Процессы и аппараты пищевых производств 2 (стр. 1 из 2)
Контрольная работа №1 по
Процессам и аппаратам пищевых производств
Студента 3 курса ФБО ВГТА (г. Калуга)
Специальность 260601
Картанова Андрея Игоревича
Шифр 09-741
Задача № 1.
Определить необходимую длину песколовки шириной b для осаждения из промышленных стоков примесей минерального и органического происхождения, если в ней осветляется V сточных вод, их температура t , минимальный размер улавливаемых частиц d , плотность частиц rт . Скорость движения стоков в песколовке v . Действительную скорость осаждения принять вдвое меньше теоретической. Описать методы интенсификации процесса осаждения.
Значения V , b и v принять по предпоследней цифре шифра:
| Предпоследняя цифра шифра | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| V.102, м3/с | 1,0 | 1,4 | 1,8 | 2,2 | 2,6 | 3,0 | 3,4 | 3,8 | 4,0 | 4,4 |
| B , м | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 |
| v , м/с | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 |
Значения t , d и rт принять по последней цифре шифра:
| Последняя цифра шифра | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| t ,0С | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 |
| d.106, м | 75 | 72 | 70 | 65 | 60 | 55 | 50 | 45 | 40 | 35 |
| rт , кг/м3 | 1550 | 1600 | 2120 | 1800 | 1750 | 1700 | 2230 | 2350 | 2700 | 1900 |
Решение задачи
Воспользуемся уравнением расхода
, где b.h –площадь поперечного сечения потока. Тогда 
.Здесь v - скорость движения жидкости в песколовке
b -ширина песколовки
V – расход жидкости
мОпределим физические свойства жидкости для t=14оС
ρс=1000 кг/м3, μс=1,31.10-3 Па.с (приложение 1)
Рассчитаем число Архимеда
, 
,следовательно, режим осаждения ламинарный. Для расчета скорости осаждения воспользуемся формулой Стокса
, 
м/с.Найдем действительную скорость осаждения частиц
м/с.Находим время пребывания частиц в песколовке
cНайдем длину песколовки
l=v.τ=1,4.5,72=8 м.
Рассмотрим способыинтенсификации процесса осаждения.
Для ускорения процесса необходимо увеличть температуру, так как с повышением температуры согласно формуле Стокса уменьшается вязкость и увеличивается скорость осаждения частиц; а также увеличить размер осаждающихся частиц путем добавления специальных веществ - флокулянтов.
Задача № 2.
Определить продолжительность разделения объема Vсуспензии через 1 м2 фильтра, если при лабораторных исследованиях в подобных условиях с 1 м2 фильтра собрано фильтрата: q1 через t1, q2 через t2,q3 через t3, q4 через t4 после начала фильтрования. Привести схему рамного фильтр-пресса, описать его устройство и работу.
Значение V принять по предпоследней цифре шифра.
| Предпоследняя цифра шрифта | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| V× 103, м3 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 21 | 19 |
Соответствующие значения tи q принять по последней цифре шифра.
| Последняя цифра шрифта | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| q1 × 103, м3/м2 | 7,5 | 4,6 | 4,6 | 7,6 | 4,6 | 7,6 | 2,3 | 3,6 | 3,7 | 4,6 |
| t1,с | 47 | 53 | 40 | 59 | 54 | 92 | 15 | 40 | 30 | 20 |
| q2 × 103, м3/м2 | 13,7 | 16,8 | 13,7 | 23,0 | 13,7 | 13,6 | 7,1 | 15,1 | 15,0 | 16,8 |
| t2,с | 115 | 195 | 175 | 290 | 190 | 189 | 78 | 115 | 135 | 160 |
| q3 × 103, м3/м2 | 23,0 | 23,0 | 19,8 | 29,2 | 19,8 | 23,0 | 15,1 | 20,9 | 20,9 | 26,2 |
| t3,с | 281 | 320 | 320 | 405 | 300 | 385 | 152 | 205 | 240 | 360 |
| q4 × 103, м3/м2 | 29,2 | 29,2 | 26,2 | 35,3 | 26,2 | 29,2 | 21,0 | 26,9 | 26,9 | 32,2 |
| t4,с | 448 | 470 | 500 | 600 | 455 | 559 | 277 | 315 | 365 | 540 |
решения задачи
Определение констант процесса фильтрования выполним по традиционной методике .
Из графика
м2/с,K – константа, учитывающая режим процесса фильтрования и физико-химические свойства осадка и жидкости, м2/с;
С – константа, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрованной перегородки, м3/м2.
Решим основное уравнение процесса фильтрования при постоянном перепаде давления
при найденных значениях констант К и С.Найдем приращения удельных объемов фильтрата Dq1, Dq2, Dq3, Dq4 и приращения времени отбора известных объемов фильтрата Dt1, Dt2,Dt3, Dt4:
Dq1 = q1 = 4,6 × 10-3 м3/м2;
Dq2 = q2 – q1 = (16,8 – 4,6) × 10-3 = 12,2 × 10-3 м3/м2;
Dq3 = q3- q2 = (23-16,8) × 10-3 = 6,2 × 10-3 м3/м2;
Dq4 = q4- q3 = (29,2 – 23) × 10-3 = 6,2 × 10-3 м3/м2
и
Dt1 = t1 = 53 с;
Dt2 = t2 - t1 = 195 – 53 = 142 с;
Dt3 = t3 - t2 = 320 – 195 = 125 с;
Dt4 = t4 - t3 = 470 – 320 = 150 с.
Для построения графической зависимости
вычислим отношения 
: 
; 
.Строим график зависимости
(рисунок 1). 
, тогда 
, 
, отсюда 
м3/м2, 
м3/м2.Т.к. удельная производительность не может быть отрицательной, то q = q1 = 1,86 × 10-4 м3/м2.
При постоянной движущей силе процесса фильтрования объем фильтрата V, проходящий через 1 м2 фильтрованной поверхности за время t и время процесса фильтрования связаны уравнением
.Подставив в него найденные константы процесса фильтрования К и С, определим продолжительность процесса фильтрования
с = = 2 мин 9 с.Фильтр-пресс состоит из ряда чередующихся друг с другом плит и полых рам. Между рамами и плитами помещают фильтровальный пористый материал, пропускающий жидкость (фильтрат) и задерживающий твердые частицы, образующие на его поверхности осадок. После заполнения пространства рамы осадком фильтр разбирают, осадок удаляют, заменяют фильтровальный материал и вновь плотно сжимают плиты с рамами.