Насыпная плотность и удельная теплоёмкость

Наименование продукта	Насыпная плотность, кг/м3	Удельная теплоёмкость, кДж/(кг·град)
Горох целый	750÷ 800	1, 84
Груши	350÷ 600	3, 6÷ 3, 81
Картофель	640÷ 750	3, 43÷ 3, 68
Крахмал картофельный	630÷ 700	1, 14÷ 1, 88
Крахмал кукурузный	540÷ 650	1, 14÷ 1, 88
Крупа гречневая	580÷ 710	2, 43÷ 2, 81
Крупа овсяная	500÷ 580	1, 67
Крупа пшеничная	730÷ 850	1, 38÷ 1, 88
Крупа пшенная		1, 84
Крупа рисовая	600÷ 800	1, 76÷ 1, 84
Кукуруза в зерне	600÷ 820	1, 59÷ 2, 22
Макароны (без утряски)	305÷ 461	1, 84
Масло кукурузное	920÷ 928	2, 01
Масло подсолнечное	925÷ 927	1, 93
Молоко сгущенное без сахара		1, 94÷ 3, 15
Молоко сухое	600÷ 659	1, 93÷ 2, 04
Молоко цельное	1029÷ 1032	3, 85
Морковь	550÷ 650	3, 14÷ 3, 94
Мука кукурузная		1, 67÷ 1, 88
Мука пшеничная в/с	500÷ 520	1, 67÷ 1, 88

Окончание табл. 1.2

Мука пшеничная 1 сорт		1, 67÷ 1, 88
Мука ржаная		1, 67÷ 1, 88
Патока крахмальная		2, 6
Сахар-песок	720÷ 900	0, 71÷ 1, 26
Сахар-рафинад		1, 36
Свекла	600÷ 780	3, 35÷ 3, 9
Соль пищевая		0, 92÷ 1, 34
Томаты		4, 02÷ 4, 05
Томатопродукты при содержании сухих веществ
5 %	1020, 4	4, 049
9 %	1037, 4	3, 938
12 %	1050, 2	3, 856
18 %	1072, 3	3, 689
30 %	1126, 6	3, 357
Фасоль	750÷ 770	3, 68
Вода	1000, 0	4, 19

 

Таблица 1.3

Теплофизические характеристики некоторых материалов

Наименование материала	Плотность, кг/м3	Удельная теплоёмкость кДж/(кг·град)	Теплопроводность, кВт/(м ·град)
Алюминий	2630÷ 2800	0, 88÷ 0, 92	0, 21÷ 0, 23
Бронза	8800÷ 9100	0, 38	0, 04÷ 0, 112
Медь	8300÷ 8900	0, 39÷ 0, 394	0, 35÷ 0, 465
Латунь	8500÷ 8600	0, 38÷ 0, 39	0, 098÷ 0, 116
Сталь	7700÷ 7950	0, 46÷ 0, 5	0, 018÷ 0, 029
Стекло	2400÷ 2800	0, 67÷ 0, 835	(58÷ 93)·10-5
Чугун	7220÷ 7250	0, 4÷ 0, 54	0, 025÷ 0, 05

 

1. Практические занятия и варианты выполнения

Расчётных заданий

Абсорбция

Процесс селективного поглощения газов или паров жидкими поглотителями (абсорбентами) называется абсорбцией. При абсорбции вещество переходит из газовой или паровой фазы в жидкую. Абсорбентом в технологии общественного питания служат вода или ее растворы. Процесс насыщения минеральной воды и других многочисленных напитков диоксидом углерода, в специальной технологии, называемой сатурацией, в действительности является классическим примером процесса абсорбции.

Процесс абсорбции проводят в абсорберах разных видов: с механическим перемешиванием, поверхностных, распылительных, пленочных, барботажных.

 

Пример расчета абсорбера для поглощения паров

Этилового спирта

Определить диаметр и высоту абсорбера, заполненного кольцами Рашига размером 25´ 25´ 3 мм, с удельной поверхностью σ = 204 м²/м³, который предназначен для поглощения паров этилового спирта из воздуха.

Расход орошающей воды L = 2500 кг/г, = 20⁰ С. Начальная концентрация С₂Н₅ОН в смеси с воздухом у_н = 0, 05 объёмных долей. Чистого воздуха в этой смеси 1500 м³/час. Степень поглощения С₂Н₅ОН С_п = 97 %. Уравнение линии равновесия у_р = 1, 68·х. Скорость газа в абсорбере = 1, 2 м/с. Коэффициент массопередачи К_у = 0, 6 кмоль С₂Н₅ОН /(м²·час на 1 кмоль воздуха). Начальная концентрация С₂Н₅ОН в жидкости Х_н = 0. Аппарат противоточный.

1. Определение количества поглощаемого С₂Н₅ОН

а) определяем расход смеси С₂Н₅ОН + воздух

 

= 0, 05 следовательно, концентрация воздуха в смеси 0, 95 объёмных долей

1500 м³/г воздуха – 0, 95

х м³/г смеси – 1

 

х = 1500 ·1: 0, 95 = 1578, 9 м³/час; (22)

 

б) так как, 1 кмоль любого газа занимает объём 22, 4 м³, то расход смеси

G = х/22, 4 = 1578, 9/22, 4 = 70, 489 кмоль/час; (23)

 

в) количество поглощаемого С₂Н₅ОН

 

М = G · У_н· С_п = 70, 489 · 0, 05 · 0, 97 = 3, 42 кмоль/час. (24)

 

2. Конечная концентрация спирта в воде на выходе из абсорбера:

Х_к = М /(L/ ) = 3, 42/(2500/18) = 0, 0246 , (25)

 

где – молекулярная масса воды.

3. Начальная и конечная концентрации С₂Н₅ОН в воздухе (у_н, у_к)

а) количество кмолей воздуха:

 

1500/22, 4 = 66, 964 кмоль/час; (26)

 

б) количество кмолей С₂Н₅ОН в смеси на входе в абсорбер:

 

х· у_н/ 22, 4 = 1578, 90, 05 / 22, 4 = 3, 524 кмоль/час; (27)

 

в) начальная концентрация спирта в воздухе:

 

у_н = 3, 524 / 66, 964 = 52, 63 ·10 ^-3 кмоль С₂Н₅ОН/ кмоль воздуха; (28)

 

г) количество кмолей С₂Н₅ОН на выходе из абсорбера:

 

степень поглощений С₂Н₂ОН = 97 %, конечное содержание С₂Н₂ОН в воздухе 3 % (0, 03 объёмных долей), поэтому

 

3, 524 0, 03 = 0, 106 ; (29)

 

д) конечная концентрация спирта в воздухе:

 

у_к = 0, 106 / 66, 964 = 1, 58·10 ^-3 кмоль. (30)

 

3. Определение средней движущей силы:

 

(31)

 

a) Число единиц переноса: (32)

из условий у_р = 1, 68·Х, у_н·р = 1, 68· Х_к = 1, 680, 0246 = 0, 0413;

 

у_к·р = 1, 68 ·Х_н = 0, т. к. Х_н = 0;

= 1/(52, 63 – 41, 3)·10^-3 = 88, 5; (33)

 

= 1/(1, 58·10^-3 – 0) = 632, 9; (34)

 

тогда число единиц переноса:

 

; (35)

 

б) средняя движущая сила:

 

= 2, 77 ·10^-3 = 0, 003. (36)

 

4. Площадь поверхности массопередачи:

 

м². (37)

 

6. Объём слоя насадки:

 

. (38)

 

7. Площадь поперечного сечения абсорбера:

 

, м², (39)

где ρ _г – плотность воздуха при t = 20⁰ С.

При Т = 273⁰ К 29 кг воздуха содержатся в 22, 4 м³, отсюда:

 

кг/м³,

 

S = м².

 

8. Диаметр абсорбера:

 

(40)

 

9. Высота слоя насадки:

 

Н = м. (41)

 

Варианты расчётных заданий

Произвести расчёт абсорбера для поглощения паров этилового спирта из воздуха.

Таблица 2.1

Варианты расчетных заданий

Производительность по чистому воздуху, м3/г	Начальное содержание С2Н5ОН в смеси, (в долях)	Степень поглощения С2Н5ОН, (%)
	0, 06
	0, 08
	0, 065
	0, 09
	0, 095

 

Адсорбция

Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из смеси газов, паров или жидких растворов поверхностью твердого вещества – адсорбента. Процесс адсорбции подобно процессу абсорбции избирателен, т. е. из смеси поглощаются только определенные компоненты. Как и при абсорбции, поглощенное вещество может быть выделено из адсорбента, например при нагревании. Этот процесс регенерации абсорбента называют десорбцией. Процессы абсорбции и адсорбции внешне похожи. Разница между ними заключается в том, что в одном случае вещество поглощается всем объемом жидкости, а в другом – только поверхностью поглотителя – адсорбента.

В пищевой промышленности адсорбция сопровождает технологию очистки водно-спиртовых смесей в ликероводочных производствах, при очистки и стабилизации вин, соков и других напитков, а также технологию обесцвечивания сахарных сиропов перед кристаллизацией.

Процесс адсорбции проводят в адсорберах с неподвижным слоем адсорбента, с подвижным слоем адсорбента, с кипящим слоем адсорбента. После использования адсорбционной способности адсорбента, проводят его регенерацию. В качестве адсорбентов применяют активированный уголь, силикагели (получают обезвоживанием геля кремниевой кислоты), цеолиты (пористые водные алюмосиликаты катионов элементов первой и второй групп периодической системы элементов), иониты, в качестве естественных адсорбентов для осветления вин используют мелкодисперсные глины: бентонит, диатомит, с этой же целью применяют рыбий клей (желатин) и другие вещества.

 

Пример расчета процесса адсорбции

Определить высоту слоя активного угля и диаметр адсорбера для поглощений паров бензина из паровоздушной смеси, если расход смеси G = 3000 м³/г, начальная концентрация бензина у_н = 0, 02 кг/м³, скорость паровоздушной смеси, отнесённой к полному сечению адсорбера V₀ = 0, 2 м/с. Динамическая ёмкость угля по бензину х_к = 0, 08 кг/кг, начальное содержание х_н = 0, 006 кг/кг, насыпная плотность угля r_н = 600 кг/м³. Продолжительность адсорбции 1, 5 часа.

1) Количество адсорбента для адсорбции бензина:

 

кг, (42)

 

где G – расход смеси, м³/г;

τ – продолжительность процесса адсорбции, час.

2) Диаметр адсорбера:

Д = м. (43)

 

3) Высота слоя адсорбента:

м. (44)

Варианты расчётных заданий

Адсорбционная очистка сортировки (водно-спиртовой смеси).

 

Таблица 2.2

Варианты расчетных заданий

Производительность, л/час смеси	Начальное содержание примесей, % масс	Конечное содержание примесей, % масс
	1, 5	0, 03
	1, 6	0, 04
	1, 3	0, 05

Адсорбционная очистка сахарного сиропа

200 кг/ч	1, 2	0, 1
300 кг/ч	1, 5	0, 3
400 кг/ч	1, 3	0, 2

Ректификация

Высокой степени разделения жидкой смеси на компоненты можно добиться при многократной перегонке – ректификации. Процессы ректификации осуществляются на ректификационных колоннах, как правило, непрерывного действия.

 

Пример расчета ректификационной колонны

Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия для разделения смеси этиловый спирт-вода, если количество поступающего на ректификацию раствора G_f = 800 кг/час, содержание этилового спирта в растворе a_f = 20 % масс, содержание этилового спирта в дистилляте a_d = 91 % масс. Содержание этилового спирта в кубовом остатке a_w = 2, 6 % масс. Коэффициент избытка флегмы σ = 1, 3. Коэффициент полезного действия колонны η = 0, 5. Скорость движения пара в колонне υ _p = 1, 11 м/с. Расстояние между тарелками h = 200мм. Ректификация проводится при атмосферном давлении. Средняя температура пара в колонне t_ср = 87 °C.

Определить: 1) количество дистиллята G_d и кубового остатка G_w.

2) количество тарелок n_д, высоту колонны H, диаметр колонны D_k.

3) расход греющего пара D.

 

 

Таблица 2.3

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Внутренняя (полная) удельная поверхностная энергия
2. Направление, величина и плотность тока. Электродвижущая сила (ЭДС), электрический потенциал и напряжение.
3. Определение максимально часовых и среднечасовых расходов тепла на отопление и вентиляцию зданий по укрупненным показателям. Удельная тепловая характеристика здания и её определение.
4. Первая плотность: Царство минералов
5. Плотность распределения вероятностей двумерной случайной величины и ее свойства
6. Плотность распределения и ее свойства
7. Пониженная или повышенная плотность электролита
8. РАСЧЕТНАЯ ПЛОТНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ЖИЛОГО РАЙОНА И МИКРОРАЙОНА
9. Седьмая плотность: Сверхдуша
10. Средняя молярная теплоёмкость заряда в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов
11. Теплоемкость газов. Виды теплоемкостей.