Тема 19. Теплообменные аппараты
Основные принципы классификации теплообменных аппаратов. Рекуперативные, регенеративные и контактные теплообменники. Характеристика основных типов теплообменных аппаратов. Теплофизические характеристики теплоносителей: нагретых газов, пара, воды, высококипящих теплоносителей, электричества. Коэффициент теплоотдачи при взаимодействии потоков с поверхностями.
Водяной пар, как теплоноситель, его энтальпия. Использование пара высокого давления в аппаратах и печах пищевой промышленности. Вода.
Сравнение воды и пара как теплоносителей. Высококипящие теплоносители: минеральные и органические (ВОТ). Теплофизические характеристики ВОТ, сравнение их с водяным паром. Электрические теплообменники. План и методика расчета теплообменных аппаратов. Расчет полезного теплового потока. Определение коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи при различных режимах движения потоков. Определение средней разности температур при прямотоке, противотоке, смешанном токе. Основы конструктивного расчета теплообменников. Основы расчета гидравлических потерь в теплообменнике. Механический расчет теплообменного аппарата. Энергетический и эксергетический КПД теплообменного аппарата. Методы интенсификации теплообмена и повышение технико-экономических показателей.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 20. Получение и применение холода
Термодинамические основы охлаждения. Реальные газы и конденсированное состояние. Эффект Джоуля-Томсона. Т-S диаграмма состояния веществ. Холодильные циклы. Компрессионные, каскадные, пароэжекторные и адсорбционные холодильные машины.
Охлаждение и замораживание пищевых продуктов. Транспортировка замороженных продуктов. Подготовительные операции. Технология обработки холодом пищевых продуктов и сырья. Промышленное производство быстрозамороженных продуктов. Технология быстрого замораживания. Потери массы при замораживании, способы замораживания, морозильное оборудование. Использование замораживания при сублимационной сушке пищевых продуктов. Хранение замороженных пищевых продуктов.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 21. Прямой и обратный цикл Карно.
Технологическое кондиционирование воздуха. Теплофизические основы замораживания, кривые замораживания, продолжительность и скорость замораживания. Особенности тепло- и массообмена при осуществлении холодильной технологии. Процессы глубокого ожижения. Ожижение газов методом их дросселирования.
Выпаривание. Уравнение теплового баланса выпарной установки. Классификация и конструкции выпарных аппаратов.
Конденсация. Классификация и конструкции конденсаторов.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Раздел 6. Массообменные процессы
Тема 22. Основы теории межфазного переноса массы. Общие понятия и определения. Виды процессов массопередачи
Аналогия тепло — и массопереноса. Фазовое равновесие. Материальные балансы массообменных процессов. Линия равновесия и рабочая линия массообменных процессов. Дифференциальные уравнения и критерии, подобия массопереноса.Движущая сила массообменных процессов.
Механизм массопередачи. Массопередача между жидкостью и газом, между двумя жидкостями.Молекулярная и турбулентная диффузия.Первый и второй законы Фика.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 23. Виды массообменных процессов.
Массопередача в системах с твердой фазой. Массопроводность. Уравнения массопередачи и массоотдачи. Типы контактных устройств массообменных аппаратов. Принципы образования поверхности фазового контакта. Распылительные аппараты, насадочные и тарельчатые колонны.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 24. Абсорбция
Общие понятия и определения. Применение в пищевых производствах. Зависимость скорости абсорбции от давления и температуры в аппарате. Устройство и принцип действия абсорберов: поверхностных, барабанных и распылительных.
Материальные балансы абсорберов и расход абсорбентов. Уравнение рабочей линии. Тепловые балансы абсорберов, расчет насадочных абсорберов: предельной и фиктивной скорости газа, высоты слоя насадки, диаметра колонны, плотности орошения, высоты и числа единиц переноса.
Графическое определение числа единиц переноса.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 25. Адсорбция
Основные понятия и определения. Промышленные адсорбенты и их основные характеристики. Разделение газовых смесей и растворов. Десорбция. Устройство и принцип действия адсорбционных аппаратов периодического и непрерывного действия. Материальный баланс и движущая сила процесса. Процессы ионообмена.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.
Тема 26. Сушка
Цели и способы сушки в пищевой промышленности. Физические свойства влажного воздуха. J-X диаграмма Рамзина. Взаимодействие влажного материала с воздухом. Изотермы сорбции и десорбции. Формы и энергия связи влаги с материалом. Химически связанная влага. Адсорбционно-связанная влага. Мономолекулярная и полимолекулярная адсорбция. Капиллярная влага в макро- и микрокапиллярах. Осмотически-связанная влага Понятие об активности воды. Изменение состояния влажного материала при сушке. Равновесная и гигроскопическая влажность. Удельная, свободная и связанная влага.
Области сушки и десорбции. Кривые сушки. Основы кинетики конвективной сушки.
Расчет плотности потоков влаги за счет влаго- и термовлагопроводности. Особенности внешнего и внутреннего переноса тепла и массы. Коэффициенты переноса тепла и влаги.
Формируемые компетенции: ПК-8, ПК-11.