Оѕтїстік ќазаќстан мемлекеттік фармацевтика академиясы



жүктеу 1.09 Mb.
бет9/10
Дата07.11.2018
өлшемі1.09 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Шашыратқышты мұнаралар.

Көбінесе абсорбция процесін өткізуге қолданады. Газ ағынына сұйықты шашу немесе шашырату арқылы фазалар өзара жанасады.

Қуыс шашыратқышты абсорбер (суретке қара) мұнарасының 1 жоғарғы жағында сұйықты шашырататын форсункалар 2 бар. Аппараттың артықшылықтары: құрылысы қрапайым, гидравликалық кедергісі төмен, былғанған газдармен жұмыс істей алады, тиімділігі жоғары. Кемшіліктері: сұйықты шашыратуға энергия көп жұмсалады, жанасу бетін, тамшылар санын көбейту үшін абсорбенттің шығынын көбейту керек, сұйық тамшыларын ұшырмас үшін газ жылдамдығын төмен ұстау керек. Абсорберді, әдетте, жақсы еритін газдарды жұтқызу үшін қолданады.

Вентури абсорберінде шашыратылған сұйық жылдамдығы үлкен ( 20 м/с) газ ағынымен бірге ұшырылып кетеді. Сонан кейін сұйық газдан сепарациялық аймақта ажыратылады.


1 – конфузор, 2 – қоректендіргіш, 3 – дифузор,

4 – сепарациялық камера




4. Иллюстрациялық материалдар: Видеороликтер «Ректификация», «Ректификационные аппараты». Негізгі аппараттар бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:

Негізгі:

  1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. – Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.

  2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-е изд. - М.: Химия, 1973

  3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.

  4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары, Алматы; 1998 ж.

  5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос, 2000.

Қосымша:

  1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.

  2. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В. Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.

  3. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,

  4. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979

  5. Рамм В.М. Абсорбция газов.- М.: Химия, 1966.-768 с


6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):

  1. Өндірісте абсорберлердің және ректификациялық мұнаралардың қандай түрлері қолданылады?

  2. Абсорбциялық және ректификациялық мұнаралар үшін саптамалардың қандай түрлері қолданылады?

  3. Саптамалар қандай талаптарға сай болулуары керек?

  4. Саптамалы мұнаралардың гидродинамикалық режимдерін атаңыз.

  5. Шашыратқышты аппараттың артықшылықтарын атаңыз.

  6. Табақшалы мұнараның жұмыс істеу принципін сипаттаңыз.

1. Тақырыбы 14: Кептіру.
2. Мақсаты: Студенттерді кептіру процесінің теориялық негіздерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:

  1. Жылулық кептіру әдістері. Теңдік ылғалдылық және ылғалдың материалмен байланысы. Ылғал ауа қасиеттері. I – x диаграмманы тұрғызу.

  2. Кептірудің материалдық және жылулық баланстары. Кептіру процестерін ылғал ауа диаграммасында бейнелеу.

  3. Кептіру процесінің кинетикасы.

Ылғалды қатты материалдан жылулық өңдеу арқылы буландыруды және оны аластауды кептіру деп атайды. Бұл процесте ылғал қатты фазадан газ немесе бу фазаға өтеді. Кептірілетін маериалға жылу беру әдісіне байланысты кептірудің мына түрлерін ажыратады:



  1. Конвективті кептіру – кептіретін материалды кептіру агентімен тікелей жанастыру арқылы кептіру. Кептіру агенті ретінде көбінесе қыздырылған ауа немесе түтін қолданылады.

  2. Жанастыру кептіру – жылу жылутасымалдағыштан ылғал материалға оларды бөліп тұрған қабырға арқылы беріледі.

  3. Радиациялық кептіру – инфрақызыл сәулелермен кептіру.

  4. Диэлектрлік кептіру – ылғал материалды жоғары жиілікті токпен кептіру.

  5. Сублимациялық кептіру – вакуумда мұздату арқылы кептіру.

Кептірудің соңғы үш түрлерін арнайы кептіру деп атайды. Өндірісте көбінесе конвективті кептіру қолданылады.

Конвективті кептіру кезінде кептіру агенті екі функцияларды орындайды: кептіретін материалға жылу береді және одан буланған ылғалды алып кетеді.

Құрғақ ауа мен су буының қоспасын ылғал ауа деп атаймыз. Ол мына негізгі параметрлермен сипатталады: абсолюттік, массалық және салыстырмалы ылғалдылық, энтальпия.

Абсолюттік ылғалдылық – 1 м3 құрғақ ауаның құрамындағы су буы массасы.

Салыстырмалы ылғалдылық (қанығу дәрежесі) - - 1 м3 ылғал ауа құрамындағы су буы массасының сол жағдайда 1 м3 ауада бола алатын су буының ең үлкен массасына қатынасы.

Мұнда - берілген жағдайдағы бу тығыздығы, кг/м3; - қаныққан бу тығыздығы, кг/м3; - берілген жағдайдағы будың үлес қысымы, Па; - қаныққан будың үлес қысымы, Па.

Массалық ылғалдылық – 1 кг құрғақ ауа құрамындағы су буының массасы.

Идеал газдардың күй теңдеуі бойынша:



;

Мұнда МП, МСВ – будың және ауаның молекулалық массалары, кг/моль; R=8314 Дж/(кмоль к) – универсал газ тұрақтысы.

Осы қатынастардан:

(1)

Дальтон заңына сәйкес жалпы қысым ауаның және су буының үлес қысымдарының қосындысына тең.



бұдан

Салыстырмалы ылғалдылықты ескерсек , сондықтан:

(2)

Энтальпия – 1 кг құрғақ ауаның және оның құрамындағы су буының энтальпияларының қосындысына тең.

Дж/кг а.с. возд.

Мұнда ССВ – ауаның жылусыйымдылығы, кДж/(кг К); t – ауа температурасы, 0С; iП – 1 кг будың энтальпиясы:

Сонда ылғал ауа энтальпиясы:

(3)

Мұнда кДж/(кг к) – ауаның жылусыйымдылығы; кДж/(кг к)- будың жылусыйымдылығы; кДж/кг – 00С температурада судың буға айналу жылуы:



кДж/кг.

Ылғал ауаның І – х – диаграммасы.

Ылғал ауаның І – х – диаграммасын А.К. Рамзин атмосфералық P=745 мм. Рт. ст. тұрғызды.

Диаграмманың координаттық остері 135 0 бұрышпен орналасқан. Ордината осі - энтальпия, абсцисса осі – массалық ылғалдылық.

Кептіру процесін І - х диаграммада бейнелеу.

Конвективті кептіру үшін ауа алдымен қыздырылады. Ауаны қыздырғанда оның салыстырмалы ылғалдылығы азаяды. Сондықтан диаграммада қыздыру процесі АВ түзу сызығымен бейнеленеді. Бастапқы нүктесі (t0, x0), ал соңғы нүктесі t­н изотермасының бойында жатады.



Суыту процесі кері ВА түзу сызығымен бейнеленеді. Егер Ва сызығын сызығына дейін созсақ, қиылысу нүктесі шықтану температурасын көрсетеді t­р. Ауаны одан әрі суытқанда, оның құрамындағы бу конденсацияланады, сәйкесінше, ауаның массалық ылғалдылығы азаяды. Егер материал ылғалы тек қан ауа берген жылу арқылы буланса, кептіру процесін адиабаталық кептіру деп атайды. Бұл кезде ауаның берген жылуы буланған ылғал түрінде қайта оралады. Ауаның массалық және салыстырмалы ылғалдылықтары өседі, ауаның температурасы төмендейді. Мұндай процесс теориялық кептіру деп аталады.

Адиабаталық кептіру кезінде материалдың температурасы тұрақты және ылғал термометрдің температурасына тең болады. Теориялық кептіру процесі тұрақты энтальпия сызығымен жүреді (ВС сызығы). С нүктесі кептіргіштен ауаның күйін сипаттайды. Ылғал термометрдің температурасын анықтау үшін берілген нүкте арқылы І=const сызығын сызығымен қиылыстыру керек. Қиылысу нүктесі ылғал термометрдің температурасын tм.т. анықтайды.
Ауа температурасымен ылғал термометр температурасының айырмашылығын кептіру потенциалы деп атайды. Біздің жағдайымыздағы кептіру потенциалы:

Кептіру потенциалы ауаның материалдан жұту қабілеттілігін сипаттайды.



Ылғалдың материалмен байланыс түрлері.

Акад. П.А. Ребиндердің ұсынған жіктемесі бойынша ылғалдың материалмен байланыстарының мына түрлерін ажыратады: физикалық-механикалық, физикалық-химиялық және химиялық. Физикалық-механикалық байланысқан ылғал еркін ылғал деп аталады. Физикалық-химиялық байланыстың екі түрі бар: адсорбциялық және осмотикалық. Адсорбциялық байланысқан ылғал материал бетінде және оның кеуектерінде берік ұсталады. Осмотикалық байланысқан ылғал (немесе ісіну ылғалы) клеткалар ішінде осматикалық күштермен ұсталады. Адсорбциялық ылғалды аластау үшін осмотикалық ылғалды аластауға қарағанда көп энергия қажет етеді. Химиялық байланысқан ылғал материалмен берік қосылған (мысалы, кристаллогидраттардағы ылғал). Химиялық байланысқан ылғал материалды жоғары температураға дейін қыздырғанда немесе химиялық реакция кезінде аластатылуы мүмкін.

Кептіру кезінде, әдетте, тек қана физикалық-механикалық және физикалық-химиялық ылғал аластатылады.

Ылғал материалдың массасын былай көрсетуге болады:



Мұнда Gс, Gвл – сәйкесінше, құрғақ заттың және ылғалдың мөлшерлері, кг. Ылғал массасының материалдың барлық массасына қатынасын абсолют ылғалдылық деп атайды:



(U )

Ылғал массасының материалдың құрғақ массасына қатынасын салыстырмалы ылғалдылық деп атайды:



( U ' )

Кептіру кезінде құрғақ материалдың мөлшері өзгермейді, сондықтан есептеулерде қолданылады.

Соңғы үш теңдеулерден салыстырмалы және абсолют ылғалдылықтардың өзара байланысын анықтаймыз:

; .

Кептіру процесінің материалдық балансы.

Кептіру процесін есептеу үшін үш түрлі баланстар пайдаланылады:



  1. Материалдың жалпы мөлшері бойынша баланс:

Мұнда G1 – ылғал материалдың шығыны, кг/ч; G2 – кептірілген материалдың шығыны, кг/ч; W – уақыт бірлігінде материалдан аласталатын ылғал мөлшері, кг/ч.



  1. Құрғақ зат бойынша баланс:

Осы баланстан мына маңызды тәуелділіктер алынуы мүмкін:



; .

Бұл материалдық баланстан буланатын ылғал шығынын анықтайды:



Егер ылғалдылық салыстырмалы бірліктерде өрнектелсе, соңғы теңдеу мына түрге келеді:





  1. Буланған ылғал бойынша баланс:

Бұл баланстан кептіру агентінің шығынын анықтайды:



Мұнда х0, х2 – ауаның бастапқы және кептіргіштен кейінгі массалық ылғалдылықтары.

Соңғы теңдеуді былай жазуға да болады:

Мұнда - кептіру агентінің меншікті шығыны. шамасы 1 кг ылғалды буландыру үшін құрғақ ауаның қанша мөлшері керек екенін көрсетеді.


Кептіру процесінің жылулық балансы.

Кептіру қондырғысының жылулық балансын қарастырайық.


Кептіргішке G1 кг/сағ ылғал материал беріледі, оның температурасы . Кептіргіштен G2 кг/сағ ылғал өнім температурада шығады. Кептіргішке L кг/сағ құрғақ ауа беріледі. Кептіру агентінің салыстырмалы ылғылдылығы , температурасы t1 және энтальпиясы J1. Ауа алдын ала калориферде К1 қыздырылады. Калорифер алдындағы ауаның параметрлері х0, у0, t0, J0. Кептіргіште қосымша калорифер К2 орналастырылған. Кептіргіштен шыққан ауаның параметрлері х2, у2, t2, J2.

Тұрақты кептіру процесінде жылулық баланс былай жазылады:

Мұнда LJ0 – сыртқы ауамен келген жылу, Дж/с;

G1Смq1 – кептіргішке материалмен келген жылу, Вт; См – құрғақ материалдың жылусыйымдылығы.

WC6q1 - материал ылғалымен келген жылу.

Q1, Q2 – К1 және К2 калориферлерден келген жылу.

LJ2 – Кептіргіштен шыққан ауаның жылуы.

G2Смq2 – кептірілген материалмен шыққан жылу.

Qп – жылудың қоршаған ортаға шығыны.

Бұл теңдеуден жылудың кептіру процесіне шығынын анықтайды.

;
Соңғы теңдеудің екі жағында W бөліп, жылудың меншікті шығынын анықтаймыз:

;
Бірінші калорифердегі жылудың меншікті шығыны:

;
Осы өрнекті алдыңғысына қойсақ:

Теңдіктің оң жағын арқылы белгілесек:



бұдан:

шамасы кептіргіштің ішкі балансы деп аталады. Ол кептіргішке келген және шыққан жылулардың айырмашылығын көрсетеді, негізгі калориферден келген жылуды қоспағанда. процестің теориядан ауытқу шамасын көрсетеді.



Кептіру процесінің кинетикасы.

Кептіру процесінің кинетикасы деп материал ылғалдылығының уақыт бойынша өзгеруін айтамыз. Материал ылғалдылығымен уақыттың өзара тәуелділігін кептіру қисығы сипаттайды.

Жалпы жағдайда кептіру сызығы бірнеше телімдерден тұрады. Олар әртүрлі кептіру кезеңдеріне сәйкес келеді. Кептірудің мына кезеңдерін ажыратады: 1) қыздыру кезеңі (АВ), бұл кезеңде ылғалдылық аз өзгереді. II) – тұрақты жылдамдықта кептіру кезеңі (ВС), бұл кезеңде ылғалдылық түзусызықты заңдылықпен қарқынды азаяды. Кезең бірінші аумалы ылғалдылыққа жеткенше жалғасады. Бұл ылғалдылық кейде гигроскопиялық деп те аталады. Сонан кейін төмендейтін жылдамдықта кептіру кезеңі басталады (СЕ). Кептіру процесі соңында материал ылғалдылығы теңдік күйге жетеді (Е нүктесі).

Кептіру жылдамдығы – материал ылғалдылығының уақыт бірлігінде өзгеруі:



Кептіру қарқындылығы – аудан бірлігінен ылғалдың булану жылдамдығы:



Кептіру процесін талдау кезінде кептіру жылдамдығының ылғалдылыққа тәуелділігі графигі жиі қолданылады. Осы график кептіру жылдамдығының қисығы деп аталады. Бұл графикте кептіру қисығындағы кезеңдер де бар.



D нүктесі екінші аумалы нүкте. Бұл нүктеде материал ылғалдылық теңдігі орнайды. Осы сәттен бастап кептіру жылдамдығы сыртқы жағдайға тәуелсіз, Ол тек қана ылғалдың ішкі диффузия жылдамдығымен анықталады.

Қыздыру кезеңінде температура бастапқы температурадан ылғал термометрдің температурасына дейін жылдам көтеріледі және одан әрі бірінші кезең барысында өзгермейді. Бұл кезде барлық жылу ылғалды буландыруға шығындалады. Төмендейтін жылдамдықта кептіру кезеңінде материал бетінен ылғалдың булануы азаяды. Сәйкесінше жылудың бір бөлігі материалды қыздыруға кете бастайды. Сондықтан кептіру жылдамдығының азаюы материал температурасының өсуімен сәйкес келеді. Кептіру процесі аяқталғанда және ылғалдылық теңдік күйге жеткенде, материалдың температурасы кептіру агентінің температурасына жетеді.

Материал бетінен ылғалдың булануы.

Бұл процесс будың материал бетінен кептіру агентіне диффузиялану нәтижесінде жүреді. Сондықтан процестің қозғаушы күші материал беті жанындағы қаныққан будың улес қысымы мен будың қоршаған ортадағы үлес қысымының айырмашылығына тең болады. Бұл кезде кептіру қарқынынң негізгі теңдеуі мына түрде жазылады:



Мұнда - буланатын ылғал массасының өзгеру жылдамдығы, кг/с; F – булану беті, м2; - ылғал ағыны. РH,Pв – материал бетіндегі қаныққан будың және ауадағы будың үлес қысымдары:






– барометрлік қысым, мм. рт. ст; β – газ фазадағы массаберу коэффициенті, тәжірибе жүзінде анықталады, [кг/м2с2хсилы]. Мысалы , ауаның булану беті бойында қозғалуы кезінде:



Мұнда - ауаның қозғалу жылдамдығы; м/с.




Төмендейтін жылдамдықта кептіру кезеңі.

(Ылғалдың материал ішінде қозғалуы)

Ылғалдың беттен булануы кезінде материал ішінде ылғалдылық градиенті туындайды, ол ылғалдың ішкі қабаттардан материал бетіне қозғалуына ықпал етеді. Бірінші кезеңде бұл градиент өте үлкен және процесс жылдамдығы ылғалды сырттан алып кетумен анықталады. Екінші кезеңнің басында беттен булану ылғалдың материал ішінде тасымалдануымен және оның кеуектерде булануымен қосарлана жүреді. Сонан кейін материалдың сыртқы қабаты біртіндеп толық кебеді, булану аймағы материалдың ішіне ығысады және берік байланысқан адсорбциялық ылғал бу күйінде ғана қозғала алады.

Ылғалдың материал ішінде тасымалдануын ылғалөткізгіштік деп атаймыз. Ылғал ағынының тығыздығы ылғал концентрациясының градиентіне пропорционал:



Мұнда k – ылғалөткізгіштік коэффициенті, м2/с, по ,



- құрғақ зат тығыздығы:

Ылғалөткізгіштік коэффициентінің шамасы ылғалдың материалмен байланысқан түріне, материалдың ылғалдылығына және оның температурасына тәуелді. Және тек қана тәжірибе жүзінде анықталуы мүмкін.

Кептірудің кейбір түрлерінде (жанастыру, радиациялық, диэлектрлік) материал ішінде ылғалдылық градиентінен бөлек, температура градиенті туындайды. Ол да ылғалдың материал ішінде қозғалуына ықпал жасайды. Сондықтан ылғалдың қосымша ағыны пайда болуы мүмкін, ол мына өрнекпен анықталады:

Мұнда - жылуылғалөткізгіштік коэффициенті. Ылғал жылуылғалөткізгіштікпен кері бағытта қозғалуы мүмкін, сондықтан ол кептіру процесін тежеуі мүмкін. Материал ылғалдылығының өзгеру жылдамдығы ылғалалмасудың дифференциалды теңдеуімен өрнектелуі мүмкін.






Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет