Процессы и аппараты масложирового производства

6419

процессы и аппараты масложирового  производства

Оглавление

18. Изложите классификацию и виды производства трубопроводов

Трубопроводы классифицируют по роду транспортируемого вещества, материалу труб, рабочим параметром, степени агрессивности среды, месту расположения, категориям и группам.

Трубы классифицируют по методу производства. Для изготовления изделий из черных металлов применяют 4 основных способа:

• прокатка;
• прессование;
• литье;
• сварка.

Cварные трубы, по методу производства подразделяются на два вида:

-холоднодеформированные;

- электросварные.

 Бесшовные трубы стальные в зависимости от способа изготовления бывают:

 --холоднокатаными;

- горячекатаными.

Для изготовления полимерных труб, используются трубные линии. Трубные линии различаются на несколько видов в зависимости от производимых ими труб:

• оборудование для полиэтиленовых труб;
• оборудование для производства труб ПВХ;
• оборудование для производства РР – R труб.

30. Опишите оборудование для отстаивания и осаждения, его устройство и принцип работы

Отстаивание  - разделение жидкой грубодисперсной системы (суспензии, эмульсии) на составляющие её фазы под действием силы тяжести. В процессе отстаивания частицы (капли) дисперсной фазы выпадают из жидкой дисперсионной среды в осадок или всплывают к поверхности. Отстаивание как технологический приём используют для выделения вещества или очистки жидкости от механических примесей. Эффективность отстаивания возрастает с увеличением разницы в плотностях разделяемых фаз и крупности частиц дисперсной фазы. При отстаивании в системе не должно быть интенсивного перемешивания, сильных конвекционных потоков, а также явных признаков структурообразования, препятствующих седиментации.

Горизонтальные  отстойники. Они представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два и более одновременно работающих отделения (рис. 1). Вода движется с одного конца отстойника к другому.

Рисунок 1. – Горизонтальный отстойник

1- входной поток; 2 – отстойная  камера; 3 – выходной лоток; 4 - приямок

Глубина отстойников равна  Н = 1,5-4 м, длина 8-12 м, а ширина коридора 3-6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м³/сут. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

Вертикальные  отстойники. Схема вертикального отстойника показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Вертикальный отстойник

1 – цилиндрическая часть; 2 –  центральная труба; 3 – желоб; 4 –  коническая часть 

Отстойник представляет собой цилиндрический (или квадратный в плане) резервуар с коническим днищем. Сточную воду подводят по центральной трубе. После поступления внутрь отстойника вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения и предотвращения образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Таким образом, осаждение происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,5-0,6 м/с. Высота зоны осаждения – 4 - 5 м. Каждая частица движется с водой вверх со скоростью v и под действием силы тяжести вниз w_ос. Поэтому различные частицы будут занимать различное положение в отстойнике. При w_ос > v будут быстро оседать, при w_ос < v – уноситься вверх. Эффективность осаждения вертикальных отстойников ниже на 10 – 20 %, чем в горизонтальных.

Также применяются:

Радиальные  отстойники. Они представляют собой круглые в плане резервуары. Вода в них движется от центра к периферии. При этом минимальная скорость наблюдается у периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м³/сут. Глубина проточной части отстойника – 1,5 - 5 м, а отношение диаметра к глубине от 6 до 30. Обычно используют отстойники диаметром 16 - 60 м. Эффективность их осаждения составляет 60 %.

Повысить эффективность  отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения, увеличив размеры  частиц коагуляцией (объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударениях) и флокуляцией (вид коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде, образуют рыхлые хлопьевидные скопления, т. н. флоккулы, происходит под влиянием специально добавляемых веществ – флокулянтов) или уменьшив вязкость сточной воды путем нагревания. Кроме того, можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в топком слое жидкости. В последнем случае используют трубчатые и пластинчатые отстойники. При малой глубине отстаивания процесс протекает за короткое время (4-10 мин), что позволяет уменьшить размеры отстойников.

Трубчатые отстойники. Рабочими элементами трубчатых отстойников являются трубки диаметром 25 - 50 мм и длиной 0,6 - 1 м. Трубки можно устанавливать с малым (до 5°) и большим (45-60°) наклоном. Трубчатый отстойник с небольшим наклоном работает периодически. Сначала проводят отстаивание, затем промывку трубок от осадка. Для успешного проведения процесса необходимо равномерное распределение воды по трубкам и ламинарный режим движения. Такие отстойники используют для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных частиц при расходах 100 - 10000 м³/сут. Гидравлическая нагрузка у отстойников 6 - 10 м³/ч на 1 м² входного сечения трубок. Эффективность очистки 80 - 83 %.

Пластинчатые  отстойники. Они имеют в корпусе ряд параллельно установленных наклонных пластин. Вода движется между пластинами, а осадок сползает вниз в шламоприемник. Могут быть прямоточные отстойники, в которых направление движения воды и осадка совпадают; противоточные – вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно движению осадка. Наиболее распространены противоточные отстойники.

Современные технологии практически не применяют отстойники. Вместо них применяются более  компактные гидроциклоны и центрифуги.

Осаждение - выделение в виде твердого осадка из раствора одного или нескольких компонентов. Для этого создают условия, когда система из исходного устойчивого состояния переходит в неустойчивое и в ней происходит образование твердой фазы.

Осаждения твердой фазы из растворов можно добиться различными способами: понижением температуры насыщенного раствора, удалением растворителя выпариванием, изменением кислотности среды, состава растворителя, например добавлением к полярному растворителю (воде) менее полярного. Широко применяют для осаждения различные химические реагенты-осадители, взаимодействующие с выделяемыми элементами с образованием малорастворимых соединений, которые выпадают в осадок.

Необходимым условием осаждения является существование разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Скорость осаждения зависит от физ. свойств дисперсной и дисперсионной фаз, концентрации дисперсной фазы, температуры.

В промышленности осаждение осуществляют с помощью отстойников (иногда наз. также сгустителями или осветлителями), которые бывают периодического и непрерывного действия. Продолжительность т пребывания суспензии в отстойнике должна быть равна или больше времени осаждения частицы. Процессы осаждения различаются в зависимости от конструкции отстойника и характера обрабатываемой жидкости.

По направлению движения потока суспензии отстойники делятся на радиальные, горизонтальные, вертикальные и наклонные, или тонкослойные.

В радиальных отстойниках суспензия подается в центр аппарата и движется к периферии.

В горизонтальных - загружается с одного конца аппарата и передвигается вдоль него.

В вертикальных - подается снизу и поднимается вверх, причем скорость восходящего потока должна быть меньше скорости оседания твердых частиц (иногда для ускорения осаждение исходную смесь подают под слой сгущающегося осадка).

В наклонных - осаждение осуществляется в пакетах пластин (труб), с наклоном 45-60°.

На рис. 3 приведена схема горизонтального отстойника для выделения оседающих и всплывающих примесей. Он представляет собой прямоугольный железобетонный проточный резервуар. Сточные воды через камеру 1 распределяются по четырем секциям. Механизм для сгребания осадка представляет собой транспортер 4 со скребками, работающий по типу эскалатора. В конце отстойной части расположен лоток для приема осветленной воды. Добавляемый для очистки воды "активный" ил с бактериями (уничтожающими орг. примеси) задерживается в спец. отстойниках-иловых колодцах 2. По сравнению с круглыми, прямоугольные горизонтальные отстойники занимают меньшую площадь и быстрее удаляют осадок.

Рис. 3. Горизонтальный отстойник: 1 распределительная камера; 2 иловые колодцы; 3 электропривод; 4 скребковые транспортеры; 5 отводящие трубопроводы.

Осветлители. Их применяют для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют, в частности, осветлители со взвешенным слоем осадка, через который пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтом. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.

Принципиальная схема  осветлителя показана на рисунке 4. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока – сечение I-I. Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная сода поступает в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку.

Рисунок 1.8 – Блок осветлителя

1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель

Образование и уплотнение осадка в осадкоуплотнителе происходит в условиях непрерывного поступления взвеси. При этом протекают следующие процессы: 1) стесненное осаждение частиц, образование сплошной пространственной структуры из этих частиц с постепенным уменьшением ее объема в результате сжатия пустот между частицами: 2) уплотнение хлопьевидных частиц осадка, сопровождающееся удалением воды, заключенной в ячейках хлопьев; 3) сжатие хлопьев. Третий процесс протекает медленнее двух других и поэтому лимитирует процесс уплотнения осадка в целом.

Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются по следующим признакам:

1) по форме рабочей  камеры;

2) по наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка;

3) по способу удаления  избыточного осадка;

4) по конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей.

51. Объясните сущность процесса нагревания

Нагревание – тепловой процесс повышения температуры материалов путем подвода к ним теплоты. Тепловые процессы представляют собой переход тепла от одного теплоносителя к другому и подчиняются основному уравнению теплопередачи:

где Q – расход тепла от первого теплоносителя ко второму, Вт; К – коэффициент теплопередачи, Вт/м²K; F – поверхность теплопередачи, м²; – средняя разность температур между теплоносителями, К.

В пищевой технологии широко распространены методы нагревания горячей водой  или другими жидкостями, насыщенным паром, топочными газами и электротоком. Рассмотрим сущность этих процессов.

Нагревание  горячими жидкостями:

Чаще применяется циркуляционный способ обогрева (рис.1), где находящаяся  в замкнутом пространстве нагревающая  жидкость циркулирует между печью  или другим аппаратом, где он нагревается, и теплообменником, в котором  он отдает полученное в первом аппарате тепло. Таким образом, нагревающий элемент не расходуется, а служит переносчиком тепла от печи к теплообменнику.

Рис.1. Схема циркуляционного  обогрева жидкостью

Циркуляция может быть естественной или принудительной.

Естественная (а) происходит за счет разности плотностей: нагретый охлаждающий агент вследствие меньшей плотности поднимается вверх и поступает в теплообменник, где он охлаждается, и затем снова возвращается в печь. Для обеспечения циркуляции теплообменник должен быть выше печи на 4-5 м.

Принудительная (б) происходит за счет насоса, нет необходимости в подъеме аппарата, более высокая скорость циркуляции, что ведет к повышению коэффициента теплоотдачи.

Нагревание  паром

Часто используемый способ, нагрев происходит до температур до 150-170⁰С. Преимущества водяного пара: высокий коэффициент теплоотдачи; большое количество тепла, выделяемое при конденсации единицей количества пара; равномерность обогрева и его легкое регулирование.

Обычно применяется насыщенный пар небольшого давления (до 6-10 ата), иногда перегретый на 20-30 ⁰С. Различают нагрев острым и глухим паром.

При обогреве острым паром, его вводят непосредственно в нагреваемую  жидкость, и образующийся конденсат  смешивается с нею. Ввод пара производится через барботер (труба, снабженная большим количеством отверстий для выпуска воздуха, расположенная ниже уровня жидкости). В тех случаях, когда разбавление жидкости или ее смешение с водой недопустимо, обогрев острым паром непригоден.

При обогреве глухим паром обогреваемая жидкость не соприкасается с паром, а отделена от него стенкой, через которую передается тепло. Данный способ наиболее распространен. При обогреве глухим паром необходимо, чтобы он полностью сконденсировался в аппарате.

Нагревание  горячими газами

Применяют для нагревания до высоких температур (от 400 до 700-1000 ⁰С). Схема обогрева газами показана на рис. 2.

Рис.2. Схема обогрева топочными газами.

Из топки 1 газы поступают в камеру смешения 2, в которую подается воздух для разбавления газов и снижения их температуры. Регулированием подачи воздуха в камеру смешения устанавливается необходимая температура газов перед обогреваемым аппаратом. Пройдя обогреваемый аппарат 3, где они, охлаждаясь, отдают тепло, газы дымососом 4 отсасываются и скидываются в атмосферу. 

Недостатки способа: низкий коэффициент теплоотдачи; малая теплоемкость газов, что вызывает необходимость пропуска значительных объемов газов; неравномерный обогрев; трудность регулирования обогрева. 

Вследствие большого объема и высокой  температуры газов транспортировка их затруднена и сопряжена с потерями тепла, поэтому топки для получения газов располагают вблизи от обогреваемого аппарата.

Нагревание электрическим током

Производится пропусканием тока через  нагреваемое тело или его пропусканием через специальные нагревательные элементы, от которых тепло передается нагреваемому телу путем лучеиспускания или конвекции. Чаще применяется второй способ, который осуществляется следующим способом: вокруг обогреваемого аппарата размещают нагревательные элементы (не соприкасающиеся со стенками аппарата), через которые пропускают ток; с наружной стороны нагревательных элементов устраивается кожух, снабженный огнеупорной изоляцией. Этот способ применяется для нагрева до 1000-1100 ⁰С.

Нагревание  индукционными токами

Аппарат окружают обмоткой, через которую пропускается переменный ток. При этом вокруг обмотки образуется переменное магнитное поле, индуцирующее в стенках аппарата электродвижущую силу. В результате чего, в стенках аппарата возникает электрический ток, который прогревает стенки по всей толщине.

Нагревание  токами высокой частоты

Метод основан на том, что при  воздействии на диэлектрик переменного  электрического поля часть энергии  затрачивается на преодоление трения между молекулами диэлектрика и  превращается в тепло, при этом диэлектрик нагревается.

Достоинства: непосредственное выделение  тепла в нагреваемом теле, что  особенно важно для материалов с  низкой теплопроводностью; нагрев всей толщи материала до необходимой  температуры за короткое время.

Литература

1. А.Н. Плановский, В.М. Рамм. Процессы и аппараты химической технологии. Москва, «Госхимиздат», С.844
2. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1991.С.432
3. Липатов М.Н. Процессы и аппараты пищевых производств: Учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 1011 “Технология и организация обществ. питания”.– М.: Экономика, 1987. С.272.
4. Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов /П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерин и др.– Л.: Химия, 1989. С. 560.
5. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. С.328.
6. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985. С. 503..