ЖУКОВ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2013 1 УДК 664.02(075.8) Ж 86 Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, профессор С.И. Лежнин канд. техн. наук, доцент Ю.Л. Крутский Работа подготовлена на кафедре химии и химической технологии для студентов III–IV курсов дневной и заочной форм обучения, направление 260800.62 – Технология продукции и организация общественного питания Жуков В.И. <...> Ж 86 Процессы и аппараты пищевых производств : учеб. пособие. <...> ISBN 978-5-7782-2403-2 Рассмотрены гидромеханические, механические, тепловые и массообменные процессы пищевых производств, а также приведены основные уравнения гидравлики. <...> Пособие предназначено для студентов III–IV курсов в целях изучения дисциплины «Процессы и аппараты пищевых производств» по направлению (специальности): 260800.62 – Технология продукции и организация общественного питания. <...> Процессы пищевой технологии в большинстве своем очень сложные и зачастую представляют сочетание гидродинамических, тепловых, массообменных, биохимических и механических процессов. <...> При изложении массообменных процессов особенно широко использовалась названная выше работа Липатова Н.Н., а также книги: Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. <...> КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Производственный процесс – совокупность приемов, выполняемых направленно для достижения определенного результата. <...> Гидромеханические процессы: перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, перемешивание в жидких средах, фильтрование, центрифугирование и т. д. <...> В условия однозначности входят: сведения о геометрических свойствах системы, о физических свойствах среды, начальные и граничные условия системы, условия взаимодействия системы с окружающей средой. <...> Из величин, входящих в условия однозначности, составляются безразмерные комплексы, которые называются определяющими критериями <...>
Процессы_и_аппараты_пищевых_производств.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В.И. ЖУКОВ
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2013
1
Стр.1
УДК 664.02(075.8)
Ж 86
Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук, профессор С.И. Лежнин
канд. техн. наук, доцент Ю.Л. Крутский
Работа подготовлена на кафедре химии и химической технологии
для студентов III–IV курсов дневной и заочной форм обучения,
направление 260800.62 – Технология продукции
и организация общественного питания
Жуков В.И.
Ж 86
Процессы и аппараты пищевых производств : учеб. пособие.
– Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013. – 188 с.
ISBN 978-5-7782-2403-2
Рассмотрены гидромеханические, механические, тепловые и массообменные
процессы пищевых производств, а также приведены основные
уравнения гидравлики. Изложены принципы анализа, расчета
и пути интенсификации процессов пищевых производств и их аппаратурного
оформления. Некоторые формулы, часто использующиеся
для оценок, приводятся без громоздкого вывода, в конце каждого раздела
дан обширный список литературы, использовавшейся при составлении
данного пособия, где содержится вывод и теоретическое
обоснование зависимостей.
Пособие предназначено для студентов III–IV курсов в целях изучения
дисциплины «Процессы и аппараты пищевых производств» по
направлению (специальности): 260800.62 – Технология продукции и
организация общественного питания.
Работа выполнена при частичной поддержке гранта НГТУ С-7.
УДК 664.02(075.8)
ISBN 978-5-7782-2403-2
© Жуков В.И., 2013
© Hовосибиpский государственный
технический университет, 2013
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ
ПРОИЗВОДСТВ................................................................................................... 5
2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА МАШИН И АППАРАТОВ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ............................................................................ 7
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОДОБИЕ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ............................................................................ 8
3.1. Математическое моделирование .................................................................. 8
3.2. Физическое моделирование .......................................................................... 9
3.3. Основы теории подобия ................................................................................ 9
3.4. Три теоремы подобия. ................................................................................... 9
3.5. Метод анализа размерностей ...................................................................... 10
4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АППАРАТАМ,
ПРИМЕНЯЕМЫМ В ОБЩЕСТВЕННОМ ПИТАНИИ .................................. 11
5. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРИКЛАДНОЙ
ГИДРАВЛИКИ ПРИ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ ................................ 12
5.1. Свойства жидкостей .................................................................................... 13
5.2. Дифференциальные уравнения движения Л. Эйлера ............................... 14
5.3. Основы гидростатики .................................................................................. 15
5.4. Основы гидродинамики ............................................................................... 17
5.5. Гидравлические сопротивления ................................................................. 23
5.6. Истечение жидкости из резервуаров .......................................................... 26
5.7. Аппаратурное оформление процессов перемещения жидкостей ............ 28
5.8. Основы реологии ......................................................................................... 36
Список литературы ................................................................................................ 38
6. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ........................................................ 39
6.1. Получение гомогенных и гетерогенных систем методами
перемешивания и диспергирования ........................................................... 39
6.2. Пенообразование и взбивание .................................................................... 51
6.3. Псевдоожижение .......................................................................................... 54
186
Стр.186
6.4. Разделение гетерогенных жидкостных систем ......................................... 57
6.5. Очистка газов от пыли ................................................................................. 66
Список литературы ................................................................................................ 68
7. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ..................................................................... 69
7.1. Измельчение ................................................................................................. 69
7.2. Прессование .................................................................................................. 76
7.3. Смешение и сортировка сыпучих материалов .......................................... 79
Список литературы ................................................................................................ 85
8. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ................................................................................ 87
8.1. Общие сведения о тепловых процессах. .................................................... 87
8.2. Основы теплопередачи. ............................................................................... 88
8.3. Тепловые процессы, происходящие без изменения агрегатного
состояния вещества .................................................................................... 100
8.4. Тепловые процессы с изменением агрегатного состояния вещества .... 103
8.5. Тепловое излучение ................................................................................... 114
8.6. Теплообменные аппараты ......................................................................... 117
8.7. Варка ........................................................................................................... 123
8.8. Жарка .......................................................................................................... 127
8.9. Выпаривание .............................................................................................. 130
Список литературы .............................................................................................. 133
9. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ............................................................... 135
9.1. Классификация массообменных процессов............................................. 135
9.2. Общие признаки массообменных процессов .......................................... 136
9.3. Фазовое равновесие ................................................................................... 138
9.4. Механизмы передачи массы ..................................................................... 139
9.5. Подобие массообменных процессов ........................................................ 142
9.6. Массоперенос в твердых телах. Массопроводность ............................... 143
9.7. Абсорбция ................................................................................................... 144
9.8. Ректификация ............................................................................................. 149
9.9. Адсорбция ................................................................................................... 157
9.10. Экстракция................................................................................................ 160
9.11. Мембранные методы разделения жидкостных систем ......................... 165
9.12. Сушка ........................................................................................................ 169
Список литературы .............................................................................................. 184
187
Стр.187