andrey

Путь к Файлу: /МГУТиУ / 3 курс 2708 пфо / методички / процессы и аппараты / методичка.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   1
Пользователь:   andrey
Добавлен:   13.01.2015
Размер:   1.4 МБ
СКАЧАТЬ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953 году ________________________________________________________

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

 

 Дистанционное     

       обучение   

 

Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко

 

Процессы и аппараты пищевых производств

Пособие для проведения практических занятий и выполнению курсовых проектов по теме:

 «Адсорбционная очистка сахарных сиропов»

для технологических специальностей всех форм обучения

методичка

www.mgutm.ru

 

Москва – 2009

УДК 642.002.5 (075)

 

       

© Кавецкий Г.Д. «Разработка установки для адсорбционной очистки сахарных растворов». Учебное пособие. М.-МГУТУ, 2009 г.12 с.

 

 

          Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО.

 

 

 

Изложены основы расчета установки для адсорбционной очистки сахарных растворов в адсорбере реакторного типа с лопасной мешалкой, габариты адсорбера, перемешивающего устройства теплообменной поверхности и фильтр-пресса.

        Автор: проф., д.т.н. Кавецкий Г.Д., доц., к.т.н. Касьяненко В.П.

               

         Рецензент: Проф., д.т.н. Горшенин П.А.

   

 

       Редактор:  Свешникова Н.И.

 

 

 

 

  © Московский государственный университет технологий и управления, 2009.

     109004, Москва, Земляной вал, 73.

Содержание

1. Общие указание по выполнению курсового проекта…………………4

2. Задание на проектирование…………………………………………….5

3. Общие сведения ………………………………………………………….6

4. Описание установки для адсорбиционной очистки сиропа активированным углем………………………………………………….6

5. Расчет технологического оборудования………………………………..7

6. Литература…………………………………………………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

 

Задачи курсового проектирования

Задачи курсового проектирования состоят в том, чтобы научить пользоваться справочной литературой. ГОСТами, принятыми нормами машиностроительного черчения, номограммами и типовыми проектами, а также привить навыки выполнения расчетов, составления технтко-экономических записок.

Требования и содержание курсового проекта.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

В курсовом проекте студент должен разработать аппаратурно-техническую схему адсорбционной очистки сиропа активированным углем.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать описание технологического процесса, технологического оборудования, расчет адсорбера и фильтр-пресса в соответствии с заданием. Записка должна содержать обоснование разработанной установки, конструкции аппратов. Эти обоснования могут быть представлены в виде сравнительных характеристик с другими вариантами, показом их преимуществ, с учетом стоимости, простоты изготовления, удобства эксплуатации и т.п. В проекте  должны быть учтены требования техники безопасности. Чертежи адсорбера или фильтр-пресса (в соответствии с заданием) выполняются в соответствии с ЕСКД. Они должны быть четкими, ясными и компактными, содержать элементы новизны.

Графическая часть состоит из полутора или двух листов формата А1 (844*594). На первом листе изображается схема установки со всеми входящими в нее аппаратами, емкостями и др. оборудованием (чертеж 1, прил.1). на втором листе изобр

 

Ажается чертеж адсорбера или фильтр-пресса и отдельные узлы аппаратов в соответствии с заданием (чертеж 2, прил. 2,3).

На обоих листах приводится техническая характеристика, например, на первом листе техническая характеристика 

Адсорбционной установки, ее назначение, производительность, параметры работы, характеристики активированного угля, адсорбера, фильтр-пресса и др. оборудования.

На втором листе приводится техническая характеристика адсорбера или фильтр-пресса (назначение, производительность, параметры работы, конструктивные особенности и т.п.), а также назначения штуцеров с указанием Ру, Ду.

 

2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

 

Спроектировать установку для адсорбционной очистки сиропа в адсорберах реакторного типа с лопастной мешалкой.

Задание выбирается по сумме трех последних цифр учебного шифра по Таблице 1.

Пример: учебный 132. В этом случае сумма цифр 1+3+2=6, следовательно вариант 6.

Производительность по сахарному сиропу Vс, м3/ч;

Диаметр адсорбера Dад., м;

Число оборотов мешалки n, об/мин.;

Концентрайия сиропа В, % масс;

Давление греющего пара ρгр., МПа

Индивидуальная разработка-адсорбер либо фильтр-пресс.

 

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ.

 

Вариант

Производ.

Vс, м3

Концентр.

раствора

в %, масс.

Диаметр

Адсорбера

м, Dад.

Число

оборотов

мешалки, п, об/мин.

Давление

греющего пара, МПа, Ргр.

Индивидуальная разработка

1

1,2

30

0,8

180

0,2

адсорбер

2

1,4

32

0,87

240

0,25

адсорбер

3

1,6

30

1,0

180

0,3

адсорбер

4

1,8

34

1,1

240

0,35

адсорбер

5

2,0

30

1,1

240

0,35

адсорбер

6

2,2

32

1,2

180

0,2

фильтр-пресс

7

2,4

30

1,2

180

0,25

фильтр-пресс

8

2,6

30

1,2

240

0,3

фильтр-пресс

9

2,8

32

1,2

240

0,25

фильтр-пресс

10

3,0

30

1,3

180

0,2

фильтр-пресс

11

3,2

31

1,3

180

0,4

фильтр-пресс

12

3,4

34

1,3

240

0,35

фильтр-пресс

 

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

 

Качество сахара-пескаопределяется его цветностью, размерами и правильной формой кристаллов. Обесцвечивание сахарных сиропов с помощью адсорбента является последней стадией очистки сахара.

Для очистки  сахарных сиропов твердые адсорбенты (костяной уголь) использовались с начала прошлого века. Костяной уголь получали в результаете термической обработке при температуре 750-900 °C измельченных костей, подвергнутых предварительно экстракции органическими растворителями. Основной составной частью костяных углей является фосфат кальция (до 80 %), в который вкраплены частицы мелкодисперсного угля (до 20%). Именно мелкодисперсный уголь и определяет обеспечивающие свойства костяного угля. Фосфатные соединения являются эффективным средством для поглощения солей. С начала 20 века костяной уголь в сахарной промышленности вытесняется активным древесным углем и ионитами. Наиболее распространенным порошковым углем для обеспечивания является уголь деколар, размером частиц 50-100 мкм.

Меланоиды- азотные вещества, образовавшиеся при восстановлении сахара аминосоединениями, наиболее влияют на цвет сахара. При адсорбционной очистки сиропа наряду с коллоидными частицами углем поглощаются и другие соединения неорганического происхождения, например, зола. В связи с этим при адсорбции изменяется химический сотав угля: снижается содержание углерода и увеличивается зольность, содержание азота, водорода и кислорода. В связи с этим во многих случаях регенирацию порошкообразного адсорбента проводить нецелесообразно.

 

4. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ САХАРНЫХ СИРОПОВ (1 стр. 326-327, 2,стр.558)

 

Разработке подлежит установка для обеспечения сахарных растовров в адсорберах реакторного типа с механическим перемешиванием лопасной мешалкой.

Принципиальная схема двухступенчатой установки для очистки сахарных сиропов представлена на чертеже 1. (Приложение 1)

Вода и сахар загружаются в обогреваемый насыщенным водяным паром реактор 1 с лопасной мешалкой, в котором сахар расплавляется и образуется сахарный сироп. Адсорбционная очистка происходит в адсорбере 2, котрый представляет собой аппрат с лопасной мешалкой. В адсорбер 2 загружается сахарный сироп из реактора 1 и активированный порошкообразный уголь, частично отработанный во второй ступени адсорбции, из адсорбера 5. Расход угля 5-10 кг на 1 м3 сахарного сиропа. Продолжительность адсорбции -0,5 часа. Адсорбция происходит при температурах 80-90°C.

Для нагревания сахарного сиропа в адсорбере последний имеет паровую рубашку, в которую подается насыщенный водяной пар.

После завершения адсорбции в адсорбере 2 (первая ступень обесцвечивания сиропа) суспензия подается насосом 3 в фильтр-пресс 4, в котором от сиропа отфильтровывается порошкообразный уголь.

При слое угля на фильтровальной ткани фильтр-пресса толщиной 10 мм сопротивление системы возрастает от 0,2 до 0,4 МПа. Уголь с фильтровальной ткани смывается 5-10 кратным потоком воды.

Отработанный уголь направляется на утилизацию, а сахарный сироп в адсорбер 5 ( вторая ступеень обесцвечивания сиропа), в котром сахарный сироп подвергается «углеванию». Из адсорбера 5 сироп поступает в промежуточную емкость 7.

Разделение суспензии после второй ступени обесцвечивания происходит в фильтр-прессе 6. Частично отработанный уголь направляется в адсорбер 2.

Обесцвеченный сахарный сироп перекачивается насосом на концетрирование в выпарную установку, в которой получают пересыщенный раствор проводят кристаллизацию, получая после цетрифугирования и сушки чистый кристаллический сахар.

Регенирация угля достаточно сложный и дорогостоящий процесс, поэтому проводится только на крупных заводах.

Для удаления золы уголь кипятят в 1-4%-ной соляной кислоте, а для удаления поглощенных красящих веществ в 1%-ном растворе NaOH. Затем уголь сушат в печах при 500-600°C и подвергают крекингу органические вещества, поглощенные углем. При этом адсорбционная активность угля снижается на 10-20%. Потери угля при регенирации составляют 5-10%. Расход угля составляет от 0,5до 1% массы сахара-рафинада.

 

5.РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

5.1. Расчет адсорбера реакторного типа.

Требуется определить габариты адсорбера и загрузку активированного угля Gа в адсорбер для очистки Vс, м3/ч сиропа. Общая начальная концентрация примесей ун=0,2 кг/м3. Динамическая емкость угля по примесям xн=0,03 кг/кг. Общая начальная концентрация примесей в угле xн=0,006 кг/кг. Насыпная плотность угля ρн=600 кг/м3. Температура адсорбции tа=80°C (1, стр. 329-331, 3, стр. 410-429):

методичка

отсюда

методичка,  кг/ч

Принимаем диаметр адсорбера Dад.  согласно задания.

Объем адсорбера

методичка, м3

где 

τа- продолжительность адсорбции, ч;

Vс- расход сиропа, м3/ч;

Vа- расход адсорбента, м3/ч;

Коэффициент заполнения адсорбера ψ=0,8.

Обьемный расход адсорбера

методичка,        м3

Высота адсорбера

методичка, м

 

5.2. Расчет мощности, потребляемой мешалкой.

Мощность, потребляемой мешалкой (1, стр.107-112, 3, стр.183-191) определяется по критериальному уравнению   методичка

 

В котром модифицированные критерии Эйлера и Рейнольдса равны:

 

методичка ;               методичка

 

Частота вращения мешалки n', с-1 согласно заданию

Диаметр мешалки

методичка

Вязкость сиропа

                          методичка,               мПа·с

Плотность сиропа ρс при 20°C.

методичка,    кг/м3

Плотность сиропа при t°C.

методичка,        кг/м3

Определив модифицированное число Рейнольдса по графику, рис. 8.6

 (1, стр. 110), находим модифицированный критерий Эйлера, а затем потребляемую мощность при установившемся режиме.

методичка,   кг/м3

Мощность в пусковой момент в 3-4 раза превышает рабочую

методичка,    Вт

 

Установочная мощность при КПД передачи 0,9 и запасе мощности 20%.

методичка,    Вт

5.3. Расчет теплообменной поверхности рубашки адсорбера.

Теплообменная поверхность рассчитывается из основного уравнения теплопередачи (1, стр. 130-144, 3, стр. 210-230)

 

методичка,   м2

Средняя движущая сила

 

методичка,

где tгр.- температура греющего пара. Определяется по давления Ргр. по табл. насыщенного водяного пара (4).

Количество теплоты определяем из теплового баланса

 

 

методичка,   Дж/ч

 

Расход пара

методичка, кг/ч

где tн.=20°C- начальная температура сиропа;

tк.= 80-90°C- конечная температура сиропа;

С=4187-28 (100-ω), Дж\кг·К- теплоемкость раствора;

Определяются по таблицам насыщенного водяного пара по Ргр. (4);

ω- содержание воды в растворе, % масс.;

В=100-ω, %- концентрация сиропа,

Давление насыщенного водяного пара Ргр. принимается согласно заданию. Коэффициент теплоотдачи

 

методичка,  Вт/м2·К

 

Коэффициенты теплоотдачи от насыщенного водяного пара к стенке принять α1=7000-9000Вт/м2·К от стенки к сиропу α2=600-1200 Вт/м 2·К, толщина стенки адсорбера-6 мм, теплопроводность стенки λ=46,5 Вт/м·К.

Высота теплообменный рубашки 

πDад·Нр=F  , отсюда

методичка, м

где Нр- высота цилиндрической части рубашки. Внутренний диаметр рубашки

методичка, мм

5.4. Расчет фильтр-пресса (1, стр. 68-79 (3), стр. 141-145).

Площадь поверхности фильтрования Fф для разделения суспензии в количестве (Vс+Vаа определяется, используя экспериментальные данные К и С.

Продолжительность фильтрования τф.=3 часа.

Тогда площадь фильтрования находим из уравнения (1, стр. 66-79. Ур. 5.14.)

методичка

 

где Vф- количество фильтрата, м3;

К=20·10-4, м/ч; С=1,4·10-3, м32.

К и С- константы фильтрования.

Принимая, что объем фильтрата        Vф=Vc·τф  ,   м3

Тогда площадь фильтрования

методичка,  м2

По каталогу выбираем фильтр-пресс, обеспечивающий заданную производительность.

Размер плит и рам принимаем 1000*1000 мм или 500*500 мм.

Фильтровальная ткань закладывается между рамой и плитой.

Число рам

методичка,   шт.

где fпл.- площадь фильтрования одной рамы, м.

устанавливают один или несколько фильтров в зависимости от числа плит. Число плит в фильтре не более 50 шт.

5.5. расчет диаметров патрубков.

Рассчитываем диаметры патрубков для ввода греющего пара в рубашку и вывода конденсата.

Расчет производится по формуле

методичка,  м

где D- расход соответствующего потока, кг/ч.

Плотность пара по (4)

ω- соответствующая скорость. м/с.

Скорость пара можно принять 20-30 м/с, а конденсата 0,5-0,8 м/с. Полученные значения диаметров трубы округляют до ближайшего, соответствующего ГОСТу на трубы.

 

 

 

 

Литература

1. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевых производств.-М.: Агропромиздат. 1991, с.432.

2. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники-М.: Химия. 1984, с.592.

3. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии.-М.: Колос. 1997. с.552.

4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- М.: Химия. 1976. с.624.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кавецкий Георгий Дмитриевич

«Адсорбционная очистка сахарных сиропов»

Пособие для проведения практических занятий и выполнению курсовых проектов

 

 

 

 

 

 

            Редактор

 

 

            

             Тираж:

             Заказ №

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика