реферат. процессы и аппараты. Содержание Введение 2 Основы гидродинамики 3 Насосы в пищевом производстве 7 Заключение 16 Список использованных источников 17 Введение

Название	Содержание Введение 2 Основы гидродинамики 3 Насосы в пищевом производстве 7 Заключение 16 Список использованных источников 17 Введение
Анкор	реферат
Дата	17.04.2023
Размер	0.83 Mb.
Формат файла
Имя файла	процессы и аппараты.docx
Тип	Реферат #1067312

Содержание

Введение 2

1.Основы гидродинамики 3

2.Насосы в пищевом производстве 7

Заключение 16

Список использованных источников 17

Введение

В современном мире существует огромное число разных типов и масштабов производств. Кроме тех, что обычно ассоциируются со словом «промышленность» (машиностроение, энергетика, металлургия), существуют и менее масштабные производства, в которых тоже есть процессы и аппараты, оборудование и системы управления. Пищевая промышленность характеризуется особыми требованиями к работе оборудования, ведь это в буквальном смысле касается каждого из нас, так как надежность этого оборудования обеспечивает в том числе и безопасность выпускаемой продукции.

В пищевой промышленности осуществляются самые разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями протекают физические (в том числе механические) и физико-химические процессы. К ним относятся: перемещение жидкостей и твердых материалов, их нагревание и охлаждение, разделение жидких и газовых неоднородных смесей, выпаривание растворов, сушка материалов и т.д.

Одна из самых крупных областей для снижения затрат, повышения безотказности и готовности производства связана с насосами. И, конечно, неудивительно, что многие руководители технического обслуживания в пищевой отрасли считают, что они должны «правильно овладеть основами», когда дело касается спецификации и технического обслуживания насоса; как правило, специалистам по ТОиР не хватает времени даже на то, чтобы решать повседневные проблемы производства, не говоря уже о принятии новых стратегий технического обслуживания.

Основы гидродинамики

Гидродинамика - раздел гидравлики, в котором изучаются законы движения жидкости и ее взаимодействие с неподвижными и подвижными поверхностями.

Если отдельные частицы абсолютно твердого тела жестко связаны между собой, то в движущейся жидкой среде такие связи отсутствуют. Движение жидкости состоит из чрезвычайно сложного перемещения отдельных молекул.

Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения. Например, живое сечение трубы - круг (рис.1, а); живое сечение клапана - кольцо с изменяющимся внутренним диаметром (рис.1, б).

Рисунок 1. Живые сечения: а - трубы, б - клапана
Смоченный периметр χ ("хи") - часть периметра живого сечения, ограниченное твердыми стенками (рис.2, выделен утолщенной линией).

Рисунок 2. Смоченный периметр
Для круглой трубы

если угол в радианах, или

Расход потока Q - объем жидкости V, протекающей за единицу времени t через живое сечение ω.

Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω

Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.

Гидравлический радиус потока R - отношение живого сечения к смоченному периметру

Течение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени

υ = f(x, y, z)

P = φ f(x, y, z)

Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным.

υ = f₁(x, y, z, t)

P = φ f₁(x, y, z, t)

Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.

Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.

Рисунок 3. Линия тока и струйка
Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорное течение наблюдается в закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное - течение со свободной поверхностью, которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.). В данном курсе будет рассматриваться только напорное течение.

Рисунок 4. Труба с переменным диаметром при постоянном расходе
Из закона сохранения вещества и постоянства расхода вытекает уравнение неразрывности течений. Представим трубу с переменным живым сечением (рис.4). Расход жидкости через трубу в любом ее сечении постоянен, т.е. Q₁=Q₂= const, откуда

ω₁υ₁ = ω₂υ₂

Таким образом, если течение в трубе является сплошным и неразрывным, то уравнение неразрывности примет вид:

Насосы в пищевом производстве

Пищевые насосы — это класс промышленных насосов, предназначенных для перекачки пищевых жидкостей, таких как питьевая вода, молоко, соки, подсолнечное масло, пиво, вино, спирт и др.

Пищевые насосы изготавливаются, как правило, из нержавеющей стали, которые не оказывают на перекачиваемую среду окисляющих и иных воздействий. Пищевые насосы работают в широком диапазоне температур и и со средами различных степеней вязкости. Также существуют специальные пищевые насосы во взрывозащищенном исполнении. Такие пищевые насосы подходят для перекачивания спирта и водки. На пищевых насосах для вязких жидкостей можно перекачивать к примеру творожные массы мороженое, и прочие пищевые среды под аналогичную консистенцию. Особенностью пищевых насосов является то, что они обеспечивают высокую продуктивность при малых потерях вещества, а основным преимуществом то, что они просты в эксплуатации и легко подвергаются чистке от перекачиваемого продукта.

В России рынок пищевых насосов представлен следующими брендами: Grundfos, Бецема, Катайский насосный завод, Ливгидромаш, ЭНЕРГО, Санкт-Петербургские насосы, Ливнынасос, Агромаш, Агротехнасос, Кристалл, Воронежпродмаш, Промбиофит, Технология, Пищевые насосы, AlphaDynamic, CSF Inox, Ермак, Ареопаг, ТОР и многие другие.

Основные типы пищевых насосов

Рисунок 5. Пластинчатый (шиберный) насос
Рабочий орган пластинчатого (шиберного) насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой. Во время работы на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Пластинчатый насос предназначен для перекачивания вязких, пластичных масс (глазурь, пюре, патока, пралиновые массы, сгущеное молоко).

Рисунок 6. Шестеренный (шестеренчатый) насос
Принцип действия шестеренного насоса состоит в использовании двух вращающихся шестерен, которые выходят из зацепления со стороны всасывающего отверстия насоса, в результате чего образуются пустоты, заставляющие атмосферное давление вталкивать жидкость в камеру насоса. Жидкость транспортируется во впадинах между зубьями шестерен по обеим сторонам серповидного элемента к выпускному отверстию, где шестерни вновь приходят в зацепление, выталкивая жидкость.

Рисунок 7. Поршневые (плунжерные) насосы
Принцип работы поршневого насоса заключается в след за счет поступательного движения поршня в рабочей камере насоса создаётся разрежение, — происходит всасывание жидкости из подводящего (всасывающего) трубопровода. При движении в обратном направлении на всасывающем трубопроводе закрывается клапан, предотвращающий протечку жидкости обратно, и открывается клапан на нагнетательном трубопроводе, который был закрыт при всасывании. Туда вытесняется жидкость, которая находилась под поршнем, и процесс повторяется.

Рисунок 8. Роторные насосы
Роторные насосы являются насосами вытеснительного типа, однако захват и перекачка жидкости обеспечиваются вращательным, а не возвратно-поступательным движением рабочего органа. В отличие от центробежных, в роторных насосах увеличение энергии перекачиваемой жидкости происходит не за счет центробежных сил.

Рисунок 9. Мембранный насос

Мембранный насос — объёмный насос, рабочий орган которого — гибкая пластина (диафрагма, мембрана), закреплённая по краям. Пластина изгибается под действием рычажного механизма или в результате изменения давления воздуха или жидкости, выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе. Сжатый воздух, проникающий за одну из мембран, заставляет её сжиматься и продвигать жидкость в отверстие выхода. В это время вторая мембрана напротив создаёт вакуум, всасывая жидкость.

После прохождения импульса пневматический коаксиальный обменник меняет направление сжатого воздуха за вторую мембрану и процесс повторяется с другой стороны.

Рисунок 10. Перистальтический насос

Перистальтический насос — насос для перекачки жидкостей, текущих по гибким трубкам. Принцип действия основан на том, что ролики передавливают трубку с жидкостью, и двигаясь вдоль трубки, проталкивают жидкость вперёд. Обычно состоит из гибкой трубки, нескольких роликов, и поверхности (трека), к которой ролики прижимают трубку. Встречаются конструкции и без опорной поверхности, в них трубка пережимается на роликах благодаря её натяжению.

Рисунок 11. Винтовой (шнековый) насос

Винтовой (шнековый) насос — насос, в котором движение перекачиваемого продукта и необходимый напор создаются за счёт вытеснения продукта винтовым металлическим ротором, вращающимся внутри эластичного статора.

Шнековый насос предназначен для густых текучих масс с допустимым вкраплением воздуха и твердых частиц.

Рисунок 12. Импеллерный насос

Импеллерный пищевой насос с гибким рабочим колесом применяется при нагнетании жидкости с повышенной вязкостью или как вытяжной насос с возможностью всасывания продукта на расстоянии до 8 метров.

Главным преимуществом импеллерного пищевого насоса является то, что этот насос самовсасывающий, создающий давление. Перекачиваемый поток близок к ламинарному. Проточная часть выполнена из высококачественной нержавеющей стали, а импеллер может быть изготовлен как из обычных, так и из маслобензостоиких материалов.

Рисунок 13. Насосы дозаторы

Насосы дозаторы — имеют много типоразмеров и широко используются для дозирования реагентов. Работа насосного агрегата заключается из чередования процессов всасывания и нагнетания, которые реализуются в гидроцилиндре насоса при возвратно-поступательном направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера.

Рисунок 14. Центробежный насос

Центробежный насос — насос, в котором движение продукта и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопаток рабочего колеса на перекачиваемый продукт. Данные насосы являются наиболее универсальными на сегодняшнем рынке. Они имеют широкий ряд применений (от перекачивания воды и до перекачивания химических веществ) благодаря простым принципам работы, компактности и надежному дизайну.

Центробежные пищевые насосы, как правило, изготавливаются в корпусе из нержавеющей стали и предназначены в основном для перекачки жидких сред, например питьевая вода, молоко, соки, пиво, вино, спирт и др.

Заключение

Гидромеханические процессы, связанные с перемещением жидкостей, сжатием и перемещением газов иногда называют гидравлическими по названию раздела гидромеханики – гидравлике, рассматривающей жидкости и газы как рабочие тела различных технических систем.

Гидравлика представляет собой науку, изучающую законы равновесия и механического движения жидкостей и разрабатывающую методы применения этих законов для различных прикладных задач.

Гидравликой рассматриваются вопросы покоя и движения жидкостей в двух разделах – гидростатике и гидродинамике. Гидростатика рассматривает законы равновесия в состоянии покоя, гидродинамика – законы движения жидкостей и газов.

Пищевая промышленность является одной из самых востребованных, и, соответственно, одно из самых развитых. Для пищевой промышленности необходимо использовать самую новую и качественную технику, чтобы сделать процесс изготовления продуктов питания простым, безопасным и удобным.

Применение насосов в пищевой промышленности необходимо для работы самого разного оборудования. Насосы являются необходимой частью очень многих производственных процессов, наиболее активно они используются в молочной и кондитерской отраслях промышленности. Большая часть аппаратов просто не может функционировать без насосов.

Список использованных источников

Бубнов, В.А. Гидродинамика: Механика частицы жидкости / В.А. Бубнов. - М.: Ленанд, 2018. - 304 c.
Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: Учебное пособие для вузов в10т. Т.6. Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Физматлит, 2015. - 728 c.
Петров, А.Г. Аналитическая гидродинамика: Идеальная несжимаемая жидкость / А.Г. Петров. - М.: Ленанд, 2017. - 368 c.
Тишин, В.Б. Культивирование микроорганизмов: кинетика, гидродинамика, тепломассообмен / В.Б. Тишин. - СПб.: Профессия, 2011. - 184 c.
Тишин, В.Б. Культивирование микроорганизмов: кинетика, гидродинамика, тепломассообмен / В.Б. Тишин. - М.: Профессия, 2012. - 184 c.
Шиляев, М.И. Гидродинамика и тепломассообмен пленочных течений в полях массовых сил и их приложения: Монография / М.И. Шиляев, А.В. Толстых. - М.: Инфра-М, 2016. - 224 c.