Inżynieria II sciaga.doc

1.Teoria rozdrabniania:

-RITTINGERA (powierzchniowa)

a)zapotrzebowanie na pracę techniczną niezbędna do powiększenia powierzchni całkowitej jest proporcjonalne do przyrostu jej powierzchni

b)materiał rozdrobniony skł się z cząstek o jednokrotnej wielkości

c)zależność pracy tech do środka cząstek, b duży wpływ średnicy cząst na wkład pracy podczas rozdrabniania

-KICKA i KURPICZEWA- praca techniczna potrzebna do rozdrabniania jest proporcjonalna do obj ziarna Lt~V i odpowiada pracy elastycznego odkształcenia mat rozdr wg praw Hocke’a

rozkład pracy jest mało zależny od średnicy cząstek

-BONDA I WANGA

praca rozdrabniania jest proporcjonalna do jego obj lecz przy rozpadzie cząsteczki akumuluje się w nowo wytworzonej powierzchni

2.Co wpływa na moc rozdrabniania?

WŁ. FIZYKOCHEMICZNE : skł chem, struktura surowca, skł granulometryczny, cechy wytrzymałościowe, kat naturalnego zsypu, gęstość nasypowa, wilgotność, higroskopijność, wsp tarcia wew i zew

PARAMETRY KONSTRUKCYJNO – EKSPLOATACYJNE MASZYN I URZĄDZEŃ:

Rodzaj zespołu roboczego, wielkość i kształt szczeliny roboczej, parametry kinematyczne, liczba i wymiary sit, sposób odbioru produktu, stopień zuzycia elementów roboczych

SPOSÓB ROZDRABNIANIA

3.Zjawiska mogące wystąpić przy tworzeniu emulsji

-emulsja pierwotna-krople dyfunduja do góry

-flokulacja odwracalna- rozdział faz po wstrząśnięciu rozdzielają się

-aglomeracja nieodwracalna globulek tł – cząstki poddane procesowi łatwo ulegają dyspersji jeżeli utrzymywane są przez słabe siły

-aglomeracja nieodwracalna

-zubożona flokulacja – część opada na dno, część dyfunduje do góry, wymieszanie nic nie daje

-flokulacja mostowa- stałe połączenia białkowo-tłuszczowe

-koalescencja- nieodwracalny wzrost rozmiaru

-zmaślanie – unoszenie kulek tł do góry, krople te stopniowo formuja gęstą warstwę na powierzchni próbki. Emulsja staje się niestabilna bo zmaślanie prowadzi do sedymentacji

4)Co wpływa na stabilność i wytwarzanie ukł.wielofazowych?

Na stabilność wpływa:

- wielkość cząsteczek fazy rozproszonej

- rozkład granulometryczny

- właściwości reologiczne

- stabilność mikrobiologiczna

Wytwarzanie emulsji:

- przez mieszanie, co wymaga dużej turbulencji, większej niż w przypadku ujednolicenia zawiesin. wynika to z konieczności pokonania sił powierzchniowych, umożliwiających powstanie fazy ciągłej układu kroplowego. z tej przyczyny stosuje się w tym przypadku mieszadła wysokoobrotowe, zwykle turbinowe lub śmigłowe
5.Jaki jest wpływ średnicy przewodu na wielkość strat ciśnienia podczas przepływu przez rurociąg płynów N i NN rozrzedzanych ścinaniem

PN-straty ciśnienia przy przepływnie laminarnym są wprost proporcjonalne do strumienia objętości i odwrotnie proporcjonalne do promienia przewodu w 4 potędze. Stpsuje się przewody o jak największym promieniu, aby ograniczyć poziom strat ciśnienia

PNN- im mniejsza wartość wskaźnika płynięcia tym opory przepływu zwiększają się w mniejszym stopniu ze wzrostem objętościowego natężenia przepływu oraz w znacznie mniejszym stopniu maleją przy wzroście  promienia przeowdu. Stosuje się przewody o małym przekroju poprzecznym i tłoczeniu przepływów z dużą prędkością, ponieważ jest wtedy mniejsza lepkość płynu.

6. Rodzaje sedymentacji:

I,II-klarowanie cząstek klarowanie flokuł

-małe stężenie zawiesiny

-cząstki oddalone od siebie, jednak dochodzi do zderzeń

-każda cząstka opada z charakterystyczną prędkością

-prędkość opadania flokuł większa

III opadanie strefowe

-w zawiesinach o większym stężeniu

-cząstki blisko siebie, stykają się

-jeśli flokuje, to cząstki wiążą się w plastyczna strukture

-cząstki opadają z jednakową prędkością – prędkość opadania gromadnego

IV kompresja

-b duże stężenie zawiesiny

-opadanie warstwami, strefami zbitych cząstek

-osad poddany naprężeniom ściskającym

CYLINDRYCZNY TEST SEDYMENTACYJNY- ciecz do cylindra – utworzenie się stref (osadu, cieczy sedymentacyjnej, klarownej ). Przyjmuje się że prędkość opadania granicy podziałowej między 2, a 3 jest równa prędkości opadania cząstek. Krzywa sedymentacji jest podstawą do dalszych rozważań projektowych.

7)Opadanie swobodne i zakłócone?opadania swobodnegocząstek- przebiega jednostajnie w nieruchomym ośrodku (gazie lub cieczy) o małym udziale cząstek, przez co nie dochodzi do wzajemnego oddziaływania cząstek na siebie. Jest to zatem opadanie niezakłócone w odróżnieniu od opadania zakłóconego. Podczas opadania swobodnego panuja takie same warunki jak podczas opadania zakłóconego. Podczas opadania swobodnego panuja takie same warunki jak podczas opadania pojedynczych cząstek. Opadanie swobodne występuje bardzo często, a zatem jest ważne z praktycznego punktu widzenia. Wielkością charakteryzującą opadanie swobodne jest prędkość opadania swobodnego (niezakłóconego) vK, która wynika w sposób jednoznaczny z rozmiaru i własności cząstki oraz własności ośrodka. Indeks oznacza, że opadanie zachodzi w ośrodku nieograniczonym pod względem rozmiarów.

Opadanie zakłócone zachodzi dla zawiesin o dużym stężeniu. W tym przypadku cząstki

opadające oddziałują na siebie i stykają się w trakcie opadania. Prędkośc opadania jest znacznie mniejsza niż podczas opadania swobodnego. Im większe stężenie zawieisni tym większe zakłócenie.

8)Jak obniżyć opory przepływu cieczy NN?

-chemiczna deflokulacja aglomeratów cząstek zawiesiny polega na dodaniu niewielkiej ilości elektrolitu; naładowanie ujemne powoduje odpychanie

-mech niszczenie struktury płynu tiksotropowego, przed pompą tłoczącą rurociągu- powoduje rozrzedzenie , spadek lepkości a gęstość pozostaje stała

-doprowadzenie gazu do przepływającego płynu silnie rozrzedzanego ścinaniem

-obniżenie oporów przepływu w ruchu laminarmym

9)Urządzenia do sedymentacji

-odstojniki o działaniu ciągłym- w przemyśle mięsnym do klarowania tł zwierzęcych, przy produkcji mączki mięsnej

-odstojniki Dorra

-osadniki wielostrumieniowe z wypełnieniem płytowym (duże rozmiary, dąży się do zapewnienia ciągłości pracy)

-wirówki sedymentacyjne

11) Metody sterylizacji stosowane w procesach aseptycznych. Zalety i wady.

Bezpośrednie (z inżekcją pary, z infuzją pary). Metody te wykorzystywane są do sterylizacji mleka lub do produktów, w których można stracić związki lotne. Zastosowanie inżektora lub infuzora wymaga wysokiego ciśnienia, aby zwiększyć temperaturę wrzenia mleka.

Zalety metod bezpośrednich:

- bardzo wysoka jakość produktów (niewielkie obciążenie cieplne produktu)

- szybkie ogrzewanie i chłodzenie

- długi cykl produkcji między cyklami mycia (nie występuje przypalanie produktu)

- niskie koszty serwisu i części zamiennych (nieliczne części urządzeń pracują przy wysokich temperaturach)

Wady:

- utrata lotnych związków aromatycznych (nie można stosować do soków)

- wysokie zużycie pary grzejnej i wody, brak możliwości regeneracji ciepła

Pośrednie (z płytowymi wymiennikami ciepła, z rurowymi wymiennikami ciepła, ze skrobakowymi wymiennikami ciepła)

Zalety:

- oszczędność pary i wody chłodzącej

- dobra jakość produktów

- niskie koszty inwestycji i eksploatacji

- zwarta konstrukcja urządzeń

Wady:

- możliwość przypalenia produktu

- dłuższy czas mycia i w porównaniu do metod bezpośrednich

12) Barbotaż.Jest to przepływ zdyspergowanej fazy gazowej przez warstewkę cieczy. Najprostszą metodą jest wprowadzenie strumienia gazu przez dystrybutor umieszczony poniżej menisku fazy ciekłej. Wyróżniamy barbotaż: swobodny i łańcuchowy.

W układzie powstają 3 strefy:

- strefa cieczy, przez którą barbotuje gaz

- strefa piany, o wysokości zależnej od właściwości cieczy i gazu

- strefa bryzgów, czyli porywanych przez gaz drobnych kropel cieczy ( w strefie tej fazą ciągłą jest faza gazowa)

13) Wzór na opadanie swobodne.

Ogólny wzór na prędkość opadania u uzyskujemy, przyjmując że siła ciężkości G, równa jest oporowi R stawianemu cząstce przez ciecz. Zakładamy, że G = R.

Z powyższego równania wyznaczamy ogólny wzór na prędkość opadania cząstki:

Podstawiając do równania wartości λ dla poszczególnych zakresów (Stokesa, Allena, Newtona), otrzymujemy równania na prędkość opadanie cząstek dla tych zakresów.

14) Kinetyka rozpuszczania – etapy.

Dwa wirtualne etapy

1. Zniszczenie struktury kryształu przez przeniesienie cząsteczek lub jonów substancji krystalicznej do otoczenia A→C (kosztem pobrania z otoczenia energii tzw. sieciowej Es)

2. Otoczenie cząstek lub jonów przez cząsteczki rozpuszczalnika czyli solwatacja (hydratacja gdy rozpuszczalnikiem jest woda) C→B (towarzyszy wydzielenie energii solwatacji ΔHsolw)

15) Wpływ liczby Biota na nieustalone przewodzenie ciepła.

Liczba Biota określa stosunek szybkości wnikania ciepła z płynu do powierzchni bryły (lub odwrotnie) do szybkości przewodzenia ciapła w bryle. Duża wartość liczby Biota świadczy o dobrych warunkach wnikania ciepła i dużym oporze cieplnym przewodzenia. Natomiast mała wartość liczby Biota jest dowodem ograniczonej konwekcji z znacznego oporu wnikania ciepła.

16. Narysuj i opisz rozkład temperatur w płycie nieskończonej.

Jeżeli w płycie nieskończonej o grubości 2l i temperaturze tp w wyniku działania czynnikow zewnętrznych obniży się temperaturę obu powierzchni płyty do (to) i na tym poziomie będzie ona utrzymywana to nastąpi charakterystyczny rozkład temperatury zależny od czasu.  Do opisu rozkładu temperatur używamy liczby Fouriera. Stanowi ona liczbę podobieństwa nieustalonego przewodzenia ciepła w układach geometrycznie podobnych. Oznacza , że przy stałej wartości liczby Fouriera pola temperatury w układach geometrycznych podobnych różnią się o stałe współczynniki zmiany skali.

17. Co ma wpływ na współczynnik wnikania ciepła podczas wrzenia.

-wielkość pęcherzyków – duże pęcherze pary izolują powierzchnię grzejną od cieczy i utrudniają wymianę ciepła. W tej sytuacji mimo wzrostu różnicy temperatur wartość współczynnika wnikania maleje

-zanieczyszczenia powierzchni substancjami o zmniejszonej zwiżalności prowadzi do zmniejszenia wartości współczynnika wnikania ciepła

-konwekcja

-właściwości cieczy i jakość powierzchni wymiany ciepła

18. Narysuj krzywe mrożenia i rozmrażania tego samego produktu i napisz z czego wynikają różnice.

Proces rozmrażania jest odwrotnością zamrażania, przy czym w ich przebieguwystępują podobieństwa jak i różnice.    Zgodnie z rysunkiem  przebieg

krzywej rozmrażania jest  w zasadzie odwróceniem krzywej zamrażania, ze znacznym, prawie dwukrotnym wydłużeniem czasu przy porównywalnychwarunkach realizacji. Wynika to z faktu, iż podczas zamrażania ciepło jest dprowadzane        z wnętrza produktów przez zamrożoną warstwę powierzchniową o prawie trzykrotnie    większym współczynniku przewodzenia, podczas gdy przy rozmrażaniu ciepło jest    doprowadzane przez warstwę rozmrożoną o mniejszej wartości współczynnika przewodzenia ciepła

19) Warunki brzegowe przy nieustalonym przewodzeniu ciepła.

W pierwszym warunku brzegowym zakłada się  że na początku procesu cała płyta ma jednakowa temperaturę tp. Z drugiego warunku wynika , że po nieskończenie długim czasie cała płyta osiąga jednakową temperaturę równą temperaturze otoczenia. Z trzeciego i czwartego wrunku brzegowego wynika , że odbieranie ciepła przez otoczenie jest tak intensywne, ze powierzchnia plyty natychmiast po zetknięciu się z otoczeniem przybierają jego temperature to i utrzymuja ja przez cały czas trwania procesu

20) Co to jest D i opisać na wykresie.Jest to czas dziesięciokrotnej redukcji – oporność cieplna. To czas (min) potrzebny do zniszczenia 90% przetrwalników lub komórek wegetatywnych w danej temperaturze. Zależy od rodzaju mikroflory, temperatury środowiska w którym zachodzi ogrzewanie,technik wykrywania komórek przeżywających ogrzewanie

Do – wartość czasu 10-krotnej redukcji w temp. początkowej To,

D - wartość czasu 10-krotnej redukcji w temp. T,

Z– nachylenie prostej, tzw. wartość z, która oznacza o ile stopni należy zwiększyć temperaturę inaktywacji, aby 10-krotnie zredukować wartość D, czyli o 1 cykl logarytmiczny.

21) Reguła Newmana na przykładzie.

Newman wykazał , że temperatura bezwymiarowa ogrzewanej lub chłodzonej bryły skończonej jest równa iloczynowi temperatury  bezwymiarowych ciał nieskończonych tworzących, w wyniku przenikania się , bryłę skończoną. Na przykład , puszka konserw może być traktowana jako wynik przenikania się nieskończonej płyty z nieskończonym walcem, a opakowanie prostopadłościenne powstaje w wyniku przenikania  się trzech płyt nieskończonych. Regula Newmana jest matematycznie ścisła i może być stosowana również w zagadnieniach, w kórych opór cieplny wnikania ma skończoną wartość.

22) Czynniki wpływające na przebieg rozpuszczania.

- rodzaj substancji rozpuszczonej

- rodzaj rozpuszczalnika

- temperatura

- ciśnienie

- obecność innych składników

- siła jonowa

- kompleksowanie

23)Metody rozmrażania żywności w polu elektromagnetycznym. Wady i zalety.

- mikrofalowe- opornościowe -dielektryczne

24)Sposoby obliczania oporów przepływu w rurociągach.

Bezwymiarowy współczynnik oporów λ jest funkcją liczby Reynoldsa i chropowatości przewodu. Chropowatość ścian zależy od średniej wysokości nierówności jak i od kształtu i rozmieszczenia tych nierówności λ = C Remδn

C-wspólczynnik charakterystyczny dla każdego rodzaju przekroju poprzecznego przewodu

σ- chropowatość względna ścianki

m,n- stałe wyznaczone empirycznie

Współczynnik oporów przepływu  dla ruchu uwarstwionego w przewodzie o przekroju kołowym λ =64/Re

Dla przewodu o przekroju innym niż kołowy    λ- C/Re

25) Różnica między molekularnym a konwekcyjnym przenoszeniem masy.

Przenoszenie molekularne występuje we wszystkich stanach skupienia. Jest gdy fazy pozostają bez ruchu lub poruszają się ruchem laminarnym. Przenoszenie wynika z termicznego ruchu cząsteczek. Siłą napędową jest różnica stężeń.

Konwekcyjne przenoszenie masy występuje tylko w płynach. Jeżeli część układu jest w ruchu. Zachodzi pod wpływem procesu makroskopowego mieszania. Siłą napędową jest siła ciążenia ziemskiego lub siły działające na układ z zewnątrz.

26)Skraplanie warstewkowe – co to i co na nie wpływa.Przejście ze stanu gazowego w ciecz, gdzie skroplona para wodna zwilża ścianę i wytwarza się spływająca po niej warstewka skroplin. W tym momencie występuje wówczas kondensacja warstewkowa. Jest ona zależna od wielu czynników takich jak : gęstość czynnika, lepkość czynnika, ciepło właściwe czynnika, różnicą temperatur płynu a temperaturą ściany, przewodność cieplna właściwa płynu.

28)Ciecze niutonowskie- ciecze których krzywe plynięcia są liniami prostymi, wychodzącymi z początku układu. Właściwości cieczy niutonowskich wykazują klarowne soki owocowe i ich koncentraty, oleje, syropy

29)Płyn nienewtonowski − każdy płyn, który nie spełnia hydrodynamicznego prawa Newtona. W przeciwieństwie do płynu newtonowskiego, lepkość płynów nienewtonowskich nie jest wartością stałą w warunkach izobarycznych, lecz jej wartość zmienia się w czasie. Krzywa płynięcia takiego płynu nie jest funkcją liniową.

Krzywa płynięcia (wykres zależności naprężeń stycznych od szybkości ścinania) nie spełnia liniowej zależności. W przypadku kiedy naprężenie styczne wzrasta mniej niż proporcjonalnie do wzrostu szybkości ścinania, jest to płyn nienewtonowski rozrzedzany ścinaniem. Natomiast kiedy naprężenie styczne wzrasta bardziej niż proporcjonalnie do wzrostu szybkości ścinania, jest to płyn nienewtonowski zagęszczany ścinaniem.

Oddzielnym rodzajem płynów nienewtonowskich są tzw. plastycznolepkie płyny binghamowskie, czyli płyny o krzywych płynięcia opisanych funkcją liniową przecinającą oś rzędnych w punkcie o wartości dodatniej. W przypadku tych płynów istnieje minimalne naprężenie, poniżej którego płyn nie może płynąć i zachowuje sie jak sprężyste ciało stałe. Jeśli krzywa płynięcia nie przecina osi rzędnych w środku układu współrzędnych i nie jest liniowa, to odpowiadający jej płyn zwany jest plastycznolepkim płynem niebinghamowskim.

30. Metody wytwarzania emulsji.Emulsję czyli układ składający się z kropel cieczy rozproszonej w innej nierozpuszczanej w niej cieczy, można uzyskać poprzez mieszanie lub wypływ z otworów. W układzie kroplowym występują 3 zjawiska: wytwarzanie kropel, współistnienia kropel z fazą zawartą i koalescencja. Relacja miedzy tymi zjawiskami określa liczbę kropel znajdujących się w aparacie oraz ich rozmiar.

31. Różnica między rozpuszczalnikiem a substancja rozpuszczoną.

Rozpuszczalnik jest fazą ciągłą w mieszaninie, a sub rozpuszczana jest faza rozproszoną

...