A heterogén rendszerek elkülönítése az élelmiszertermelésben
A diszpergált részecskék méretétől - az egyenértékű átmérőtől függően - csak a szuszpenziókat osztályozzák. Az "egyenértékű átmérő" fogalma nagyon feltételes, mivel a keverékben különböző méretű és alakú részecskék vannak.
Az egyenértékű átmérő (m) egy olyan gömb átmérője, amelynek V térfogata egyenlő egy részecske térfogatával,
AZ INHOMOGÉNI RENDSZEREK KÜLÖNBÖZÉSI FOLYAMATOK OSZTÁLYOZÁSA
A heterogén rendszerek szétválasztásának folyamata a hajtóerő formája szerint mechanikai és hidromechanikai jellegű. Az elválasztás rendszerének és módszereinek sokfélesége számos olyan berendezés létrehozásához vezetett, amelyekben a folyamatok eltérőek.
Gravitációs lerakódási folyamatok. Alkalmazva, ahol a rendszer olyan komponensekből áll, amelyek sűrűsége jelentősen eltér. Ezeket a módszereket durva szuszpenziók és bizonyos ipari porok elválasztására használják.
A centrifugális mező használata lehetővé teszi a hajtóerő lényeges növelését. Ebben az esetben a gravitációt egy centrifugális erő váltja fel, amely arányos a részecske forgási sebességével és sugarával. Az eljárást a finom szuszpenziók és a finom szemcséket tartalmazó zavarosság, valamint emulziók szétválasztásának napjaira alkalmazzák.
A gázrendszerek porának elválasztására elektrosztatikus mezőt alkalmaznak, ahol csapadék keletkezik az ionizált gáz részecskéinek kölcsönhatásából.
Szűréssel. A heterogén rendszerek szétválasztásának folyamata
a szûrõ falon való "szitálás" miatt szűrésnek nevezik. Ezeket a folyamatokat folyadék- és gázrendszerek elkülönítésére használják. Hajtóerőként itt a gravitáció használható, például a szuszpenziók szétválasztása a tengelykapcsoló szűrőben. A nyomáskülönbség hatékonyabb kihasználása a szűrőfal különböző oldalain. A szűrést centrifugális mezőben is elvégezhetjük.
Az elválasztási hatás a diszperziós közegtől a kiindulási mennyiségtől elkülönített komponens mennyiségének aránya a keverékben:
A szétválasztott terminológia révén a különböző iparágak szétválasztásának hatása másképp szól. Például, ha értékeli a minősége a ciklonok ez az úgynevezett ciklon hatékonyság szennyvíz - tisztító hatása szeparálásnál tej - mértékű zsírtartalmának csökkenését tej, stb ...
A főbb technológiai folyamatok hatalmas szerepe mellett a heterogén rendszerek szétválasztása biztosítja a környezet védelmét a káros kibocsátásoktól a víz- és a levegőmedencékig. A folyamatosan növekvő szennyvíz- és gáztisztítási igényekhez kapcsolódóan folyamatosan növekszik ezeknek a folyamatoknak a szerepe, amelyek megoldják a környezeti problémákat.
Csapadék a gravitációs területen. A gravitációs csapadékot széles körben alkalmazzák különböző iparágakban a szuszpenziók, emulziók, füstök és porok elválasztására.
Az 5.2. Táblázat néhány magyarázatot igényel. Korábban azt mondtuk, hogy amikor a folyadék átáramlik a csöveken, a lamináris rezsim visszatartódik a Re értékre <2320. Теперь, при осаждении, приводится критическое значение Re <2. Вспомним, что диаметр падающей частицы во много раз меньше диаметра трубы. Философский закон перехода количества в качество здесь демонстрируется еще раз.
Az (5.4) képlet szerinti ülepedési arány kiszámítása csak Re értékével és a mozgás módjának meghatározásával érhető el.
Most helyezze el a kapott woc értéket a Re kritériumba, és ellenőrizze, hogy az eredményt az elfogadott feltételek teljesítik-e. Ha a Re értéke nem megengedett
ebben a módban a számítás megismétlődik, és megpróbál egy másik módot. A számítás megismétlődik, amíg az eredmények nem egyeznek.
A szovjet kutató PV Lyashchenko egy másik, ésszerűbb módszert alkalmazott a lerakódási sebesség kiszámítására.
azaz az ülepítő kapacitása nem függ a magasságától, hanem függ a lerakódás sebességétől és a felszíni területtől, amelyen a részecskék leülepednek. A lerakódási felület növelése érdekében a tervezők többszintű ülepítő tartályokat hoztak létre, amelyekben a készülék térfogata polimer rétegekkel van feltöltve, amelyen üledékréteg képződik.
Feltéve, hogy a felfüggesztést egyenletesen táplálják, hogy az üledékréteg ne zavarja, folyamatosan kihúzható. Ebben az esetben a tartály folyamatosan működik, amíg az alsó része teljesen fel nem tölti az üledéket. A munka elve alapján a tálca és a csatorna ülepítő tartályok. Az ilyen típusú üledéket, amelyet félig folyamatosnak neveznek, cukor finomítókban használják szállítószalag-mosóvizek tisztítására.
A tároló tartályok betonfalakkal és fenékkel ellátott tavak-csatornák formájában készülnek. A tavakat a cukorszezon vége után megtisztítják az üledékről.
Minden gravitációs ülepítő tartály esetében jellemző a szuszpenzió tömeges és tartós tartózkodása a berendezésben. Például, lagúnákban szénsavas juice tisztítás cukorgyárak átmérője 4-5 m és a magassága 4-6,5 m. A tartózkodási idő a Ezekben a berendezésekben lé körülbelül 1,5 órán át. Ez annak köszönhető, hogy alacsony lerakódási arány, amely számos tényezőtől függ, elsősorban a folyadék viszkozitására és a leválasztandó részecskék méretére. Annak érdekében, hogy csökkentsék a viszkozitást, a szuszpenziót melegítjük, majd végül, és a nagyobb részecskeméret vették igénybe a koagulációs - társulása több részecske egyetlen hozzáadásával koagulánsok. Mivel a koaguláns használt vízben oldható sók (elektrolitok), amelyek hidrolizáljuk, és így pelyhes hidrátokat fémoxidok, hogy javítsuk a tapadást a részecskék.
Egy másik módszer a összesítése a finom részecskék mérete flokkuláció - amellett, hogy a szuszpenziót kis mennyiségű anyag, amely adszorbeálódik a felületen a szilárd részecskék a szuszpenzióban vezet, hogy a koaleszcencia egymással.
Ezek a technikák jelentősen növelhetik a lerakódási sebességet.
Csapadék a centrifugális területen. Az inhomogén keverékek szétválasztására szolgáló centrifugális erő alkalmazásával a centrifugák a legelterjedtebbek. A centrifuga fő munkaeleme nagy fordulatszámú forgó dob. Itt csak egy szilárd dobról álló centrifugákról beszélünk, amelynek belső felületén a leválasztható részecskék megmaradnak. Ezeket a centrifugákat "slop" -nak nevezik. Amint a fentiekben látható, a rendszerben a gravitációra ható erő arányának mérése a Froude-kritérium:
A kapott kifejezést általában elkülönítési tényezőnek nevezik. A szétválasztási tényező egy centrifugális mező intenzitása. Azt mutatja, hogy előnyösebb a centrifuga forgási sebességének (forgási sebességének) növelése, nem pedig a forgási sugár. A szétválasztási tényező szerint a centrifugákat általában két csoportra osztják: normál - ha Fr <3000, и ультрацентрифуги (сверхцентрифуги) — Fr> 3000.
A slop centrifugák másik jellemzője a termelékenységi index:
Mivel a szétválasztási tényező a centrifugában és a gravitációs ülepítőben levő lerakódási arányok arányát fejezi ki, a termelékenységi index azt jelzi, hogy a lerakódási felületnek egy ülepítőnek kell lennie, amely egyenlő a centrifuga kapacitásával.
A centrifugális mezőben történő lerakódáshoz a korábban kapott (5.4) (5.5) egyenletek érvényesek, figyelembe véve az új hajtóerőt.
A centrifugális erõ helyettesítését a gravitációs erõ helyett (5.4.) Egy olyan kifejezést kapjuk, amely a centrifugális téren a lerakódási sebesség kiszámítására szolgál:
A centrifugális mezőben a folyamat másik jellemzője a forgó folyadék szabad felületének alakja. Ha a forgatás a függőleges tengely körül történik, akkor ez az alak a forgó paraboloidnak felel meg. Magas forgási sebesség mellett szokásosan feltételezhető, hogy a forgó folyadék réteg henger alakú. Amikor vízszintes tengely körül forog a hidrosztatikus nyomás következtében, a henger alakja torzul a felső réteg vastagságának csökkentésével és az alján levő növelésével.
Centrifugák. Az élelmiszeripar vállalkozásai közül a legelterjedtebb az időszakos akció ülepedési centrifuga (9. Az ilyen centrifuga folyamatos 3 dobja függőleges tengely körül forog. A nehezebb részecskék a dob belső falára telepednek, és réteget képeznek, amelynek vastagságát a dob felső 2 élének hajlítása korlátozza. A tisztított folyadék a 2 élen át illeszkedik az 1 házba, és folyamatosan visszahúzódik. Az iszap kiürül, és a dobot rendszeresen öblítik át egy alsó nyíláson keresztül. Az ilyen centrifugák használnak külön tartalmazó keverékek igen kis mennyiségű szilárd anyagok, például tej vagy más folyékony, hogy eltávolítsuk az esetleges szennyeződések (por, homok és így tovább. N.) a további feldolgozás előtt.
Ábra. 9. A lehúzott centrifugák sémája
A centrifuga munkaciklusa (c) időtartama négy szakaszból áll:
Ebben a ciklusban a tc az a hasznos idő, amely alatt az elválasztás megtörténik. Minden más időszak kiegészítő, ami a formált üledék eltávolításának szükségességéből adódik.
A ciklus hatékonyságát a centrifuga kihasználtsági tényezője alapján becsüljük meg:
A segédmûveletek idõtartama és a ciklus minden egyes esetre kísérletileg kerül meghatározásra.
A fent említett ciklonok mellett egyszerűbb, de kevésbé hatékony ciklonokat használnak.
A ciklonok számításának elmélete bonyolult. A gyakorlatban az empirikus kapcsolatokon alapuló egyszerűsített számításokat alkalmazzák.
Elemzés függőségek fent kapott (5,18) és a (5,19) a leválasztási sebesség egy centrifugális mező azt jelzi, hogy a növekedés a forgás sebessége sokkal gyorsabb a bevonás mértékét növeli, mint a növekedés a sugara. Ez a rendelkezés arra használták, hogy hozzon létre egy ciklon akkumulátort (ábra. 11 d), ahol ahelyett, odnoyu nagy cikiontest 1 integrált több kis ciklonok 3 között elhelyezett válaszfalak 2. Gáz tisztító szállítjuk az 1 házba keresztül
cső 4, ahol az egyes ciklonok között oszlik meg. A kis ciklon (ábra. 11, b) a gáz átmegy felülről közötti térbe a 3 burkolat és az 5 központi cső, ahol a csavar patak gondoskodik speciális csavarral behelyezés 6. A szilárd részecskék eléri a fal a ciklon esik le a tartályba 7, és a tisztított gázt a központi csöveken a test felső részébe kerül.
Az összes ciklon egyszerű kialakítású, és kevesebb tőkeköltséget igényel, mint az ülepítő tartályok vagy szűrők. A ciklonok hátrányainak viszonylag nagy hidraulikus ellenállóképességet és alacsony hatékonyságot kell tulajdonítani, ha 10 mikronnál kisebb részecskéket csapnak be.
Hidrociklonokon. Az ilyen típusú készülékek ugyanazt az elvet alkalmazzák, hogy centrifugális erőt hoznak létre az áramlás elkülönített folyadékrendszereinek forgatásával. A hidrociklon kialakítása kevéssé különbözik a ciklon kialakításától. A fő különbség a rövidített hengeres rész, amely nagy folyadék sűrűséggel és kisebb élő szakaszokkal van összefüggésben nagy áramlások esetén. A hidrociklonok átmérője (125. 600 mm átmérő) szintén jelentősen kisebb. A kezdeti zagyot a készülékbe egy tangenciálisan bevezetett csövön keresztül a ház hengeres kamrájába táplálják, ahol a patak fel van csavarva és lefelé spirálódik. Nehéz szilárd részecskék telepednek a belső kúpos felületre, és lefelé csúsznak, és a tisztított folyadékot a központi csövön keresztül leeresztik.
A szétválasztandó részecskék korlátozó méretének hidrodinamikai számítása és meghatározása a szakirodalomban leírt empirikus összefüggések szerint történik. Ami a közönséges ciklonokat illeti, a hidrociklonban történő elválasztás hatása magasabb, annál kisebb az átmérője. Ezért a céltól függően a hidrociklonok különböző átmérőjűek. Nagy részecskék, például homok D-300 350 mm-es szétválasztására D-100 mm-es szuszpenziók sűrítéséhez a folyadék D = 10 15 mm-es tisztítására. Az utóbbi esetben a nagy teljesítmény elérése érdekében egy bizonyos számú elemet, amely akkumulátoros hidrociklon (multi-hidrociklon) alkotja az akkumulátorciklon típusát a gázok tisztítására, egy akkumulátorban egyesítik.