Основные критерии подобия, применяемые в расчетах

Критерии гидродинамического подобия

- Критерий Рейнольдса. Характеризует режим движения жидкостей. Является мерой отношения сил инерции и молекулярного трения в потоке.

- Критерий Фруда, является мерой отношения сил инерции и тяжести в потоке.

-Критерий Эйлера. Мера отношения сил движения и инерции в потоке.

- Критерий Галилея. Мера отношения сил молекулярного трения и тяжести в потоке.

- Критерий Архимеда. Характеризует взаимодействие Архимедовой силы, возникающей при разности плотности среды и силы вязкого трения.

Критерии теплового подобия

- Критерий Нуссельта. Характеризует связь между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое потока.

- Критерий Прандтля. Характеризует физические свойства жидкости.

- Критерий Пекле. Мера отношения молекулярного и конвективного переносов тепла в потоке.

- Критерий Фурье. Характеризует связь между скоростью изменения температурного поля, физическими свойствами и размерами тела.

- Критерий Био. Является мерой отношения внешнего и внутреннего термических сопротивлений.

- Критерий Грасгофа. Эта мера отношения сил молекулярного трения и подъемной силы при различии плотностей в отдельных точках потока.

- Критерий Кутателадзе. Мера отношения теплоты фазового превращения к теплоте перегрева или переохлаждения.

Критерии массообменного подобия

- Критерий Нуссельта-Шервуда. Характеризует связь между интенсивностью массоотдачи и концентрационным полем в пограничном слое.

- Характеризует связь между скоростью изменения поля концентрации, физическими свойствами, размерами тела.

- Диффузионное число Фурье Д_е – коэффициент диффузии в квази-твердом теле. Мера отношения внутреннего и внешнего диффузионных сопротивлений.

- Массообменное число Пекле. Мера отношения молекулярного и конвективного переносов диффундирующего вещества в потоке.

Контрольные вопросы для самопроверки

1) Охарактеризуйте непрерывный процесс.

2) Перечислите процессы, относящиеся к группе массообменных процессов.

3) Что является движущей силой тепловых процессов?

4) На основе какого закона составляется материальный баланс?

5) Что характеризует критерий Прандтля?

Тестовые задания

1) К тепловым процессам относятся ...

а) Адсорбция, абсорбция, кристаллизация, экстракция

б) Фильтрование, осаждение, электрокоагуляция, отстаивание

в) Ректификация, перегонка, дефлегмация, гомогенизация

г) Перемешивание, дробление, сортирование, резание

д) Нагревание, охлаждение, испарение, конденсация

2) К массообменным процессам относятся….

а) Фильтрование, осаждение, электрокоагуляция, отстаивание

б) Ректификация, перегонка, дефлегмация, гомогенизация

в) Перемешивание, дробление, сортирование, резание

г) Нагревание, охлаждение, испарение, конденсация

д) Адсорбция, абсорбция, кристаллизация, экстракция

3) К гидродинамическим процессам относятся….

а) Ректификация, перегонка, дефлегмация, гомогенизация

б) Перемешивание, дробление, сортирование, резание

в) Нагревание, охлаждение, испарение, конденсация

г) Адсорбция, абсорбция, кристаллизация, экстракция

д) Фильтрование, осаждение, электрокоагуляция, отстаивание

4) К механическим процессам относятся...

а) Ректификация, перегонка, дефлегмация, гомогенизация

б) Нагревание, охлаждение, испарение, конденсация

в) Адсорбция, абсорбция, кристаллизация, экстракция

г) Фильтрование, осаждение, электрокоагуляция, отстаивание

д) Перемешивание, дробление, сортирование, резание

5) Движущей силой тепловых процессов является...

а) Разность давлений

б) Разность плотностей

в) Разность концентраций

г) Разность потенциалов

д) Разность температур

6) Движущей силой массообменных процессов является…

а) Разность давлений

б) Разность плотностей

в) Разность температур

г) Разность концентраций

7) Движущей силой гидродинамических процессов является….

а) Разность температур

б) Разность концентраций

в) Разность потенциалов

г) Разность уровней

д) Разность давлений Разность плотностей

8) Движущей силой механических процессов является…

а) Разность температур

б) Разность концентраций

в) Разность потенциалов

г) Разность давлений Разность плотностей

д) Движущая сила отсутствует

9) Кинетические уравнения процессов позволяют определить...

а) Время протекания процесса

б) Количество переданного тепла

в) Количество переданной массы

г) Плотность вещества

д) Скорость протекания процессов

10) Аппараты, в которых происходят тепловые процессы называются ...

а) Массообменными

б) Гидродинамическими

в) Механическими

г) Сушильными

д) Теплообменными

11) Тепловые процессы это процессы ...

а) Передачи тепла от одной среды к другой среде через границу раздела сред или при непосредственном соприкосновении

б) Передачи массы от одной среды к другой среде

в) Очистки суспензий и эмульсий от взвешенных веществ

г) Дробления и сортирования сыпучих масс

д) Сепарации и центрифугирования

12) Массообменные процессы это процессы…

а) Сепарации и центрифугирования

б) Передачи массы от одной среды к другой среде

в) Очистки суспензий и эмульсий от взвешенных веществ

г) Дробления экосистему и сортирования сыпучих масс

д) Сепарации и центрифугирования

13) Гидродинамические процессы это процессы…

а) Сепарации и центрифугирования

б) Передачи массы от одной среды к другой среде

в) Очистки суспензий и эмульсий от взвешенных веществ

г) Дробления экосистему и сортирования сыпучих масс

д) Сепарации и центрифугирования

14) По способу организации процессы подразделяются на…

а) Установившиеся и не установившиеся

б) Тепловые и массообменные

в) Гидродинамические и механические

г) Прямые и обратные

д) Периодические и непрерывные

15) По степени изменения параметров во времени процессы подразделяются на…

а) Химические и физические

б) Механические и тепловые

в) Простые и сложные

г) Прямые и обратные

д) Установившиеся и не установившиеся

16) Понятие процесс это…

а) Преобразование материи, протекающее в пространстве и во времени

б) Проявление простого преобразующего фактора

в) Проявление сложного преобразующего фактора

г) Подготовительно-заключительные операции

д) Преобразование сырья в продукт

Основные понятия по теме 1.

Аналитический метод исследования процессов заключается в том, что на основе общих законов физики, химии и других наук составляют дифференциальные уравнения, 0исывающие целый класс подобных явлений. Преимущество метода состоит в том, что полученные дифференциальные уравнения справедливы для всего класса явлений (теплопроводность, теплообмен и т. д.). Аналитический метод имеет следующие недостатки: сложность аналитического описания большинства технологических процессов и невозможность во многих случаях получить решение дифференциальных уравнений аналитическим путем известными в математике методами.

Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление силам, вызывающим относительное перемещение ее частиц при ламинарном течении.

Конструктивные требованияк машинам и аппаратам пищевых производств – к ним относятся: высокая степень унификации и взаимозаменяемости с другим оборудованием данного и родственных предприятий; малая трудоемкость сборки, монтажа и ремонта; удобство транспортировки и ремонта; минимальная масса, в том числе металлоемкость; технологичность изготовления и ремонта.

Коэффициент теплопроводности – физическое свойство (теплофизический параметр) вещества, которое показывает, какое количество теплоты проходит через 1 м² поверхности в течение единицы времени при градиенте изменения температур в направлении, перпендикулярном изометрической поверхности, равном 1.

Материальный баланс – основан на Законе сохранения массы. На основе материального баланса определяют выход продукта.

Машина – это механизм с внешним приводом, совершающий рабочими органами те же самые операции, которые выполняет человек подобными орудиями труда для совершения подобной работы.

Непрерывные процессы – характеризуются тем, что все стадии протекают одновременно, но разделены в пространстве, так как осуществляются либо в различных частях проточного аппарата, либо в разных аппаратах, составляющих данную установку.

Неустановившийся процесс – процесс, в котором параметры являются переменными и зависят не только от положения рассматриваемой точки в объеме аппарата, но и от времени.

Периодические процессы – характеризуются тем, что все стадии (загрузка сырья, обработка и выгрузка готового продукта) осуществляются в одном аппарате, но в разное время.

Плотность – отношение массы тела (вещества) к его объему. Единицы измерения кг/м³).

Поверхностное натяжение. Всякая молекула, расположенная в глубине жидкости, притягивается соседними молекулами. Силы этого притяжения взаимно уравновешены и поэтому незаметны. Иная картина распределения сил у тех молекул, которые расположены не в глубине, а в поверхностном слое жидкости. Они притягиваются снизу и со всех сторон, но не сверху, так как там находится уже не жидкость, а другая среда. В результате поверхностный слой находится как бы в натянутом состоянии, подобно упругой пленке. Поверхностное натяжение определяется природой жидкости.

Процесс – понимают производственный процесс, когда исходные материалы в результате физического, химического, механического и других воздействий превращаются в пищевые продукты. Эти превращения сопровождаются изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и химического состава вещества.

Сложный процесс – включает процессы, относящиеся непосредственно к переработке, а также подготовительно-заключительные операции.

Температуропроводность – процесс изменения температуры в окрестности данной точки в объеме вещества при изменении температурного поля (распределения температур) в этом объеме.

Теория подобия — синтетический (обобщенный) метод исследования явлений. Она указывает на то, как надо ставить опыты и как обрабатывать их результаты, чтобы полученные опытным путем зависимости можно было использовать для анализа всех явлений, подобных изученному. Теория подобия базируется на трех теоремах, которые отвечают на три основных практических вопроса: какие величины необходимо измерять при экспериментальных исследованиях, какие явления подобны изучаемому и как необходимо обрабатывать результаты эксперимента, чтобы иметь возможность обобщать опытные данные для всех подобных явлений. Критерии подобия процессов являются их полными характеристиками.

Теплоемкость – это отношение количества теплоты, подводимой к веществу, к соответствующему изменению его температуры.

Теплопроводность – процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц, приводящий к выравниванию температуры тела.

Технологические требования к машинам и аппаратам пищевых производств – определяются назначением аппарата и принятой технологией ведения процессов в нем. Они конкретизируются в зависимости от типа процесса, агрегатного состояния обрабатываемого продукта, его химического состава и физических свойств. Технологическими требованиями определяются форма рабочего объема аппарата и основные размеры элементов рабочей зоны, температура и давление в ней, скорость движения продуктов и степень турбулизации жидкостных потоков, необходимые площади контакта фаз, дополнительные воздействия на продукт, предотвращение инфицирования и загрязнения продукта.

Технологический аппарат – представляет собой емкость, в которой неподвижно располагаются различные трубы, решетки, полки, кольца, тарелки, сепараторы для отделения капелек жидкости и т. д. Иногда в аппаратах монтируют вращающиеся механизмы для перемешивания жидких сред.

Удельная теплоемкость – теплоемкость единицы количества вещества. Зависит от того, при каком процессе (изобарном, изохорном, адиабатном, политропическом, изотермическом) происходит обмен энергией между веществом и окружающей средой.

Установившийся процесс – процесс, в котором значения каждого из параметров зависят только от положения рассматриваемой точки в аппарате и не зависят от времени.

Феноменологический метод исследования – основа инженерных расчетов сложных процессов различной физической природы при большом числе действующих факторов (не всегда точно установленной направленности и силы действия).Существо феноменологического метода состоит в записи связи между обобщенной действующей силой процесса и результатом ее действия (обобщенная скорость процесса).

Экономические требования к машинам и аппаратам пищевых производств – формулируются из условия минимизации целевой функции затрат. В свою очередь, целевая функция затрат может учитывать условия проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Экспериментальный метод исследования процессов имеет два важных достоинства: позволяет добиться высокой точности получаемых зависимостей и получить сведения, например, о физических свойствах материалов, которые невозможно определить другими методами. Экспериментальный метод исследования имеет недостатки: большая трудоемкость метода и ограниченная область их применения.

Эксплуатационные требованияк машинам и аппаратам пищевых производств – к ним относятся: высокая интенсивность процесса (производительность, отнесенная к какой-либо характеристике аппарата — объему рабочей камеры, площади нагревательных поверхностей); коррозионная устойчивость материалов; расход энергии; надежность; доступность для осмотра и ремонта и др.

Энергетический баланс – составляют на основе закона сохранения и превращения энергии. Разновидность энергетического баланса — тепловой баланс.

Эргономические требования к машинам и аппаратам пищевых производств –включают эстетические требования и требования безопасности, в том числе требования обеспечения нормативных условий труда. Они направлены на предотвращение травм при эксплуатации оборудования, создание здоровых условий труда при безусловном выполнении санитарно-гигиенических требований к оборудованию, создание благоприятных психофизиологических условий для функционирования системы человек – машина – окружающая среда. Все эргономические требования стандартизованы.

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 936; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 34

Мы поможем в написании ваших работ!