Последовательность выполнения лабораторной

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

Форма отчетности

1. Краткое содержание теоретической части лабораторной работы (рис.2.1).

2. Схема разделительной машины с характеристикой каждого элемента установки (полученная самостоятельно и выбранная лучшая схема).

3. Заполненная табл. 2.1. обобщенных результатов эксперимента.

4. Выводы (содержание выводов см. ниже).

5. Выполнить (зарисовать, письменно ответить) индивидуальное задание преподавателя.

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?

Выводы по работе должны содержать:

1. Краткую характеристику выполненной работы.

2. Характеристику основных этапов разделения.

3. Оценку возможности разделения частиц на используемом оборудовании.

Таблица 2.1

Обобщенные результаты экспериментов

Наиме-нование Продук-тов смеси и их началь-ный вес	1 этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе	2 этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе	3 этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе	4 этап разделения (самостоятель-но указать название этапа, признак разделения и определяющий размер) Указать какой продукт и сколько его отделилось на данном этапе	5 этап 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 (очистит) 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 силойА(Архимедова сила).

Силу тяжести определяют по формуле:

G = q · ρ_r· v, (3.1)

где v – объём частицы, м³;

ρ_r–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= ρ_с · v · q, (3.2)

где ρ_с– плотность среды.

а б

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=R_g+R_TP+R_P, (3.3)

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

R_TP– сила трения;

R_P– 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 ·R_g, (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 иv₂–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;

R_g– сила динамического сопротивления, Н;

v – скорость осаждения частиц.

Описание установки.Эксперимент проводится на установке, схема которой пред­ставлена на рис 3.2.

Прозрачный (стеклянный) цилиндр 1 заполнен жидкостью. На цилиндре имеются метки для регистрации начала я конца отстаива­ния. Для определений размеров шариков служит штангенциркуль. Массу шариков определяют на аналитических весах. Шарики опускают через верх цилиндра, и они скапливаются в нижней части его. После окончания шарики выгружают путем поднятия корзинки 4 с шариками, подвешенной на тросиках 2.