Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко Процессы и аппараты пищевой технологии

Модуль №2

Гидромеханические процессы

 

Лекция №12

Разделение газовых неоднородных систем

 

Литература:

1. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред. А.Н. Острикова.

2. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.: ил.

 

План лекции:

1. Общие сведения о неоднородных системах «газ-твердое тело» в пищевой промышленности.

2. Классификация промышленных пылеуловителей и оценка их эффективности.

3. Физические основы пылеулавливания и подготовки газов.

4. Вспомогательные механизмы выделения частиц из потока.

5. Способы и устройства очистки газов.

 

 

Контрольные вопросы:

1. Определите задачи очистки промышленных газов и воздуха на пищевых предприятиях.

2. Как определяется эффективность очистки газов?

3. Назовите основные механизмы выделения частиц из газового потока.

4. Дайте характеристики механизмов выделения пыли из газа.

5. Какие вспомогательные механизмы выделения пыли из потока Вы знаете?

6. Как работают:

6.1. Пылеосадительная камера?

6.2. Отстойные газоходы?

6.3. Циклоны?

6.4. Фильтры?

6.5. Скрубберы?

6.6. Электрофильтры?

 

 

Вопрос 1. Общие сведения о неоднородных системах «газ-твердое тело» в пищевой промышленности

Многие технологические процессы в пищевой про­мышленности сопровождаются образованием и выделением в окружающую среду неоднородных систем «газ — твердое тело» (пыли, дымы), называе­мых аэрозолями. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм; дымы — от 5,0 до 0,1 мкм.

Пыли и дымы оказывают неблагоприятное воздействие на работающих, вы­зывают преждевременный износ технологического оборудования; пылевые вы­бросы загрязняют окружающую среду. Выделение пыли связано с потерей час­ти сырья и готовой продукции. Большинство пылей пищевых производств, имеющих органическую основу, способны образовывать с воздухом взрывоо­пасные смеси; отложения пыли представляют большую пожароопасность.

На пищевых предприятиях широко применяется очистка не только про­мышленных газов, но и воздуха, используемого в технологических целях. Воздух, поступающий для аэрации массы в бродильных и других биохими­ческих производствах, должен быть очищен от механических примесей и микроорганизмов, а в ряде случаев должен быть стерилен, чтобы не инфи­цировать биомассу. При аэрации зерна в процессе ращения солода воздух должен иметь определенную температуру, относительную влажность и чис­тоту от примесей для обеспечения оптимальных условий ращения солода и накопления в нем ферментов.

Воздух, выходящий из конвективных сушилок для сахара, молока и дру­гих продуктов, из пневмотранспортных установок для муки и зерна, а также воздух, используемый для аспирации дробильных и мельничных установок, уносит с собой часть пылевидного продукта, который, загрязняя атмосферу рабочего помещения, создает неблагоприятные условия труда. Особую опас­ность вызывает загрязнение воздуха в рабочем помещении сахарной и мучной пылью, способной при наличии открытого огня взрываться.

Повышение эффективности очистки выбросов в атмосферу позволяет допол­нительно уловить и вернуть в производство или использовать в других полез­ных целях значительное количество пищевого и кормового сырья и готовой продукции. Таким образом, эффективное разделение неоднородных систем «газ — твердое тело» в пищевой промышленности имеет не только санитарно-гигиеническое, экологическое, но и большое экономическое значение.

 

Вопрос 2. Классификация промышленных пылеуловителей и оценка их эффективности.

 

По способу разделения неоднородных систем «газ — твердое тело» пыле­уловители подразделяют на аппараты сухой, мокрой и электрической очистки газов. В основе работы сухих пылеуловителей лежат гравитационные, инерци­онные и центробежные механизмы осаждения. Самостоятельную группу аппа­ратов сухой очистки представляют пылеуловители фильтрационного действия. В основе работы мокрых пылеуловителей лежит контакт запыленных газов с промывной жидкостью; при этом осаждение частиц происходит на капли, по­верхность газовых пузырей или пленку жидкости. В электрофильтрах осажде­ние частиц пыли происходит за счет сообщения им электрического заряда.

Классификация пылеуловителей (рис.1) не претендует на исчерпыва­ющий характер, т. к. существует значительное число аппаратов, работа ко­торых основана на совмещении различных механизмов осаждения.

 

Рис.1 Схема классификации пылеуловителей

 

Так, например, зернистый фильтр при подаче на фильтровальную пере­городку жидкости для повышения эффективности пылеулавливания может быть отнесен к категории мокрых пылеуловителей.

То же самое можно сказать и о мокром электрофильтре. Поэтому дан­ную классификацию следует рассматривать как условную, позволяющую в то же время достаточно наглядно охватить абсолютное большинство пыле­уловителей.

Эффективность очистки газов (степень очистки, КПД) обычно выража­ют отношением массы уловленного материала к массе материала, поступив­шего в газоочистной аппарат с пылегазовым потоком за определенный пери­од времени.

Эффективность очистки в пылеулавливающих аппаратах определяют не­сколькими способами:

♦ по содержанию пыли в газах перед газоочистным аппаратом и на выхо­де из него

(1)

♦ по концентрации пыли в газах перед аппаратом и количеству уловлен­ной пыли

 

(2)

 

(3)

 

 

(4)

 

 

Зная фракционную степень очистки газов, можно определить общую степень очистки по формуле

 

(5)

 

 

Вопрос 3. Физические основы пылеулавливания и подготовки газов.

Основные механизмы выделения частиц из потока. На рис.2 приведе­ны схемы физических механизмов выделения взвешенных частиц из газо­вых потоков.…  

Вопрос 4. Вспомогательные механизмы выделения частиц из потока.

Высокодисперсные частицы пыли участвуют в броуновском движении окружающих их молекул. При этом возникает непрерывное движение частиц к осадительной… Термопреципитация. Разница температур стенки канала и взвешенных в потоке… Коагуляция. Коагуляция — слипание взвешенных в газовой среде час­тиц при их соприкосновении, которое может происходить…

Вопрос 5. Способы и устройства очистки газов.

Гравитационная очистка газов

Для разделения пылей (грубой очистки) служат аппараты непрерывного и полунепрерывного действия, основным из которых является пылеосадительная камера… Назначение полок заключается в уменьшении пути отстаива­ния частиц пыли.…  

Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил

Отстойный газоход с отбойными перегородками (рис.4) пред­назначен для разделения крупнодисперсных пылей. Перегородки служат для завихрения газового… Инерционные пылеуловители отличаются простотой устрой­ства, компактностью.… Циклоны позволяют разделять пыли в поле центробежных сил. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции…

Мокрая очистка газов

Степень очистки газов от пыли в мокрых пылеулавливателях составляет в зависимости от конструкции 60...85 %. Недостаток мокрой очистки — образова­ние сточных вод, которые также необходимо… Скрубберы, полые или насадочные (рис.10), относятся к про­стейшим мокрым пылеулавливателям для очистки и охлаждения…

Осаждение под действием электрического поля

Разделение газовых неоднородных смесей в электрическом поле осуществляется на электродах. Для разделения пылей и дымов применяют сухие фильтры, для… Простейший электрофильтр — это два электрода, один из которых — анод выполнен… При соединении электродов с источником постоянного тока на электродах создается разность потенциалов, равная…