Интенсификация технологических процессов, совмещенных с диспергированием, в роторных аппаратах

• Автор: Чичева-Филатова, Людмила Валерьевна
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 395 с. : ил.

Введение
Глава 1. Обоснование эффективности роторных аппаратов с модуляцией потока для интенсификации процессов пищевых производств
1.1. Анализ методов импульсных энергетических воздействий на гетерогенные системы для интенсификации технологических процессов .

1.1.1. Воздействие на процессы в гетерогенных системах

1.2. Интенсификация технологических процессов в роторных аппаратах с модуляцией потока при импульсном воздействии на гетерогенные системы
1.3. Анализ методов интенсификации технологических процессов при импульсных энергетических воздействиях на гетерогенные системы .

1.3.1. Системный анализ энергетических воздействий

1.3.2. Анализ методов интенсификации

1.4. Системный анализ факторов воздействия на гетерогенные системы в роторных аппаратах с модуляцией потока.

1.5. Способы интенсификации извлечения целевого продукта из растительного сырья

1.6. Выводы
Глава 2. Нестационарные течения в аппаратах для пищевого производства.
2.1. Аппараты с нестационарными потоками обрабатываемой текучей среды
2.2. Классификация аппаратов.
2.3. Основные процессы пищевого производства и аппараты с нестационарными переходными течениями типа РАМП
2.4. Нестационарное ламинарное течение жидкости в модуляторе роторного аппарата.
2.4.1. Течение вязкой несжимаемой жидкости в модуляторе с прямоугольным сечением патрубков ротора и статора.
2.4.2.Профиль скорости жидкости в трубе прямоугольного сечения в начальный момент изменения градиента давления в модулятор
2.4.3.Течение вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической
2.4.4. Начальный профиль скорости жидкости в цилиндрической
2.5. Выводы.
Глава 3. Переходные релаксационные гидромеханические процессы в
модуляторе роторного аппарата.
3.1. Уравнение течения жидкости через гидравлический участок с переменной площадью проходного сечения.
3.2. Критерии подобия, характеризующие течение жидкости через модулятор
3.2.1. Медленное перекрывание, или квазистационарное течение
3.2.2. Ламинарный режим нестационарного течения жидкости через модулятор
3.2.3. Турбулентный режим нестационарного течения жидкости через модулятор
3.3. Коэффициенты гидравлического сопротивления при стационарном и нестационарном течении.
3.4. Анализ коэффициентов гидравлического сопротивления модифицированного модулятора.
3.5. Кавитационные режимы работы роторных аппаратов.
3.6. Выводы.
Глава 4. Теоретические и экспериментальные исследования извлечения белка из шрота сои
4.1. Физическая ячеечная модель экстрагирования вещества из твердой диспергируемой частицы.
4.2. Создание стенда для проведения экспериментов.
4.3. Экспериментальные исследования шрота сои как объекта экстрагирования.
4.3.1. Шрот сои и его основные показатели.
4.3.2. Влияние обработки соевого шрота в РАМП на структуру системы соевый шрот экстрагент
4.3.3. Влияние дисперсности шрота сои на кинетику капиллярной пропитки
4.3.4. Влияние температуры на коэффициент диффузии растворимого белка в процессе набухания шрота сои.
4.3.5. Влияние соотношения твердой и жидкой фаз на степень извлечения белка из шрота сои
4.4. Анализ кинетики экстрагирования белка из шрота сои в РАМП .
4.5. Выводы
Глава 5. Разработка метода расчета роторного аппаратаэкстрактора на заданные производительность и значение критерия кавитации
5.1. Анализ, выбор и обоснование критериев и параметров для расчета роторных аппаратов с модуляцией потока
5.2. Разработка методов расчета роторных аппаратов с модуляцией потока на основе инженерной оптимизации.
5.3. Основные направления проектирования и классификация роторных аппаратов с модуляцией потока.
5.4. Расчет роторного аппарата на основе теоретических и экспериментальных исследований гидромеханических и экстракционных процессов в аппарате
5.5. Техническая характеристика аппаратаэкстрактора.
5.6. Форма полости ротора
5.7. Возможные варианты включения аппаратаэкстрактора типа РАМП в технологическую схему экстрагирования белка.
5.8. Диссипация энергии в аппарате и нагревание суспензии шрота .
5.9. Обсуждение результата расчета РАМП
5 Выводы.
Глава 6. Применение роторных аппаратов для интенсификации технологических процессов при получении карамельной массы
6.1. Постановка задачи.
6.2. Течение смеси сахара и патоки в зазоре между ротором и статором РАМП. Расчет мощности привода ротора.
6.3. Исследование процесса нагревания жидкости в зазоре между ротором и статором.
6.4. Экспериментальная установка для растворения сахара в патоке.
6.5. Экспериментальное исследование процесса нагревания гетерогенной смеси сахара и патоки
6.6 Кинетика образования редуцирующих веществ при получении карамельной массы в роторных аппаратах .
6.7 Выводы.
Основные результаты и выводы.
Список использованной литературы


Для того, чтобы интенсификация ФХП за счет какихлибо воздействий на физикохимическую систему была максимальной, необходима оптимизация конструктивных и геометрических параметров аппарата. В свою очередь ФХП характеризуется определенными режимнотехнологическими параметрами, которые необходимо оптимизировать и постоянно поддерживать достигнутые значения за счет управляющих элементов. Характеристики ФХП для рассматриваемых процессов сведены в табл. Методика интенсификации ФХП при импульсных энергетических воздействиях базируется на синергетическом подходе. Синергетика означает совместное, нелинейное кооперативное действие, дающее новый качественный эффект 9. Интенсификация процессов в гетерогенных системах происходит за счет нелинейных физикохимических эффектов при синергетическом многофакторном воздействии. Само воздействие на гетерогенные системы может быть линейным, прямым, но ускорение процессов происходит за счет нелинейных эффектов второго порядка, например, кавитации, турбулентности, инверсии фаз и т. Аддитивные эффекты парных взаимодействий соответствуют процессам и явлениям, которые характерны для линейной теории термодинамики необратимых процессов. Синергетические и антагонистические эффекты выражают нелинейность процессов, протекающих в гетерогенной системе при энергетическом воздействии, и для их описания необходимо базироваться на принципах нелинейной теории термодинамики необратимых процессов 0. Энергетические воздействия предполагают не только парные комбинации, а также тройные и более. Для синергетических и антагонистических эффектов, в силу их нелинейности, анализ и прогнозирование результатов воздействий принципиально сложнее, количество вариантов сочетаний эффектов резко возрастает. Эта область подлежит дальнейшему исследованию. Таблица 1. ФХП Хара. Общность ФХП Уменьшение исходных размеров частиц. Распределение дисперсной фазы по всему объему жидкости Уменьшение исходной массы частиц. Основные воздействия, реализующие физико химические эффекты Механическое, акустическое, электрическое Механическое, акустическое, тепловое Механическое, акустическое, тепловое,электрическое
Следующий принцип, на котором базируется методика интенсификации процессов при импульсных энергетических воздействиях это принцип концентрационной избирательности, который предполагает, что для интенсификации процессов необходима концентрация энергетического воздействия на обрабатываемую среду в нужном месте и в нужное время. Наименьшие энергетические затраты при реализации энергетического воздействия будут при пульсационной импульсной форме реализации принцип дискретности 4, 5, 1. Многие воздействия реализуются вообще только в пульсационной форме. Практически все физикохимические процессы, которые традиционно считаются стационарными, при более детальном изучении в меньшем масштабе имеют пульсационную составляющую на низком или высоком иерархическом системном уровне. Под интенсификацией технологических процессов мы понимаем прямой или косвенный экономический эффект, достигнутый за счет увеличения производительности, КПД, уменьшения энергоемкости и материалоемкости, длительности лимитирующих стадий, повышения качества продукта и т. Все эти показатели во многом взаимосвязаны друг с другом. Так, уменьшение длительности лимитирующих стадий технологического процесса обычно приводит к увеличению производительности, уменьшению энерго и материалоемкости, способствует росту КПД. Суммируя все вышесказанное и учитывая поливариантность энергетических воздействий на процессы, составим алгоритм интенсификации ФХП в гетерогенных жидкостях при энергетических воздействиях. Первым этапом при интенсификации процессов должен быть системный анализ физической сущности процесса, детальное изучение его механизма, построение физической модели процесса на каждом иерархическом уровне и составление уравнений, описывающих эти процессы. Основываясь на данных системного анализа ФХП, необходимо выявить лимитирующую стадию процесса и определить факторы, способствующие изменению скорости процесса на этой стадии.