Вопрос №29. Массообменные процессы. Сущность массообменных процессов

Массообменные процессы – проявляются при переходе одного или нескольких веществ из одной фазы в другую, из одного объема в другой. Процесс переноса массы из одной фазы в другую происходит за счет разности концентрации веществ в этих фазах до тех пор, пока не будут достигнуты условия равновесия.

Кол-во массы, передаваемой из одной фазы в другую, зависят от поверхности раздела фаз, продолжения процесса, разности концентраций, температур. В пром-ти процесс массообмена осущ-ся между газовой (паровой) и жидкой, между газовой и твердой, твердой и жидкой, между двумя жидкими.

Массопередача – сложный процесс, включающий перенос в-ва в пределах одной фазы, перенос через поверхность раздела фаз. Эта граница может быть либо подвижной (массопередача в система: Ж-Ж, пар - Ж, Г-Ж), либо неподвижной (в в-вах с твердой фазой). В массообменных процессах принимают, что кол-во переносимого в-ва пропорционально поверхности раздела фаз и концентрации в-ва. Движущей силой является разность концентраций распределяемого в-ва во взаимодействующих фазах.

Вопрос №25. Пенообразование и псевдосжижение. Разделение неоднородных газовых систем.

Процессы пенообразования делят на два вида: пенообразование и взбивание. Сущность их одинакова и заключа­ется в диспергировании в жидкости газа или воздуха. Пенообразование применяется при производстве газо­наполненных коктейлей, взбивание - при приготовлении кремов, суфле, мороженого, взбитых сливок и др.

Одним из способов пенообразования явл барботирование газа в жидкость ч/з перфорированную трубку. Струйки газа распадаются на пузырьки, кот подни­маются с большей или меньшей равномерностью и распре­деляются в массе жидкости. В кач-ве пенообразователя используется яичный или молочный белок. Процесс взбивания осущ-ся в основном в аппа­ратах периодического действия — в бачках со взбивателя-ми. При вращении бачка и захвате воздуха происходит на­полнение им массы продукта. При перемешивании воздух диспергируется, взбивание приводит к умен-ию плот­ности продукта. Большое пром-ое значение приобрели процессы взаимодействия газов и жидкостей с твердыми зернисты-ми и пылевидными материалами, при проведении кот твердые частицы приобретают подвижность друг от­носительно друга за счет обмена энергией. Такое состоя­ние тверд частиц получило назв псевдосжижение. Гидродинамиче­ская сущность процесса псевдосжижения заключ-ся в том, что ч/з слой твердых частиц, распол-ых на перфорированной решетке аппарата, проходит поток псевдосжижающего агента (газа, жидкости) и при равенстве подъемной силы потока воздуха и массы частиц слой приобретает текучесть и переходит в псевдоосиженное состояние. Процессы, в кот исп-ся псевдосжижение тверд частиц, широко примен-ся при сушке мелко­зернистых, пастообразных и жидких материалов (зерно, сахар-песок, дрожжи).

Имеются различные аппараты для псевдоожижения, учитывающие специфические особенности взаимодей­ствующих вещ-в, требования к кач-ву получаемых продуктов и технолог-ие условия протекания процес­са. Так, применяются цилиндрические и конические аппа­раты, в кот скорость псевдоожижающего агента уменьшается при движении снизу вверх, что позволяет ра­ботать с полидисперсными сис-ми. В этих аппаратах большая скорость псевдоожижающего агента, что важно для высотемперат-ых процессов, а также при использо­вании комкующихся и слипающихся материалов.

Разделение неоднородных газовых систем. На пром-ых предприятиях широко испол-­ся очистка воздуха и пром-ых газов, в связи с тем что в них могут содер-ся механические примеси, мик­роорганизмы, влага, пыль, вредные вещества и др. Так, в бродильных произв-вах исполь-ся воздух для аэрации бродильной массы, кот должен быть чистым не только от механических примесей, но и от микроорган-ов. В зерноперерабат-щей и пищевой пром-сти исполь-ся всевозможные сушилки для сушки сахара, молока, крахмала, зерна и др., работающие с использо­ванием воздуха. Наибольший практический интерес предст-ют со­бой способы очистки отходящих газов большинства хим и пищ-ых производств: гравитационная очистка, центробежное осаждение, фильтрование, мокрая очистка, осаждение в поле действия электр-их сил.

Гравитационная очистка газов. Простейшим устройством для очистки газов от пыли явл отстойный газоход. Сущность его работы: на пути запыленного газа устанав-ют камеру с внутр перегородками и сборниками пыли, за счет этого скорость потока падает, частицы пыли, сохраняя прямолинейное движение, ударяются о перего­родки и собираются в сборнике. Очистка газов под действием центробежных сил производится в специальных аппаратах - циклонах. Цик­лон сост из вертик-го цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой, в центр корпуса вмонти­рована выводная труба для очищенного газа. Запыленный газ поступает в верхнюю часть корпуса и начинает вра­щаться вокруг центральной выводной трубы вдоль внут­р поверхности стенок циклона. Во вращающемся по­токе газа на тверд частицу в циклоне действует центро­бежная сила, направ-щая ее к периферии от центра по радиусу со скоростью, равной скорости осаждения. Части­цы пыли оседают на внутр поверхности корпуса и опускаются в коническое днище. Очищенный газ выво­дится через центральную трубу, направляясь снизу вверх. Очистка газов фильтрованием - газы, содержащие взвешенные твердые части­цы, проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на поверхности твер частицы. Порис­тые фильтровальные перегородки делятся на гибкие, жесткие и с зернистым слоем. Мокрая очистка газов. Высокая степень очистки воз­духа (особенно при его охлаждении) достигается смачива­нием частиц пыли жидкостью. Смачивание и поглощение пыли водой производится при стекании воды пленкой по внутренним стенкам аппа­рата, при разбрызгивании воды по всему объему аппарата или комбинированным способом. Электрическая очистка газов- используются электрофильтры, в кот очистка газа основана на ионизации молекул газа (рас­щепление на полож-но и отрицательно заряженные ионы) и сообщении частицам пыли электрического заря­да.