Технологии.
Кинетические закономерности основных процессов пищевой
Без знания кинетических закономерностей процессов не предоставляется возможным рассчитать основные размеры аппаратов.
Кинетические закономерности гидромеханических, тепловых, массообменных и химических процессов могут быть сформулированы в виде общего закона: скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.
Назвав величину, обратную сопротивлению, коэффициентом скорости, запишем основные кинетические условия уравнения.
Для движения потока материалов через аппарат:
(1)
где: - объем протекающей жидкости;
- площадь сечения аппарата,
- время;
- коэфф. скорости процесса,
- перепад давления в аппарате,
-сила сопротивления среды.
Для движения (переноса) тепла:
(2)
где: - количество переданного тепла,
- поверхность теплообмена,
- коэфф. Теплопередачи,
- средняя разность температуры между обменивающимися теплом материалами,
- сила сопротивления среды.
Для переноса вещества из одной фазы в другую:
(3)
где: - кол-во вещества перенесенного из одной фазы в другую,
-поверхность контакта фаз,
- время;
- коэфф. массопередачи,
-разность между равновесной и рабочей концентрациями веществ фазах,
- сила сопротивления среды.
Для химических превращений:
(4)
где: - кол-во прореагировавшего в химическом процессе вещества,
—реактора,
- время;
- коэфф. скорости химического процесса,
-движущая сила процесса, которая является функцией концентрации реагирующих веществ.
Анализ процессов и расчет аппаратов проводят в определенной последовательности. Сначала, исходя из законов гидродинамики или термодинамики, выявляют условия равновесия и определяют направление протекания процесса. По данным о равновесии устанавливают начальные и конечные значения параметров процессов.
На основании закона сохранения энергии составляют материальный баланс:
(5)
где: - кол-во исходных материалов,
- кол-во конечных продуктов.
Далее определяют тепловой эффект процесса и, исходя из закона сохранения энергии, составляю тепловой баланс:
(6)
где: - тепло поступающее в аппарат с исходными материалами,
- тепловой эффект процесса,
- тепло уходящее из аппарата с конечными продуктами,
- потери тепла в окружающую среду.
По величинам характеризующим рабочие и равновесные параметры, определяют движущую сил процесса.
На основании законов кинетики (гидромеханики, теплопередачи, массопередачи, скорости протекания химических реакций) находят коэфф. скорости процесса.
По полученным данным определяют основной размер аппарата: ёмкость, площадь поперечного сечения, поверхность нагрева, поверхность фазового контакта и т д Для этого используют общее соотношение:
(7)
где: - основной размер аппарата,
- кол-во материала, перерабатываемого в единицу времени,
—движущая сила процесса,
- коэфф. скорости процесса.
Движущая сила и коэфф. скорости процесса являются основными величинами при определении размеров аппаратов.