Энергетический баланс

Материальный баланс.

По закону сохранения массы, масса поступающего вещества S G_Н должна быть равна массе веществ полученных в результате проведения процесса без учета потерь S G_К.

S G_Н = S G_К – материальный баланс

Однако в практических условиях неизбежны необратимые потери вещества, которые должны быть включены в уравнение баланса.

S G_Н = S G_К + S G_П.

S G_П – потери.

Материальный баланс составляется для всего процесса в целом или для отдельных его стадий.

На основе мат. баланса определяется выход конечного продукта.

Составляется на основе сохранения энергии, согласно которому количество энергии введенной в процессе = кол-ву выделившейся энергии.

Частью энергет. бал. является тепловой баланс.

S Q_Н = S Q_К + S Q_П. (расход тепла)

S Q_Н = Q₁ + Q₂ + Q₃.

Q₁ – тепло вводимое с исходным веществом.

Q₂ – тепло подводимое из вне (с теплоносителя).

Q₃ – тепловой эффект физических или химических превращений. Если в результате процесса тепло поглощается, то Q₃ в уравнение входит со знаком минус.

Отводимое тепло S Q_К складывается из тепла, удаляющегося с конечным продуктом и отводимого с теплоносителем.

5. ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ.

Все перечисленные процессы, см. № 1, могут протекать только под действием некоторой движущей силы, которая для гидродинамических процессов определяется разностью давлений. Для тепловых – разностью температур. Для массообменных – разностью концентраций. Можно считать, что результат процесса характеризуется массой вещества (М) перенесенного через поверхность (DF) в единицу времени (t).

М = к · А · DF · t,

где: к – коэф. пропорциональности, отражает влияние всех неучтенных факторов.

А – интенсивность процесса.

Под интенсивностью процесса понимается результат его отнесенный к единице времени и единице величины (А).

А = М/ к · DF · t

Интенсивность процесса всегда пропорциональна его движущей силе и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Перемешивание сыпучих тел. Аппараты бывают периодического и непрерывного действия, тихоходные и быстроходные. Для тихоходных аппаратов критерий Фруддта.

F_R = J² / (g · R) < 30,

где J - окружная скорость вращения.

R – радиус вращения.

g – ускорение силы тяжести.

Тихоходные смесители бывают лопастные, шнековые, барабанные.

Быстроходные – центробежные и ударные.

Смесители непрерывного действия наиболее прогрессивные.

Перемешивание пластичных тел. Используемые аппараты предназначены для образования однородной массы из массы ингредиентов (мука, сахар, вода, масло), а также для разминания и насыщения массы воздухом и придания ей определенных свойств.

Бывают периодического и непрерывного действия.

11. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ДРОБЛЕНИЯ.

Измельчение осуществляется под действием механических сил или под тепловым воздействием. Если необходимо одновременно с уменьшением размеров частиц придать им определенную форму, то этот процесс называется резанием, если измельчается продукт без сохранения его формы – дробление.

Классификация способов дробления.

1.Дробление при помощи удара.

2.Дробление при помощи раздавливания.

3.Дробление при помощи раскалывания.

4.Дробление при помощи истирания.

5.Дробление при помощи разрыва.

6.Дробление при помощи изгиба.

Выбор способа воздействия определяется размерами кусков и механическ. свойствами продукта.

Степенью измельчения оценивается процесс.

i = D/d

где D, d – диаметр до и после измельчения

Если для кусков шарообразной формы характерный размер диаметр.

Если для кусков кубической формы, то характерный размер – длина ребра.

Если геометрический размер неправильной формы в этом случае находится усредненный размер частиц d_X = ³ Ö l · b · h

Дробление бывает крупное, среднее, мелкое и тонкое.

По основному способу механического воздействия на материал конструкции машин можно разделить на следующие группы:

1.Раскалывающего действия.

2.Раздавливающего действия.

3.Ударного действия.

4.Ударно-истирающего действия.

5.Коллоидные измельчители.

Дробилки работают в открытом и замкнутом циклах.

13. КЛАССИФИКАЦИЯ ДРОБИЛОК, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ.

1. Щековая дробилка. 1) неподвижная щека; 2) подвижная щека; 3) ось. Для крупного и среднего дробления.

2. Конусная дробилка. 1) неподвижный конус; 2) ось, на которой крепится подвижный конус; 3) подвижный конус. Предназначена для крупного измельчения.

3. Вальцовые дробилки. Для среднего, мелкого и тонкого измельчения (зубчатая поверхность).

Два способа сортирования:

1.Ситовое сортирование (грохочение) – механическое разделение на ситах.

2.Гидравлическое сортирование – разделение смеси на классы зерен, обладающих одинаковой скоростью осаждения в воде или в воздухе.

Сита: 1. Пробивные – изготовлены из листов с отверстиями.

2. Проволочные.

3. Шелковые.

Пропускная способность сит оценивается живым сечением j = (So/S) · 100%, где So – площадь отверстий сит, S – площадь всего сита.

j = 50 % - для пробивных сит,

j = 70 % - для плетеных сит.

КПД сит. Предположим, что общее количество исходной смеси Go в кг., допустим, что в этой смеси масса частиц, размер которых меньше отверстия сита D составляет а %, тогда максимально возможное количество прохода составит (Go · а) / 100. В действительности кол-во прошедшей через сита смеси будет меньше, так как часть этих частиц уйдет во фракцию, которая задерживается.

Пусть действительное кол-во прошедшей через сито смеси составит G₁ кг., тогда КПД сит

К = ((G1 · 100) / (G0 · а)) · 100 %

Для сит КПД < 90 %.

16. ТЕОРИЯ ПЛОСКИХ СИТ. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПРИ ПРОСЕИВАНИИ НА ПЛОСКИХ СИТАХ.

Рассмотрим наклонное плоское сито, которое осуществляет колебательные движения.

На частицу, находящуюся на сите, действует сила тяжести G, которая может быть разложена на две составляющие А = G · cos a и B = G · sin a.

Сила А прижимает тело к

поверхности сита, а сила В заставляет двигаться его по наклону. Противодействующей силой силе В является сила трения F = А · f = f G cos a.

Условие, при котором тело не будет скользить по поверхности А > В; G cos a > G sin a. f = tg a; f = tg j.

Следовательно: условие, при котором тело не будет скользить по ситу, следующее: tg j > tg a; j >a.

17. ВИДЫ СУШКИ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Для отвода испаренной влаги из материала используются сушильные агенты: топочные газы, воздух и перегретый пар.

В сушилку поступает влажный материал, который соприкасается с сухим перегретым воздухом. Воздух, соприкасаясь с материалом, нагревает его и за счет отданного тепла происходит испарение влаги с поверхности материала. Влага диффундирует воздух, который не только охлаждается, но и увлажняется и, выходя из сушки, уносит влагу.

Дата добавления: 2015-05-10