CC BY
20
№ 2-3,2000 -.532.739.2
чя
(10)
івность г-го
'Л.
і насыщен-я в соответ-
т-
нот.
т_сҐ_ + т,
СаОН
т,
со,
2- + т
(И)
'СаСО^
ветственно и растворе и в результате
и растворе с -at). (12)
ІШЄНИЯХ (И) (ответственно гидролиза ации и К2
/к;, (із)
ишем уравне-
нсо.
СаОН
;(14)
/„cogw (15)
а, - ах)\
гї)5/н+Уон
діб)
ілент активно-или молекул в ре.
В соотношениях (14)—(16) принято.допущение
При равновесии химический потенциал твердого карбоната кальция ^сТот, Равен ег0 химическому
потенциалу в насыщенном растворе ^хасо3М:
нием данных таблицы и сведений [3, 5] о константах диссоциации СаОН+ и НС03~ и приведены в таблице.
Для расчета коэффициентов активности ионов применяли уравнение Дэвиса [6]
О) = О)
Г СаС03 ГСаСОд-
(17)
кУі = -Azt-
V/
1 + у/
-0,2/
(27)
С учетом полной диссоциации СаС03 в растворе, преобразуем уравнение (17) к виду
/иСаСО,_<иСа2"1 А*СО? = Сг?+ + О ~ад^ Са2+ +
где
г. — число зарядов ионов г-го сорта; / — ионная сила раствора;
А = 1,825* 106/(е7’)3/2;
+ а2 Р СО? О а2^1 СО* ■
(18)
При установившихся химических равновесиях (1), (2), (5) [4]:
^Са2+ +^Н„0 =А*СаОН+ +^Н+^
"HCOQ
". ^он
<“н+ + ^он" = %2о-Из соотношений (11), (18)—(21) получаем
(19)
(20) (21)
^СаСОз ^Сц2+ ^СОд а\Р Са2+ О а\)^СяОН+ +
+ (1 — а1 — н++а2 ,и СС|2 + (1 — сх2){1 нсо3
+ (1 - а2 - а>'он- - (2 - ^ - а2 - а у що, (22) где
ц' 1 = ЯТ 1п аг; (23)
аг — термодинамическая активность г-го сорта ионов или молекул.
Из уравнений (22), (23) следует
Т — температура, К;
£ — диэлектрическая проницаемость 'воды при соответствующей температуре [7].
Ионная сила раствора с учетом (1)—(5), (11);
. / = ^СаС03(2 + а\ + ~ (28)
Зная Ьа, К*, К2 , К№, можно решением системы
уравнений (14)—(16), (26) рассчитать растворимость и ионный состав насыщенных растворов карбоната кальция.
ВЫВОДЫ ^ ;
1. Полученные значения произведения активностей СаС03 уменьшаются с повышением температуры в интервале 298,15-353,15 К.:
2. Предложен способ расчета состава насыщенных растворов карбоната кальция.
ЛИТЕРАТУРА
aai2+al а> +а* а*аа22~а1 а^а1 ajl а*
СаОН Н wurn unu
La-
ТЛЄ
La = exp■
i-ara2-ax
UH20
(тв) 0 п і 0 r>__
^CaCO, Iм Ca .WCO,
RT
(25)
La имеет постоянное значение при Т = const и является произведением активностей СаСО,.
Уравнение (24) с учетом соотношений (6)-(10) преобразуется к виду
La “ «Са2+«С0Г^Га^ГС2^- (26)
Численные значения La найдены совместным решением уравнений (14)-(16), (26) с использова-
1. Жукова Л.А., Рачинский B.B. Исследование осаждения карбонатов кальция и цинка"// Изв. ТСХА. — 1972. — Вып. 6. — С. 204-208.
2. Штангеев В.О., Мишук Р.Ц., Грабова Л.С. Накипеоб-разование при переработке сахара-сырца / / Сахарная пром-сть. — 1992. — № 2. — С. 12-14.
3. Перелыгин В.М., Подгорнова Н.М., Ситников А.И. Диссоциация гидроксида кальция в водных растворах / / Изв.. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 4. — С. 52-53.
4. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. — М.: Высш. школа, 1988. — 496 с.
5. Harned H.S., Scholes S.R. The ionization of НСОз from 0 to 50"C // J. Amer. Chem. Soc. — 1941. — 63. — P. 1706-1709.
6. Батлер Дж. H. Ионные равновесия: Пер. с англ. — Л.: Химия, 1973. — 448 с.
7. Гороновский Й.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф.
Краткий справочник по химии. — Киев: Наукова думка, '1974.— 985.с. -
Кафедра физической и коллоидной химии Кафедра процессов и аппаратов химических и пищевых производств
Поступила 24.02.2000 г.
664.1.002.52
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЕЙ В ЦЕНТРИФУГАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Г.М. ЧУДАКОВ
Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара
Разделение утфелей свеклосахарного производства выполняют в фильтрующих центрифугах пе-
риодического и непрерывного действия. Процесс непрерывного центрифугирования утфеля основан на принципе ’’тонкого слоя”, который предполагает относительное перемещение по наклонному фильтрующему ситу слоя продуктов толщиной 1 -3 мм в поле действия нарастающих по величине
центробежных сил. Физическая модель процесса устанавливает основные параметры, определяющие качество и интенсивность разделения утфеля [1, 2].
Для центробежного фильтрования с учетом известных допущений можно записать по закону Дарси величину скорости фильтрации [3]
.....' ££•_ ^ (,)
“ 3 Л ртф’ '
объем фугата, м3; поверхность центробежного фильтрования, м“;
динамическая вязкость межкристального раствора, Па-с; перепад давлений на фильтрующей перегородке, Па;
время пребывания продуктов на фильтрующем сите, с; общее сопротивлению фильтрованию, м’1; '
гф = гс + И + М-
где гс — сопротивление фильтрующего си-
та;
— коэффициенты линеаризации зависимостей сопротивлений фильт-рования от производительности центрифуги ф, вязкости ц межкристального раствора и размеров кристаллов с1 сахара.
Значение величины г составляет 2-5 с. Время пребывания, как и фактор разделения, относится к основным параметрам процесса [1]. Практически величина г чаще используется в функциональной зависимости с другими определяющими параметрами. Время пребывания продуктов в роторе зависит от производительности центрифуги по утфелю
<3:
Г - Г - К.я. (3)
где г0—максимальное время пребывания
продуктов на лопасти при расходе продуктов, близком к нулю, с;
К — коэффициент линеаризации зависимости, г = Чх(^).
Время пребывания можно определить как отношение массы кристаллического сахара, одновременно находящегося в роторе центрифуги, к секундной производительности по осадку или через отношение длины фильтрующего сита к средней скорости относительного движения продуктов по ситу.
Перепад давления является движущей силой процесса [3].
ДР = Анрш2Яср + ДРВ03, (4)
где йм — толщина слоя межкристального раствора, м; ■ р — плотность межкристального раствора, кг/м3;
ДЯВоз — перепад давления воздуха, Па; ш — угловая скорость ротора центрифуги, с’1;
— начальный, средний и конечный радиусы профиля фильтрующего сита ротора, м;
Яср = 0,75йс + 0,25Я0. (5)
В описанной физической модели процесс тонкослойного центрифугирования утфеля рассматривался как процесс стекания в центробежном поле пленки межкристального раствора с поверхности кристаллов сахара. С учетом кинетических урав ■ нений процесса и критерия гомохронности уста новлена качественная зависимость эффективности разделения 1п Лмо//гмк от кинематических и геометрических параметров центрифуги, вязкости межкристального раствора и продолжительности процесса
/г й/г#
,П МО = ------(6)
К., ЦГ*
где /гчп, толщина пленки межкристального
раствора на поверхности кристаллов сахара в зоне подачи и в зоне схода продуктов (на радиусах /?,. и
К}
Установлена количественная зависимость интенсивности процесса тонкослойного центрифугирования утфелей
п V 2 ^ 100 - 2 Г, /7\
ч
где <1 — средний размер кристаллов сахара
в утфеле, м;
<7— объем межкристального раствора в единице объема сахара;
V — кинематическая вязкость межкри-стального раствора, м2/с;
Кк — процентное содержание кристаллов сахара в утфеле;
Кг — постоянная центрифуги, зависящая от размеров и формы фильтрующей поверхности;
((I2 /у)(\00/Кк) — комплексные параметры качества утфелей, равные 30-1(Г6-6(М(Г6, 6010”6-150-10 , 500-10 — 1600* 10 6 для утфелей последней, промежуточной и 1-й кристаллизации соответственно.
С учетом заданных параметров процесса центрифугирования были определены области рациональных производительностей, которые необходимо учитывать при выборе интенсивных режимов работы фильтрующих центрифуг непрерывного действия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколов В.И. Современные Промышленные центрифуги. — М.: Машиностроение, 1967. — 523 с,
2. Шкоропад Д.Е. Центрифуги для химических производств. — М.: Машиностроение, 1975. — 245 с.
3. Жужи ков В.А. Фильтрование, теория и практика разделения суспензий. — М.: Химия, 1971. — 440 с.
Лаборатория кристаллизации
Поступала И.04,2000 г. ',
где о,. —
5 — ." — АР —
X — Гф —
АЛ. №
Прф и.ОЙ ряжтгы
!ЛИ0Д]Г
РОЖКЕР
ци-е кн кпаягн
К и*-1 и и ^
№ (Я =1
Д£ЛЙТ*.|
Б
БВИТЯ1 ттп ля! лонпгп
НСЖН |1
■та ида и;ни ~п иорши колаыэ уи* на к ф| сшлх. и огЗкраЙ с уэио
о.™
бот К.1
ВМКЭТя вршог.1 ннля о ирпарм
рЫНВД 1 НД СГЯ1С
ЯО'НЫТ
Исс.т*
тлче&си,
шк
яых ст
ДЛЯ КГ!Г СПОСОЁЧ1
С
СЯКГП, аса ГО ЯЭ 41.
зфхрпр, максима Г€Ц. ОЬъ ЖИДЛ1ГЛ" пт^тгрзя* .2,5 пн . У стан
ИСЙ ВМК1 «СОТН. ІІ С НАМЯЛА
шдлеш 1 ггцтаг ч-чв нему
