Последовательность выполнения лабораторной работы. Действия выполняются в следующей последовательности:

Действия выполняются в следующей последовательности:

1. Изучить конструкцию лабораторной установки и начертить самостоятельно её схему. Обсудить правильность схемы и выбрать для отчета лучшую.

2. Подготовить модель неоднородной среды с заданными характеристиками.

3. Запустить установку в работу сделать отбор пробы схода со всех выходов машины.

4. Удалить примеси с магнитного сепаратора и определить эффективность очистки от металлических примесей.

5. Составить таблицу и внести в неё результаты разделения на разделительной машине по ступеням очистки.

6. Дать качественную характеристику работе машины.

7. Определить, какие ещё необходимы ступени очистки для полного разделения многокомпонентной сыпучей среды.

 

Выводы по работе должны содержать:

1 краткую характеристику выполненной работы;

2 характеристику основных этапов разделения;

3 оценку возможности разделения частиц на используемом оборудовании.

Контрольные вопросы

1. Какие системы называются неоднородными?

2. Какие свойства частиц учитываются при выборе оборудования для разделения неоднородных систем?

3. Какой прием используется в лабораторной установке для разрушения сводообразования?

4. Какое оборудование используется для разделения частиц по: а) размерам; б) форме; в) плотности?

5. Как изготавливаются сита, и какие сита используются в настоящей работе? Каковы их размеры?

Таблица 2.1

Обобщенные результаты экспериментов

Наиме-нование продук-тов смеси и их началь-ный вес I этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукти сколько его отделилось на данном этапе IIэтап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе III этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе IV этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе Vэтап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе
           
           

Примечание: Количество строк таблицы выбирается преподавателем или количеством составных частей зерновой смеси + примеси

 


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ОТСТАИВАНИЯ

Цель работы

Повышение уровня знаний о разделении неоднородных систем методом отстаивания под действием сил тяжести.

Задачи работы

1. Ознакомиться с процессом осаждения частиц шарообразной формы в жидкой среде.

2.Экспериментально определить скорости осаждения частиц.

3. Экспериментально определить константы основного уравнения отстаивания, а также коэффициенты отстаивания.

 

Теоретические основы

В пищевых производствах часто образуются неоднородные системы, которые необходимо разделить на фазы. Например, в результате сжигания топлива образуется дым; при мойке корнеплодов (свеклы, картофеля и т.п.) образуются грязевые суспензии. Во всех подобных процессах необходимо отделить (очистить) дисперсную среду (газ, жидкость), от частиц дисперсной фазы (золы, грязи и т.п.). Одним из методов разделения неоднородных систем является отстаивание под действием силы тяжести. Оборудование для отстаивания воды приведено на рис.3.1.

Если поместить частицу в жидкую или газообразную среду, то на нее будут действовать сила тяжести G, равная весу частицы, и силы гидростатического давления среды. Равнодействующая сил гидростатического давления направлена вверх, и обычно называется подъемной силой А (Архимедова сила).

Силу тяжести определяют по формуле:

G = q · ρr· v, (3.1)

где v– объём частицы, м3;

ρr–плотности частицы, кг/м3;

q–ускорение свободного падения, м/с2.

На основании закона Архимеда подъемная силаА равна весу жидкости, вытесненной телом и определяется по формуле:

А= ρс · v · q, (3.2)

где ρс– плотность среды.

 

 

аб

Рис. 3.1. Отстойники для очистки воды (а) и процесс «Золотой дождь»–осаждение иодида свинца (б)

 

Если плотность частицы меньше плотности среды, то подъёмная сила будет больше силы тяжести (G<А). В этом случае равнодействующая сил направлена вверх, поэтому частица будет перемещаться вверх – всплывать.

Если же плотность частицы больше плотности среды, то G>А и частица будет перемещаться вниз – осаждаться. При движении частицы со стороны среды действует сила сопротивления R, которая приложена к частице и направлена в сторону, противоположную движению. Сила сопротивления возникает в основном в результате трех причин: лобового давления среды на частицу, трения поверхности частицы о среду, появления некоторого разрежения за частицей, что приводит к возникновению вихрей.

R=Rg+RTP+RP, (3.3)

где Rg – сила динамического сопротивления (сила лобового давления);

RTP – сила трения;

RP – сила сопротивления, образующаяся за счет разре­жения за частицей.

Из-за сложностей в определении сил трения и силы сопро­тивления за счет разрежения вводят поправочный коэффициент ξ, учитывающий влияние силы трения и вакуума за частицей. Урав­нение (3.3) будет иметь следующий вид:

R= ξ ·Rg, (3.4)

где ξ – коэффициент сопротивления.

Сила динамического сопротивления проявляется в результате вытеснения движущейся частицей части среды в направлении перед собой. Частица сообщает среде энергию, при этом скорость вытесняемой среды увеличивается от некоторой начальной величины до конечной, равной скорости движения частицы.

Применим к массе вытесняемой среды теорему механики о том, что работа действующих сил приложенных к телу, равна при­ращению кинетической энергии этого тела. Такой силой в данном случае является сила динамического сопротивления.

Эта теорема соответствует уравнению.

(3.5)

где m – масса вытесняемого столба среды, кг;

v1 и v2 – начальная и конечная скорости вытесненной среды, м/с (для случая отстаивания в отстойниках среда находится в покое или не перемещается в вертикальном направлении, следовательно v1= 0; v2 =v);

l – путь пройденный частицей, М;

Rg – сила динамического сопротивления, Н;

v – скорость осаждения частиц.