Основные законы науки о процессах и аппаратах

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Применение основных законов физики и физической химии при изучении процессов пищевой технологии составляет теоретическую основу данного курса. На основании этих законов составляются материальные и энергетические балансы, изучаются условия, определяющие равновесие системы и скорость протекания процессов. Материальный баланс, основанный на законе сохранения массы, составляют для определения расхода исходных веществ или выхода готовых продуктов. Согласно закону сохранения вещества массовое количество веществ G₁ и G₂, поступивших на переработку, равно массовому количеству полученного продукта G₃, т.е. приход вещества равен расходу его. С учетом потерь G₄, имеющихся в производстве, материальный баланс можно записать в таком виде:

G₁ + G₂ = G₃ + G₄

Материальный баланс может быть составлен не только для вещества, но и для любой его части.

Например, в процессе фильтрования G_с (кг) суспензия с концентрацией твердой фазы х₁ ( в мас. %) получают G_ффильтрата и G_о (кг) влажного осадка с концентрацией твердой фазы х₂ ( в мас. %). Пренебрегая незначительным содержанием твердой фазы в фильтрате, составляют уравнения материальных балансов:

по суспензии G_с = G_ф + G_о

по твердой фазе G_с х₁ = G_о х₂

Решая совместно эти два уравнения, находят количество фильтрата или количество влажного осадка.

Энергетический баланс составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому при любом процессе приход энергии равен расходу ее. Например, для аппарата, в котором жидкий продукт нагревается паром, уравнение теплового баланса при условии полной конденсации пара можно записать в таком виде:

Q₁+ Q₂ = Q₃+ Q₄+ Q₅

Схема теплового баланса аппарата

где:

Q₁и Q₂

- соответственно количество тепла, введенного в аппарат с продуктом и паром, Дж;

Q₃

Q₄

Q₅

Q₂

Q₁

Q₅

- количество тепла переданного стенками аппарата в окружающую среду, Дж;

Q₃и Q₄

- количество тепла выведенного из аппарата с продуктом и конденсатом, Дж.

При проектировании нового аппарата из уравнения баланса обычно определяют количество тепла Q, подводимого паром, а при исследовании действующих аппаратов находят потери тепла Q в окружающую среду.

Условия равновесия системы, характеризующие так называемую статику процесса, можно определить по второму закону термодинамики, законам фазового равновесия.

Обрабатываемые в аппарате материалы подвергаются гидромеханическому, тепловому или физико-химическому воздействию, причем этот процесс протекает до установления в системе равновесия. Так, при нагревании тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому телу, до установления равенства температур. Сахар и соль растворяются в воде до образования насыщенного раствора. Если система не находится в равновесии, то движущая сила процесса, показывающая отклонение системы от состояния равновесия всегда стремится привести систему к равновесию, при этом чем больше движущая сила, тем выше скорость, или так называемая кинетика процесса.

Под скоростью процесса понимают объем потока жидкости или газа, количество тепла или вещества, передаваемого в аппарате через единицу площади в единицу времени. Кинетика изучаемых процессов выражается следующим законом:

«Скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению».

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 592; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!