CC BY
30
N1 =F0 /і біп а 1 ■
Vo
■ = FoVotg а і; (20)
N 2 =^0^ а 2-
(21)
Зависимости (12) и (13) не отличаются от (20), (21) и Кы при данных углах а1 и а2 не зависит от характера нагрузки (^э или М).
Зависимость (14) показывает, что при а1 = а2 и одинаковой скорости перемещения У0 при равных Е0 величина Км = 1, т. е. не зависит от размеров колес (рис. 4).
N1 =N2 =F0V0tg а
ВЫВОДЫ
(22)
1. Размеры колес влияют на энергосиловые параметры качения по деформируемой поверхности.
2. Плечо момента сопротивления зависит от размеров колес.
3. Основным параметром в энергосиловых расчетах является угол а, определяющий положение точки А на ободе колеса, через которую проходит вектор равнодействующей Рі2.
4. Если диаметры колес разные, а вертикальная нагрузка F0 и скорость их перемещения V0 одинаковы, то снижение величины движущей силы F при увеличении диаметра колеса проходит пропорционально отноше-
К ^ а і нию Кы =--------.
tg а 2
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 05.12.05 г.
Г соб аі
665.3.048
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ФАЗАХ ПРИ ДЕСОРБЦИИ В ПЛЕНОЧНОМ ТРУБЧАТОМПРОТИВОТОЧНОМАППАРАТЕ
А.Г. ВЕРЕЩАГИН, А.А. СХАЛЯХОВ, Е.П. КОШЕВОЙ
Кубанский государственный технологический университет Майкопский государственный технологический университет
В процессе окончательной дистилляции ацетоно-маслянных мисцелл присутствует десорбция летучего компонента - ацетона - из потока жидкой пленки в противоточный поток газа - азота [1].
Рассматриваемая модель процесса представляется следующим образом. По стенке трубы течет пленка жидкой фазы, из которой десорбируется целевой компонент смеси (концентрация десорбируемого компонента х); в центральной части трубы противоточно течет газовая фаза, поглощающая десорбируемый компонент (концентрация десорбируемого компонента у). Примем, что коэффициент массопередачи и объемные скорости потоков постоянны по высоте трубы. Рассмотрим только установившийся режим, характеризующийся независимостью от времени концентрации десорбируемого компонента в каждом сечении трубы [2].
Уравнения для вычисления количества переносимого вещества йМ (знак М условно примем положительным при переходе десорбируемого компонента из жидкой фазы в стекающей пленке на стенке трубы в газовую фазу, движущуюся в центральной части трубы) при десорбции для элемента высоты йк имеют следующий вид:
йМ = кх (х—х. )йк ; йМ =ку(у. — у)йк ; йЫ = Ка£( у * — у)йк .
(і)
(2)
(3)
Материальный баланс для десорбируемого компонента из жидкой фазы в трубе дифференциальной высоты йк
—(2хйх = Кяпй( у* — у"йк = Кттй{тх — у". (4)
Подобно, в газовой фазе в центральной части тру -
бы:
Qydy = —Ктй[ у * — у" йк = —Ктй[ тх— у", (5)
где т = у„/х„ = у/х* = у*/х - коэффициент распределения десорбируемого вещества между двумя различными фазами; у№ хт х*,у* - рав -новесные концентрации с индексом п на межфазной границе и с индексом (*) в объеме обеих фаз; К - коэффициент массопередачи, рас -считанный по фазе У; с - поверхность контакта фаз в единице объема трубы; 5" - сечение трубы.
Трубчатая колона с п трубами диаметром й имеет произведение 0.5 = прй.
Соотношение между коэффициентом массопереда-чи и другими массообменными коэффициентами может быть получено из уравнений (1) - (3)
і = т $ і К кх ку
(6)
где кх и ку- коэффициенты массоотдачи в объемах соответствующих взаимодействующих фаз.
Определим следующие безразмерные группы:
Фх =
Фу =
(тх — тх0)
(тх0 — у0 ) (у—ур) (тх0 — у0)
(7)
(8)
= (крт)/ б.;
"у = (КЕ)/бу;
X=Ь/ь,
(9)
(10)
(11)
фх = 0 при X = 0; фу = 0 при X = 1.
(14)
(15)
Результаты интегрирования системы уравнений (12) и (13) можно представить в виде
ф х =
ф у =[е
,("у #)Х
; (16)
ф =—(" /N )ф =
тхк V х уутук
("у-"х
("у -"х
(18)
Из (18) видно, что фхк и фук - функции только "х и —,, и они зависят от полной площади массопередающей поверхности Е, но не зависят прямо от длины Ь, диаметра ё и числа труб п.
В результате решения системы уравнений для противотока с продольным перемешиванием
Ре
Ре у ёХ2
= (ф х -ф у $ і),
(19)
(20)
Р КЬЕт Р КЬЕ
где Рег = ——— и Реу = ——------модифицированные числа Пекле,
характеризующие перемешивание по каждой из обеих фаз; 5 - сече -
ние колоны; Вх и Бу - коэффициенты продольного перемешивания по обеим фазам.
Получены распределения концентраций по взаимодействующим фазам
где Ь - длина труб; Е = РпсЬ - площадь поверхности труб; фх и фу -соответственно изменения нормализованной концентрации десорбируемого вещества в жидкой фазе в стекающей пленке по поверхности труб и в газовой фазе в центральной части труб по сравнению с максимально возможным изменением концентрации; N и Ыу - числа единиц переноса по жидкой и газовой фазам; (2х и (2у - объемные рас -ходы в жидкой фазе в стекающей пленке и газовой фазе в центральной части труб.
Подстановка уравнений (7)-(11) в (4)-(5) дает числа единиц переноса по фазам
Ых (фх _ фу + 1) = ~(Сфх /СХ); (12)
Ыу (фх _ фу $1)= #(Сфх /СХ)- (13)
Распределение концентрации десорбируемого вещества в жидкой и газовой фазах может быть получено решением системы уравнений (12) и (13) одновременно с использованием следующих граничных условий:
3
ф у=А0 $ +А е“-Х; /= 1
3
Ух — л0 -1 $
фх =А 0 -1$+ А' Р' е .
(21)
(22)
/= 1
Параметры а, определяем решением характеристического уравнения
1
■ а —
$
11
—і— Рех
1 1
Ре х"у Ре у"
1 1
$ а-
Ре у "х
а2 $
(23)
= 0.
Коэффициенты зависимостей (21) и (22) находим из матричного уравнения
А0'
Л
А,
1
е^б,
[1 + —-
I "х 1
0
у1
1
"х
е1 5.
е3 5, з
евз $ "і- Р3
"х
е-а1Р15х1 е-а2Р 2 бХ2 е-азРзбх;
аА а 2Р 2 а3Р 3
(24)
Матричное уравнение (24) содержит параметры
-1 0
у
"х
1
0
Ф , = 0,5(а , - а,) и Р, =с
Выходная концентрация фхк получается при подстановке X = 1 в уравнение (16), выходная концентрация фук - при подстановке Х = 0 в уравнение (17). В результате
1 1 1 2 1---------а,-------------а,
Ре у
а-Ф; 5уі = 1 1 ; 5х, = 1 1
а, а,
" Ре ' уу х е Р
Определив эффективность массообменника е как отношение между фактически переданным количеством массы и тем максимально возможным количеством массы, которое может быть передано только в идеальном противоточном массообменнике с бесконечно большой поверхностью массообмена, установили соотношение
фу
е = -
Анализ показал, что предельные эффективности достигаются при Ых = 4 +- 5. Чем больше число единиц переноса по фазе X по сравнению с числом единиц по фазе У, тем выше эффективность. Эффективность при увеличении перемешивания по фазе У мало меняется. В случае перемешивания по фазе X предельная эффективность достигается при малом числе переноса по фазе X (при Ых < 0,5). Однако предельная эффективность устанавливается на меньшем уровне по сравнению со случаем без перемешивания. Таким образом, рекомен-
1
а
"х
ин
= 1,71-10-2 Яе
-0,36
•Я
н
Ьг/ *)
(25)
и - 0,028 и
от. зх ’ о
Зависимость эффективности противотока от числа единиц переноса по фазе X при отсутствии перемешивания по фазе Х при Реу = 30 и различном соотношении чисел переноса по обеим фазам показана на рисунке.
Полный факторный эксперимент влияния параметров перемешивания по обеим фазам при Ых = 2 и Ыу1Ых = = 0,15 представлен в таблице.
Таблица
Число единиц переноса по фазе X -*-NJN = 0,15 NJNx = 0,40
-Ь-NJNx = 0,65 -X- NN. = 0,90
дуется режим противотока, минимальное отношение Ыу/Ых и минимальное перемешивание по фазеX.
На основе анализа диффузионной модели перемешивания и в результате экспериментального изучения влияния физических свойств жидкости (р, V, о), длины пути пленки Н и скорости противоточно движущегося газа в [3] получено уравнение для определения эффективного коэффициента продольного перемешивания:
Вариант Параметры перемешивания е
Ре х Реу
1 -(10) -(10) 0,77
2 +(50) -(10) 0,82
3 -(10) +(50) 0,77
4 +(50) +(50) 0,82
где ит = $ ых — относительная скорость движения фаз; г^х - от -
носительная скорость движения фаз в режиме захлебывания; Ух - ки -нематическая вязкость жидкой фазы, м2/с; о - поверхностное натя -жение Н/м; рх - плотность кг/м3.
Расчеты по формуле (25) для процесса окончательной дистилляции ацетономаслянных мисцелл определили значение Рех = 39.
Обработка полного факторного эксперимента позволила установить, что в данном диапазоне Реу не влияет на эффективность, а рост Рех увеличивает эффективность. Взаимодействие факторов незначимо.
Таким образом, эффективным для процесса окончательной дистилляции является режим противотока, минимальное отношение Ыу/Ых и минимальное перемешивание по жидкой фазе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аппаратурное оформление получения фосфатидного концентрата в технологии производства БАД «Витол» / А.Г. Вере -щагин, Е.П. Кошевой, Е.П. Корнена и др. // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сб. статей и докл. 9-й науч-практ. конф. с междунар. участием. - Барнаул: АГТУ, 2006. -С. 3-6.
2. Кошевой Е.П., Косачев В.С., Блягоз Х.Р., Схаля -
хов А.А. Теоретический анализ экстракции в массообменнике с пористой перегородкой // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2001. -№ 5-6. - С. 66-68.
3. Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реак -торы. - Л.: Машиностроение, 1976. - 216 с.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 30.03.07 г.
0.67
X
3
а
х
иот. зх - иот
663.5
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО СПИР ТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ЭНДОСПЕРМА ЗЕРНА
Т.Г. КОРОТКОВА, Р. С. ШАЗЗО
Кубанский государственный технологический университет
В работе [1] показано, что комплексный подход к переработке зернового сырья (пшеницы) с извлечением всех структурных компонентов позволяет при сокращении затрат улучшить качество этилового спирта, повысить экономическую эффективность его производства, а выручка от продаваемых побочных продуктов может превысить выручку от продажи основного продукта. Для получения спирта необходим только крахмал, содержащийся в основном в крахмалистом эндосперме пшеницы (до 60-76%), остальные же ком-
поненты - зародыш, оболочка зерна - в процессе брожения оказывают негативное влияние на показатели кислотности бражки, вязкости и содержание примесей в сусле. Поэтому на брагоректификационных установках (БРУ) вынуждены поддерживать более жесткие условия, вследствие чего уменьшается выход спирта, увеличивается отбор боковых погонов и эфироальдегидной фракции. Полученный спирт-ректификат требует дополнительной очистки, связанной с добавлением какой-либо из колонн, например, окончательной очистки. Для производства пищевого этилового спирта предложено [1] использовать мельничную подготовку зерна, включающую в себя полную очистку зерна в
