемой задачи, справедливым для всех подобных процессов

Теплообмен

Среды, участвующие в теплообменном процессе, поступают в пакет пластин и выводятся из него через присоединения, расположенные на плитах теплообменника. Непосредственно за присоединениями располагаются так называемые распределительный и собирающий каналы, которые предназначены для распределения сред в межпластинчатом пространстве и выхода их из теплообменника.

Одноходовый теплообменник

В пластинчатом теплообменнике этого типа весь поток теплоносителя, распределяется равномерно между параллельными каналами, образованными гофрированными пластинами. Направление движения теплоносителей в аппарате может быть как прямоток, так и противоток. Поскольку при противотоке обеспечивается большой среднелогарифмический температурный напор, то этот вариант движения теплоносителей используется чаще. Однако в случае протекания в теплообменнике термолабильных веществ или при близости температур одной из сред к точке замерзания прямоточная схема движения теплоносителей может оказаться предпочтительнее в виду более плавного изменения в этом случае температуры стенки.

Многоходовый теплообменник с равным количеством ходов

Существует возможность с помощью вставки специальных пластин поворачивать потоки в теплообменнике один или несколько раз. Это, так называемая, многоходовая схема пакета пластин обладает тем преимуществом, что увеличивается эффективная длина теплообменной поверхности теплообменника, при этом можно даже при малом температурном напоре реализовать экономически целесообразную конструкцию аппарата.

Многоходовый теплообменник с равным числом ходов на обейх сторонах

При определённых условиях имеет смысл приспосабливать схему распределения потоков теплоносителей в теплообменнике к параметром обеих сред независимо друг от друга. В получаемые таким образом пакетах пластин значительная часть поверхности образует схему "прямоток". Хотя такое решение в отличие от чистого противотока приводит к увеличению требуемой поверхности теплообмена, его преимущество состоит в том, что при этом можно применять пластины меньших размеров и тем самым снизить затраты.

Комбинированные схемы применяются, например, при:

испарении;

конденсации;

теплообмене между теплоносителями существенно различными расходами;

большой разницей перепадов температур "вход-выход" одной из сред;

обработке сред с различной вязкостью.