ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ МГУП

Кафедра теплохладотехники

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Программа курса, методические указания и задания к контрольной работе

для студентов специальности 1–49 01 01 – Технология хранения и переработки растительного сырья

полной и сокращенной заочной формы обучения Могилев 2008

Составители:

А.В. Акулич, В.М. Лустенков

Выполним на заказ контрольные работы для заочников МГУП

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

ЗАДАЧА 1

Определить размер наименьших частиц пыли плотностью ρ, осаждающихся в воздуховоде длиной l квадратного сечения высотой h при линейной скорости воздуха υ. Температура воздуха t. Принять теоретическую скорость осаждения частиц в 1,8 раза больше действительной. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2.

Таблица 2 – Исходные данные к задаче 1

ЗАДАЧА 2

Определить необходимую скорость воздуха в вертикальной трубе пневмотранспорта, чтобы обеспечить перемещение частиц плотностью ρ с наибольшим диаметром d. Температура газа t. Скорость газа принять на 25% больше скорости витания частиц. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 3.

Таблица 3 – Исходные данные к задаче 2

ЗАДАЧА 3

Рассчитать циклон для улавливания частиц пыли из воздуха в системе пневмотранспорта по следующим данным.

1. Массовый расход запыленного воздуха, кг/ч                         - G

2. Температура воздуха, °С                                                                   - t

3. Наименьший диаметр улавливаемых частиц, мкм                           - d

4. Коэффициент сопротивления циклона                                              - ζ

5. Плотность частиц, кг/м³                                                            - ρ_ч

Определить

1. Условную скорость воздуха в цилиндрической части циклона (υ_усл).

2. Диаметр циклона (D).

3. Минимально необходимое время пребывания частиц материала в циклоне (τ_мин).

4. Гидравлическое сопротивление циклона (ΔР).

5. Конструктивные размеры циклона.

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 4.

Указания к решению задачи 3

1. Изобразите схему циклона. Дайте описание конструкции и поясните принцип работы циклона.

2. Определите условную скорость воздуха в цилиндрической части циклона, задавшись отношением потери давления в циклоне к плотности среды (воздуха) = 400÷700, по формуле .

3. Определите диаметр циклона D.

4. Определите конструктивные размеры циклона по соотношениям, приведенным таблице 5.

5.Определите минимально необходимое время пребывания частиц материала в циклоне: τ_мин= L/ω_ос.

где L – длина пути, проходимого газовым потоком в циклоне, м, (принять количество оборотов газового потока в циклоне примерно равным двум периметрам диаметральной части циклона L= 2πD);

ω_ос – скорость осаждения частицы в поле центробежной силы, м/с. Для ламинарного режима осаждения (Re<2):

,

где υ_oкр – окружная скорость воздуха в циклоне, м/с, (принять равной скорости во входном патрубке циклона).

Таблица 4 – Исходные данные к задаче 3

Таблица 5 - Соотношение размеров в долях диаметра цилиндрической

части D для циклонов ЦН

ЗАДАЧА 4

Определить установочную мощность электродвигателя мешалки, установленной в аппарате для приготовления раствора соли, по следующим данным.

1. Диаметр аппарата, м                                                                          - D

2. Отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки             - D/d_м

3. Частота вращения мешалки, об/мин                                        - n

4. Массовая доля соли в растворе, кг/кг                                               - х

5. Плотность соли ρ, кг/м³                                                             - 2350

6. Температура раствора, °С                                                                 - t

Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 6.

Таблица 6 – Исходные данные к задаче 4

Указания к решению задачи 4

1. Изобразите схему аппарата для перемешивания.

2. Определите диаметр нормализованной мешалки из соотношения D/d_м.

3. Рассчитайте значение центробежного критерия Рейнольдса Re_ц.

4. Для заданного типа мешалки определите критерий мощности K_n по графику, приведенному в [1].

5. Определите полезную мощность, затрачиваемую на перемешивание N.

6. Определите пусковую мощность электродвигателя мешалки N_пуск при условии, что пусковая мощность в 2÷3 раза превышает полезную.

7. Определите установочную мощность электродвигателя мешалки N_уст, приняв к.п.д. привода 0,9÷0,96 и запас мощности 20÷30%.

ЗАДАЧА 5

Требуется сконденсировать насыщенный водяной пар в количестве G_п при абсолютном давлении Р_абс охлаждающим агентом, температура которого повышается от t₁ до t₂. Коэффициент теплоотдачи для конденсирующегося пара α₁, для охлаждающего агента α₂. Конденсат отводится при температуре конденсации. Толщина теплопередающей стенки δ_ст = 3 мм. Толщина водного камня со стороны пара и воды δ = 1 мм. Определить расход охлаждающего агента и требуемую поверхность теплообмена. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 7.

Таблица 7 – Исходные данные к задаче 5

ЗАДАЧА 6

Этиловый спирт (100%) в количестве G_сп нагревается в трубном пространстве одноходового горизонтального кожухотрубчатого теплообменника от  до . Противотоком в межтрубном пространстве течет вода, которая охлаждается от  до . Теплообменник с диаметром кожуха 600 мм состоит из 261 стальной трубы Ø25x2 мм. Коэффициент теплоотдачи для воды α₁, суммарная тепловая проводимость стенки и обоих загрязнений стенки  (м²·К)/Вт, средняя температура поверхности загрязнения, соприкасающейся со спиртом, t_ст. Определить расход воды и требуемую поверхность теплообмена. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 8.

Таблица 8 – Исходные данные к задаче 6

ЗАДАЧА 7

Сахарный раствор в количестве G_н с содержанием сухих веществ x₁ подвергается сгущению в выпарном аппарате при абсолютном давлении Р₁. Давление греющего пара Р_абс. Поверхность теплопередающей поверхности выпарного аппарата F, коэффициент теплопередачи k. Температура исходного раствора при поступлении на выпаривание t_н, теплоемкость с=3626 Дж/(кг·К). Определить расход концентрированного сахарного раствора G_кон, его концентрацию х₂ и расход греющего пара D при степени сухости 0,94. Тепловыми потерями пренебречь. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 9.

Указания к решению задачи 7

1. Изобразите схему выпарного аппарата и опишите принцип его работы.

Таблица 9 – Исходные данные к задаче 7

ЗАДАЧА 8

В выпарном аппарате сгущается паточный раствор от концентрации сухих веществ x₁ до х₂. Производительность по упаренному раствору G_кон. Начальная температура раствора t₁, температура кипения t_кип. Удельная теплоемкость раствора с =3685 Дж/(кг·К). Потери тепла в выпарном аппарате в окружающую среду составляют 10% от полезно используемого количества теплоты, т.е. от суммы Q_нагр+Q_исп. Определить давление греющего пара Р_абс, МПа, при его расходе D и влажности 5%. Теплотой концентрирования (дегидратации) при расчете пренебречь. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 10.

Указания к решению задачи 8

1. Изобразите схему выпарного аппарата и опишите принцип его работы.

Таблица 10 – Исходные данные к задаче 8

ЗАДАЧА 9

При производительности сушилки по сухому материалу G_сух продукт высушивается от начальной влажности  до конечной  (по абсолютно сухому материалу). Параметры воздуха до калорифера t₀, φ₀, после сушилки t₂, φ₂. Определить расход воздуха, количество теплоты и к.п.д. теоретической сушилки. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 11.

Указания к решению задачи 9

1. Построить процессы в H-d-диаграмме.
2. Определить параметры, соответствующие состоянию воздуха до и после калорифера.

Таблица 11 – Исходные данные к задаче 9

ЗАДАЧА 10

В сушилке производительностью G_к (по высушенному материалу) высушивается материал от начальной влажности u_н до конечной u_к (считая на общую массу). Температура воздуха, поступающего в калорифер, t₀,, а его точка росы t_р. Процесс теоретической сушки протекает при энтальпии h₂, температура воздуха на выходе из сушилки t₂. Определить расход греющего пара и поверхность нагрева калорифера, если давление (абсолютное) греющего пара Р_абс и влажность 5%, а коэффициент теплопередачи в калорифере k. Сумма всех потерь теплоты составляет 15% от расхода теплоты в теоретической сушилке. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 12.

Указания к решению задачи 10

1. Построить процессы в H-d-диаграмме.
2. Определить параметры, соответствующие состоянию воздуха до и после калорифера.

Таблица 12 – Исходные данные к задаче 10

Литература

1. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – 14-е изд., стереотип., перепечатка с издания 1987 г. – М. : Альянс, 2007. – 575 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г.Касаткин. – 12-е изд., стереотип., доработ., препечатка с 9-го изд. 1973 г. – М. : Альянс, 2005. – 750 с.
3. Процессы и аппараты пищевых производств: учебник для вузов / Ю.М. Плаксин, Н.Н. Малахов, В.А. Ларин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 2006. – 760 с.
4. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Химия, 1991. – 493 с.
5. Процессы и аппараты пищевых производств (теория и расчеты): учебное пособие / Ю.В. Красовицкий, Н.С. Родионова, А.В. Логинов. – Воронеж: Воронежская государственная технологическая академия, 2004. – 307 с.
6. Процессы и аппараты химической технологии. В 2-х Ч.: учебник для вузов / Ю.И. Дытнерский. – М. : Химия, 1995.
7. Процессы и аппараты пищевых производств: учебник для вузов / В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1985. – 510 с.
8. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М.Гребенюк, Н.С Михеева, Ю.П. Грачев и др. – М.: Агропромиздат, 1987. – 304 с.
9. Основы проектирования процессов и аппаратов пищевых производств: учебное пособие / И.В. Стахеев. – М. : Вышэйшая школа, 1972. – 301 с.
10. Методы расчетов процессов и аппаратов пищевых производств: учебное пособие / Н.Е. Федоров. – М.: Пищевая промышленность, 1966. – 292 с.
11. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие / И.Л. Иоффе. – Л. : Химия, 1991. – 352 с.
12. Процессы и аппараты пищевой технологии: учебник для вузов / Г.Д. Кавецкий, Б.В.Васильев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 2000. – 552 с.
13. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке пищевых продуктов / В.Е. Кулакова, А.Н. Богатырев. – М.: Агропромиздат, 1987. – 236 с.
14. Теплофизические характеристики пищевых продуктов / А.С. Гинзбург, МЛ. Громов, Г.И. Красовская. – М.: Пищевая промышленность, 1982. – 288 с.
15. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов / Н.А. Чубик, А.М. Маслов. – М.: Пищевая промышленность, 1970. – 184 с.