Процестердің негізгі теңдеуі
Оңтүстік қазақстан мемлекеттік фармацевтика академиясы
Дәрілер технологиясы кафедрасы
Дәріс кешені
Пән: Химия-фармацевтік өндірістің
процестері мен
аппараттары
Пән коды: 2221 HFOPA
Мамандық: 5В074800 – Фармацевтикалық өндіріс
технологиясы
Оқу сағаттарының көлемі: 180 (4 кредит)
Курсы және оқу семестрі: 2 курс, 4 семестр
Дәріс көлемі: 15 сағат
Бекітілген
_____________ Сағындықова Б.А.
кафедра меңг., фарм.ғ.д.,
профессор ___ _____ 2013 ж.
хаттама № ___
2013 ж.
1 - ТақырыП: Химия-фармацевтік өндірістің негізгі процестерінің жіктелуі.
Негізгі процестердің кинетикалық заңдылықтары. Аппараттар мен машиналарды
есептеудің жалпы принциптері
2. Мақсаты: Химия-фармацевтік өндірістің негізгі процестерінің
жіктелуімен, негізгі процестердің кинетикалық заңдылықтарымен, аппараттар
мен машиналарды есептеудің жалпы принциптерімен, процестердің негізгі
теңдеуімен танысу.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Фармацевтика өндірісінің негізгі процестерінің жіктелуі.
2. Аппараттар мен машиналарды есептеудің жалпы принциптері.
3. Процестердің негізгі теңдеуі.
Фармацевтикалық өнімдерді өндіру үшін көптеген тізбектелген біртипті
процестер қолданылады. Мысалы: ысыту, майдалау, кептіру және т.б. Олардың
әрқайсысында зат физикалық немесе химиялық өзгерістерге түседі. Бұл
процестер әртүрлі өндірістерде әрекеттері ұқсас аппараттарда өткізіледі.
Фармацевтика технологиясында процестердің өту жылдамдығын анықтайтын
негізгі заңдарға байланысты былай бөлінеді:
1) Гидродинамикалық процестер - өту жылдамдығы гидродинамиканың
заңдарымен анықталады. Бұларға төмендегі процестер жатады: сұйықтарды
тасымалдау, газдарды тасымалдау және сығу, сұйықты және газды әртекті
жүйелерді ауырлық күштің (тұндыру), ортадан тепкіш күштің (центрафугалау)
және қысым күшінің (сүзу) әсерлерімен ажырату, сұйық ортаны араластыру.
Процестің қозғаушы күші қысымдар айырмасы немесе ортадан тепкіш күш болады.
2) Жылу процестері - өту жылдамдығы жылу тасымалдау заңдарымен
анықталады. Бұларға: жылыту, суыту, конденсациялау, қату, балқу, булану
және буландыру процестері кіреді. Процестердің қозғаушы күші –
температуралар айырмасы.
3) Масса алмасу (диффузиялық) процестері. Мұндай процестер қоспаның бір
немесе бірнеше құрамдастарының бір фазадан екінші фазаға өтуімен
сипатталады. Бұларға: абсорбция, ректификация, айдау, экстракция,
адсорбция, кристаллизация, кептіру процестері кіреді. Процестің қозғаушы
күші концентрациялар айырмасы.
4) Химиялық процестер - өту жылдамдығы химиялық кинетиканың заңдарымен
анықталады. Бұл процестерге каталитикалық, крекинг, пиролиз, гидротазалау
және т.б. кіреді. Процестің қозғаушы күші әрекеттесетін заттардың
концентрациялары болады.
5) Механикалық процестердің өту жылдамдығы қатты заттар механикасының
заңдарымен анықталады. Бұларға: қатты денелерді ұсақтау, іріктеу,
араластыру және тасымалдау процестері кіреді.
6) Микробиологиялық процестер – микроорганизмдердің өмір сүруінің
биологиялық заңдарымен анықталады. Мысалы: ашытқы жасау, сүтті ашыту және
т.б.
7) Электрофизикалық процестер әлектр тогының әсерімен өтеді. Қозғаушы
күші потенциалдар айырмасы - ∆U.
Ұйымдастыру тәсілдері бойынша былай жіктеледі:
1)Мерзімді әрекетті процестер. Белгілі уақыт ішінде аппаратқа шикізат
материалы жүктеліп, ол өңделіп болған соң, дайын өнім алынады да, аппаратқа
жаңадан шикізат жүктеледі. Процестің барлық сатысы бір жерде (яғни бір
аппаратта), бірақ әртүрлі кезеңде өтеді.
2)Үздіксіз әрекетті прцестер. Апппаратқа шикізатты жүктеу және одан дайын
өнім алу үздіксіз болады. Мұнда процестің барлық сатысы (стадиясы) бір
уақытта, бірақ аппараттың әртүрлі нүктелерінде өткізіледі. Сонымен бірге
аппарат көлемінің әр нүктесіндегі температураның, қысымның, концентрацияның
және т.б. параметрлердің мәні уақыт бойынша өзгермейді.
3)Құрастырылған әрекеттегі процестер. Мұнда үздіксіз әрекеттегі процестің
кейбір сатысы мерзімді әрекетте өтеді немесе керісінше.
Үздіксіз әрекеттегі процестердің мерзімді әрекеттегі процестерге
қарағанда мынадай артықшылықтары бар:
А) Дайын өнім үздіксіз алынады.
В) Процесті механикаландыру және автоматтандыру оңай.
С) Алынатын өнімнің сапасы біркелкі болады, себебі, процестің өту режимі
тұрақты.
Д) Жабдықтың ықшамдылығы, яғни материалдық және эксплуатациялық шығындары
аз.
Г) Аппараттың жұмысында тыныс болмағандықтан, берілетін (немесе алынатын)
жылу толығымен пайдаланылады және шыққан жылуды пайдалану мүмкіндігі бар.
Бөлшектердің аппаратта болу уақытының таралуы және соған байланысты
процеске әсері бар басқа факторлардың температура, концентрация және т.б.
уақыт бойынша өзгеруіне байланысты үздіксіз әрекетті аппараттың екі
теориялық моделін қарастырады:
А) Идеалды ығыстырғыш, мұнда барлық бөлшек белгілі бағытта, ешқандай
араласпастан,алдыңғы бөлшектерді толық ығыстырады, яғни қатты поршень
тәрізді жылжиды. Мұндай аппараттарда юарлық бөлшектердің аппаратта болу
уақыты бірдей болады.
Б) Идеалды араластырғыш, мұнда аппаратқа кірген бөлшектер, ондағы
бөлшектермен лезде және толық араласып кетеді. Бөлшектер, аппараттар
көлемінде біркелкі болып таралып, процесті сипаттайтын параметрлердің мәні
лезде бірдей болады.
Бөлшектердің аппаратта болу уақыты бірдей емес. Нақтылы үздіксіз
әрекеттегі аппараттаросы екі модельдің аралығында болады, яғни бөлшектердің
болу уақыты, идеалды араластырғыш аппаратындағыдай ешқашан өзара тең
болмайды.
Материалдық баланс. Массаның сақталу заңы негізінде материалдық баланс
құрылады:
∑ Gб = ∑ Gc + Gш (1.1)
Мұнда ∑ Gб процесте қатынасатын бастапқы заттардың жалпы массасы; ∑ Gc-
процестің нәтижесінде алынған өнімдердің массасы; Gш – шығын болған
заттардың массасы (буға айналу, саңлаулардан аңып кету және т.б.)
материалдық балансты поцеске қатысатын барлық материалдар үшін немесе сол
материалдық баланс бір операцияға, ал үздіксіз әрекетті процестерде уақыт
бірлігінде жазылады. Бұл баланстан қажет болған шикізат шығыны немесе
алынатын өнімнің мөлшері есептеліп анықьалады.
Әнергетикалық баланс. Энергияның сақталу заңының негізінде Энергетикалық
(жылулық) баланс құрылады:
∑Qb = ∑Qc + Qш (1.2)
Мұнда ∑Qb - аппаратқа бастапқы материалдармен енгізілетін жылуы; ∑Qc –
аппараттан алынған өнімдермен шығатын жылу; Qш - қоршаған ортаға таралған
жылу шығыны.
∑Qb = Q1 + Q2 + Q3 (1.3)
Мұнда Q1 – шикізатпен енгізілген жылу. Q2 – процестің жылу эффектісі
(егер процес нәтижесінде жылу сіңірілсе, онда теріс таңбалы болады). Q3 –
сыртттан енгізілетін жылу.
∑Qc = Q4 + Q5 (1.5)
Q4 - алынған өнімдермен кететін жылу. Q5 – жылутасымалдағышпен кететін
жылу.
Процестер және аппараттарды есептеу төмендегі негізгі мақсаттарды
көздейді:
1) Жүйенің тепе – теңдік күйін есептеу.
2) Шикізат материалының шығынын және алынған өнімнің мөлшерін, сонымен
бірге жұмсалатын әнергия (жылу) және жылутасымалдағыштың мөлшерін есептеу.
3) Аппараттың қолайлы режимін, жұмыс бетін немесе жұмыс көлемін анықтау.
Аппараттың негізгі өлшемдерін есептеу.
Жоғарыда айтылған процестердің барлығы қозғаушы күштің әсерінен ғана
өтуі мүмкін. Қозғаушы күш жүйенің тепе – теңдік күйінен ауытқу
дәрежесінсипаттайды. Мысалы, ол гидромеханикалық процестер үшін – қысымдар
айырмасы, жылу процестер үшін – температуралар айырмасы, масса алмасу
процестері үшін – концнетрациялар айырмасы болып табылады. Процестердің
негізгі теңдеулерін төмендегінше жазуға болады:
M=KfF∆τ , M=KvV∆τ
Мұнда М – процесс нәтижесі; мысалы өткен жылу немесе зат мөлшері. Kf Kv
– процесс жылдамдығының беттік немесе көлемдік коәффициенттері. ∆ -
қозғаушы күш. τ – уақыт. F V –аппараттың жұмыс беті немесе көлемі.
4. Иллюстрациялық материалдар: Негізгі аппараттар бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. – Х.:
МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-е
изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
5. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. Рамм В.М. Абсорбция газов.- М.: Химия, 1966.-768 с
6. Бақылау сұрақтар (кері байланыс):
1. Аппарат - ұғымын түсіндіріңіз.
2. Мезгілді және үздіксіз әрекетті процестер.
3. Кинетикалық заңдылықтарына байланысты процестердің жіктелуі.
4. Прцестердің материалдық және энергетикалық баланстары.
5. Аппараттарды есептеу мақсаттары.
6. Жылуалмасудың негізгі теңдеуі.
1. Тақырыбы 2: Гидростатика және гидродинамика негіздері.
2. Мақсаты: Гидростатиканың және гидродинамиканың негізгі теңдеулерін
қолдану әдістерін, сонымен қатар сұйықтардың әртүрлі пішінді арналарда
ламинарлы және турбулентті ағуларынң заңдылықтарын оқу.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Нақты сұйықтардың негізгі мінездеме параметрлері.
2. Гидростатиканың негізгі теңдеуі.
3. Бернулли теңдеуі. Құбырлардың гидравликалық кедергілері.
4. Денелердің сұйықта қозғалуы.
Гидравлика сүйықтардын тепе-теңдігі мен қозғалыс заңдарын және іс жүзінде
осы заңдарды инженерлік мәселелерді шешуде қолдану тәсілдерін қарастыратын
ғылым. Гидравликада сүйықтар үздіксіз материалдың орта ретінде
қарастырылады. Гидравликаның негізгі заңдылықтарын қарастыруды оңайлату
үшін идеал сұйық деген үғым енгізіледі.
Идеал сұйық қысым әсерінен сығылмайды, температура мен қысым өзгергенде
тығыздығы өзгермейді және оның ішкі үйкелісі (тұтқырлығы) жоқ деп
есептеледі.
Гидравлика, гидростатика және гидродинамика деген екі бөлімнен қүралады.
Гидростатикада сүйықтардың тепе-теңдік заңдары, ал гидродинамикада
олардан қозғалыс заңдары қарастырылады.
Тығыздық және меншікті салмақ. Сұйықтың көлем бірлігінің массасын тығыздық
деп атайды және әрпімен белгіленеді.
Сұйықтың көлем бірлігінің салмағын меншікті салмақ деп атайды және
әрпімен белгіленеді.
Қысым. Аудан бірлігіне нормаль бағытында әсер ететін күштің мөлшерін
абсолюттік қысым деп атайды. Қысымның негізгі өлшем бірлігі ретінде паскаль
[Па] пайдаланылады.
Қысым мен сұйық бағанасының арасындағы байланыс:
(1.7)
Абсолют қысым :
(1.8)
(1.9)
Тұтқырлық. Ағатын денелердің (сұйықтар мен газдар) олардың бір бөлігінің
екінші бөлігімен салыстырғанда қозғалуына кедергі туындату қасиеті.
Нәтижесінде қозғалуға шығындалған жұмыс жылу түрінде шашылады.
Сұйықтар мен газдардағы ішкі үйкеліс сұйықтың қозғалу бағытына
перпендикуляр бағытта импульстің тасымалдануы нәтижесінде туындайды.Ішкі
үйкелістің жалпы заңы – Ньютон заңы:
Мұнда - тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті. Инженерлік есептеулерде
тұтқырлықтың кинематикалық коэффициенті жиі қолданылады
Мұнда — тығыздық; — тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті,
Па∙с.
Гидростатика. Теңдіктің дифференциалды Эйлер теңдеуі
Тыныштық күйдегі сұйық көлемінде көлемі және қабырғалары
параллелепипед қарастырылады.
Қарапайым параллелепипедтің теңдік шарты мына теңдеулер жүйесімен
сипатталады:
(1.13)
(1.13) теңдеуі теңдіктің дифференциалды Эйлер теңдеуі болады.
Гидростатиканың негізгі теңдеуі. (1.13) теңдеуі бойынша тыныштық күйдегі
сұйықтың қысымы биіктік бойынша ғана өзгереді. Частная производная
жекеше туынды -қа алмастырылуы мүмкін. Олай болса
Бұдан
(1.14)
Оң және сол жақтарын бөліп, және таңбаларын ауыстырсақ
Сығылмайтын сұйық үшін тығыздық тұрақты, сондықтан
немесе
Бұл өрнекті интегралдасақ
(1.16)
(1.16) теңдеуін гидростатиканың негізгі теңдеуі деп аталады.
Мұнда – нүктелердің нивелирн биіктіктері
нүктелердегі гидростатикалық қысым.
2.2 сурет. Гидростатиканың негізгі теңдеуіне
Сұйықтың екі нүктелерін қарастырамыз. 1 нүктенің биіктігі
жазықтығынан, ал нүктенің биіктігі . Осы нүктелердегі қысымдар
және (2.2 сурет).
(1.16) теңдеуі бойынша
(1.17)
немесе
(1.18)
шамасын статикалық немесе пьезометрлік тегеурін деп аталады.
Сұйық қозғалуының негізгі мінездемелері Ағынның көлденең қимасы арқылы
уақыт бірлігінде өтетін сұйық мөлшерін сұйық шығыны деп атайды. Сұйықтың
көлемдік (м3сек) және массалық (кгсек) шығындарын ажыратады.
Ағынның көлденең қимасының әртүрлі нүктелерінде жылдамдық бірдей емес
және жылдамдықтың таралуы белгісіз, сондықтан есептеулерде нақты жылдамдық
орнына орташа жылдамдық қолданылады. Орташа жылдамдық көлемдік шығынды
() көлденең қима ауданына () бөлгенге тең.
(мсек)
(2.24)
Бұдан көлемдік шығын
(2.25)
Массалық шығын
(2.25, а)
Гидравликалық радиус және эквивалентті диаметр
Сұйық кез келген пішінді көлденең қима ауданы арқылы қозғалғанда,
қима пішіні дөңгелектен бөлек болғанда, мінездеме өлшем ретінде
гидравликалық радиус немесе эквивалентті диаметр қолданылады.
Сұйық аққан арнаның еркін қимасы ауданының оның ылғалданған периметріне
қатынасын гидравликалық радиус () деп атайды.
(м)
(2.26)
Дөңгелек қима үшін
Сонда
Гидравликалық радиус арқылы өрнектелген диаметрді эквивалентті диаметр
деп атайды.
(2.27)
(2.26) теңдеуіне сәйкес
Тікбұрышты қима үшін
эквивалентті диаметр
Сақиналы қима үшін
Дөңгелек құбыр үшін
Сұйықтың ағу режимі. Сұйықтың барлық бөлшектері параллель
траекториялармен ағатын болса, мұндай қозғалысты ламинарлы қозғалыс деп
атайды.
Сұйық бөлшектерінің ретсіз немесе құйынды қозғалысын турбулентті
қозғалыс деп атайды.
Ламинарлы қозғалыстан турбулентті қозғалысқа сұйықтың массалық
жылдамдығы және құбыр диаметрі өскен сайын және тұтқырлық
кеміген сайын жылдам өтеді
Бұл шамаларды бірінші болып Рейнольдс өлшемсіз комплекске біріктірді,
оның сандық мәні сұйықтың қозғалу режимін анықтауға мүмкіндік береді. Осы
комплексті Рейнольдс ұқсастық саны деп атайды.
(2.28)
Рейнольдс ұқсастық саны қозғалатын ағындағы инерция күштерінің
тұтқырлық күштеріне қатынасын сипаттайды. - кинематикалық тұтқырлық
деп атайды, сонда
(2.29)
Re2320 – тұрақты ламинарлы қозғалыс аймағы.
2320Re10 000 өтпелі режим.
Re(10 000 дамыған турбулентті режим.
Бернулли теңдеуі . Қозғалудың Эйлер теңдеуін шешу, гидродинамикада
кеңінен қолданылатын және маңызды теңдеуі, Бернулли теңдеуін алуға
мүмкіндік береді.
Ағынның кез келген екі көлденең қимасы үшін мына теңдеуді жазуға
болады:
(2.37)
(2.37) теңдеуі идеал сұйыққа жазылған Бернулли теңдеуі деп аталады.
шамасын толық гидродинамикалық тегеурін деп атайды.
Олай болса идеал сұйықтың тұрақталған ағынының барлық көлденең
қималарында гидродинамикалық тегеурін тұрақты болады.
z — нивелирлік биіктік немесе геометриялық тегеурін (), нүктеде
орналасудың меншікті потенциалдық энергиясын сипаттайды.
— статикалық немесе пьезометрлік тегеурін (), нүктеде
қысымның меншікті потенциалдық энергиясын сипаттайды.
— жылдамдық немесе динамикалық тегеурін, нүктедегі меншікті
кинетикалық энергияны сипаттайды.
Тұрақталған қозғалуда потенциалдық және кинетикалық знергиялардың қосындысы
тұрақты болады.
Сондықтан Бернулли теңдеуі ағындар үшін энергияның сақталу заңының
жекеше түрі және ағынның энергетикалық балансын өрнектейді.
Құбырлардағы гидравликалық кедергілер
Құбырдағы шығын жалпы жағдайда үйкелу кедергісінен және жергілікті
кедергілерден болады.
Үйкелу кедергісі нақты сұйық қозғалғанда құбырдың барлық ұзындығында
байқалады және оған сұйықтың ағу режимі әсер етеді.
Жергілікті кедергілер ағын жылдамдығы шамасы мен бағытының кез келген
өзгерістерінде туындайды. Олардың қатарына сұйықтың құбырға кіруі және
шығуы, құбырдың кеңеюі және тарылуы, бұрылыстар, иіндер, үштіктер және
реттеу құрылғылары жатады. Сондықтан тегеурін шығыны екі шамалардың
қосындысынан тұрады:
hГ = hТР + hм.с. (2.52)
Бернулли теңдеуіне сәйкес, горизонталь құбыр үшін () және (),
сонда үйкелуге шығындалған тегеурін
Бұдан
Ламинарлы қозғалыста сұйық шығыны Пуазейль теңдеуімен анықталады:
(2.53)
мәнін қойсақ және = ескерсек:
Мұнда және d — құдырдың ұзындығы және диаметрі.
Бұдан, қысқартқаннан кейін, табамыз:
Бөлшектің бөлімін және алымын 2w көбейтсек:
Сонымен құбырдағы ламинарлы қозғалыс кезінде:
(2.54)
Мұнда — үйкелу коэффициенті (2.55)
- кедергі коэффициенті
(2.56)
Олай болса (2.54) теңдеуін былай жазамыз:
(2.57)
немесе үшін ( )
(2.58)
Квадрат қима үшін
Сақина қима үшін
Тегіс құбырдағы турбулентті қозғалу кезінде
(2.59)
Абсолют бүдірлік деп құбыр ішіндегі бүдірлердің орташа биіктігін
айтады.
Абсолют бүдірліктің құбыр диаметріне қатынасын салыстырмалы
бүдірлік деп атайды:
(2.60)
Турбулентті қозғалудың барлық аймақтарына дұрыс теңдеу:
(2.61)
Тегеуріннің жергілікті кедергілердегі шығынын жылдамдық тегеуріні
арқылы өрнектейді. Тегеуріннің жергілікті кедергілердегі шығынының hм.с.
жылдамдық тегеурініне қатынасын жергілікті кедергі коэффициенті (м.с.
деп аталады. Сонда әртүрлі жергілікті кедергілер үшін:
; ; ;
Немесе олардың қосындысы
(2.62)
Тегеуріннің жалпы шығыны үйкелуге және жергілікті кедергілерге
шығындалады, сондықтан:
(2.63)
Сонда тегеурін шығынын мына теңдеумен анықтаймыз:
(2.64)
Қысым шығыны
(2.65)
Ауырлық күші әсерімен бөлшектердің тұнуы
Бөлшектің ортадағы қозғалу үдеуі нолге тең және бөлшек тұрақты
жылдамдықпен қозғалу жылдамдығын тұну жылдамдығы деп атайды.
Диаметрі d шар тәрізді бөлшекті қозғайтын күш оның салмағы мен кері
ығыстыратын архимед күші (сұйық салмағына тең) айырмашылығына тең.
Ортаның кедергі күші кедергі заңы теңдеуімен өрнектелуі мүмкін:
Күштердің теңесуі:
бұдан
(2.67)
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1. Гидростатика және Гидродинамика тарауларында сұйықтардың қандай
заңдары оқылады?
2. Гидростатикалық қысымның қандай қасиеттері бар?
3. Ыдыстағы абсолют қысымды қалай анықтайды?
4. Гидростатиканың негізгі теңдеуі нені сипаттайды?
5. Сұйықтар құбырлар мен арналарда қандай күштердің әсерімен қозғалады?
6. Сызықтық өлшем ретінде қай кезде эквивалентті диаметр қабылданады?
7. Бернулли теңдеуін қарастырғанда қандай қорытындылар жасауға болады?
8. Гидравликалық кедергі коэффициентін қалай есептейді?
9. Сұйық қозғалысының ламинарлы және турбулентті режимдерін қалай
ажыратады?
1. Тақырыбы 3: Гидромеханикалық процестер. Біртекті емес жүйелерді бөлу.
2. Мақсаты: Студенттерді біртекті емес жүйелермен және оларды бөлу
әдістерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Біртекті емес жүйелердің жіктелуі.
2. Біртекті емес жүйелерді бөлу әдістері.
3. Бөлу процестерінің материалдық балансы.
Екі және оданда көп фазалардан құралған жүйелерді әртекті жүйе
дейді. Фазалардың физикалық күйіне байланысты әртекті жүйелердің төмендегі
түрлері болады:
Суспензиялар- сұйық және оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан
пайда болған әртекті жүйелер. Қатты бөлшектердің өлшеміне байланысты шартты
түрде суспензиялар ірі, майда, өте майда және коллоидты ерітінді болып
бөлінеді (4.1-кесте).
Эмульсиялар - бір сұйық ішінде онымен араласпайтын екінші сұйық
бөлшектері таралғаннан пайда болған әртекті жүйелер.
Көбіктер- сұйық және оның ішінде газ көпіршіктері таралғаннан пайда
болатын әртекті жүйелер. Бұл газды - сұйықты қоспалар өздерінің қасиеттері
бойынша эмульсияларға жақындау.
Ш а ң д a p және түтіндер- газ оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан
пайда болатын әртекті жүйелер. Шаңдар көбінесе қатты әаттарды үхақтағанда,
араластырғанда және тасымалдағанда пайда болады. Шаңдағы қатты бөлшектердің
өлшеміне байланысты олар түтін, тұман және аэрозоль болып бөлінеді.
Біртекті емес жүйелерді бөлудің мына әдістері қолданылады: тұндыру, сүзу,
центрифугалау, ылғалды бөлу.
Тұндыру - сұйықта немесе газда ұшып жүрген қатты немесе сұйық
бөлшектерді тұтас фазадан ауырлық күші, инерция күші немесе
электростатикалық күш әсерімен бөлу. Ауырлық күші әсерімен тұндыруды тұну
деп атайды.
Сүзу — сұйықты немесе газды өткізіп, асылып жүрген қатты бөлшектерді
ұстайтын кеуек бөгеттердің көмегімен бөлу процесі.
Центрифугалау — ортадан тепкіш күштер өрісінде суспензияны және
эмульсияны бөлу процесі.
Ылғалды бөлу — қандай да бір сұйықтың көмегімен газда асылып жүрген
бөлшектерді ұстау арқылы бөлу процесі.
Бөлу процесінің материалдық балансы
Тұтас фазадан және онда ұшып жүрген бөлшектерден тұратын жүйені бөлу керек
деп есептейміз. Мына белгілеулерді енгіземіз:
Gқ, Gm, Gt - берілген қоспа, мөлдірленген сүйық және тұнба мөлшерлері,
кг. Хқ, Хм, Хт - b затының қоспадағы, мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы
массалық үлестері.
Егер заттардың шығыны болмаса, онда ажыратудың материалдық тепе-теңдігін
былай жазуға болады:
заттардың барлық мөлшері бойынша:
дисперсті фаза (Ь заты) бойынша;
Егер қоспадағы Ъ затының массалық үлесі берілген болса (4.1) және (4.2)
теңдеулерінен мөлдірленген сұйық Gm және тұнба мөлшерін анықтауға болады:
Мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы затының массалық үлестерін әр
технологиялық процестердің шартына байланысты таңдап алуға болады.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
5. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Біртекті емес жүйелерді жіктеу негізінде жатқан белгілерді атаңыз.
2) Қандай біртекті емес жүйелерді білесіз?
3) Біртекті емес жүйелерді бөлу әдістерін атаңыз.
4) Бөлу процесінің материалдық балансынан қандай шамаларды анықтайды?
5) Бөлу эффектісін не сипаттайды?
1. Тақырыбы 4: Тұндыру. Сүзу.
2. Мақсаты: Студенттерді тұндыру, сүзу және центрифугалау процестерімен,
және оларды есептеу әдістерімен, оларды аппаратуралық безендірумен
таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Тұндыру және оны есептеу әдістері.
2. Сүзу және оны есептеу әдістері.
Тұндыру
Тәжірибе жүзінде біртекті емес жүйелерді тұндыру кезінде шашыраған
бөлшектердің концентрациясы аппараттың үстіңгі жағынан төмен қарай
біртіндеп өсетіні байқалған. Тұнба қабаты (1 аймақ) үстінде қойылған
суспензия аймағы (2 аймақ) түзіледі. Бұл аймақта бөлшектердің қысыла тұнуы,
олар өзара үйкеледі және соқтығысады. Аппаратта шекаралары анық бөлінген
қысыла тұну аймағын (2 аймақ), одан жоғары жатқан еркін тұну аймағын (3
аймақ), оның үстіндегі тазаланған сұйық аймағын (4 аймақ) ажыратуға болады.
8.1 сурет. Тұну процесінің тәсімі:
1 – тұнба қабаты (шлам); 2 – қойылған суспензия аймағы; 3 – еркін тұну
аймағы; 4 – тазаланған сұйық аймағы.
Тұндыру процесінің басында көбінесе үлкен бөлшектер тұнады. Алайда бұл
бөлшектердің концентрациясы азайғанда кері ағынды сұйықтың тежеу әсері
әлсірейді және тұну жылдамдығы әсер ететін күшпен орта кедергісінің күші
динамикалық теңдікке жеткенше артады. Одан кейінгі уақыт кезеңінде тұну
тұрақты жылдамдықпен өтеді. Тұну процесінің соңғы және өте жәй жүретін
кезеңі – тұнбаның тығыздалуы. Бұл кезде тұну процесінің жылдамдығы азаяды.
Қысыла тұну жылдамдығы еркін тұну жылдамдығынан аз болады. Бұл құбылыс
қысыла тұну кезінде бөлшектер орта кедергісін жеңумен қатар, қосымша
кедергіні, бөлшектердің өзара үйкелі және соқтығысуы нәтижесінде пайда
болған, жеңуі керек.
Тұндырғыштарды есептеу. Тұндырғыштар алғашқы қоспа құрамындағы ең майда
бөлшектерді де тұндыруға арналып жобаланады.
( (сек)уақыты аралығында суспензия тұнбаға және биіктігі h (м)
болатын тазаланған сұйық қабатына бөлінді деп есептейік. Тұну беті F (м2)
кезінде уақыт бірлігінде тазаланған сұйық көлемі Vосв (м3сек) мына
теңдеумен өрнектеледі:
(5)
Осы уақыт ішінде жылдамдықпен тұнатын бөлшектер h (м) жолын өтуі
керек. Олай болса
(6)
Биіктікті (жолды) (5) теңдеуге қойсақ
(7)
(7) теңдеу тұндырғыштың өнімділігі оның биіктікке емес, тұну
жылдамдығына және бетіне тәуелді екенін көрсетеді. Керекті тұну бетін мына
өрнектен анықтаймыз:
(8)
Тазаланған сұйық көлемі Vосв оның тығыздығы (осв (кгм3) кезінде
Мұнда Gосв — тазаланған сұйық массасы, кг.
Сонда
(9)
(3) теңдеуден Gосв мәнін (9) теңдеуге қойсақ, тұну беті
(10)
Сүзу
Сүзу — сұйықты немесе газды өткізіп, асылып жүрген қатты бөлшектерді
ұстайтын кеуек бөгеттердің көмегімен бөлу процесі. Суспензияны сүзгіштің
көмегімен бөледі. Ол сүзу бөгетімен екіге бөлінген. Ыдыс бөліктерінде қысым
айырмашылығын туындатады, соның әсерінен сұйық сүзу бөгетінің кеуектері
арқылы өтеді, ал қатты бөлшектер оның бетінде қалып қояды. Сонымен
суспензия таза сүзіндіге және ылғал тұнбаға бөлінеді. Сүзу бөгетінде
алынған тұнбалар екіге бөлінеді: сығылатын және сығылмайтын. Қысым
айырмашылығы үлкейгенмен кеуектілігі азаймайтын тұнбаны сығылмайтын тұнба
деп атайды, кері жағдайда сығылатын тұнба деп атайды.
Сүзу жылдамдығы
Сүзу жылдамдығы қозғаушы күшке тура пропорционал және кедергіге кері
пропорционал. Айнымалы жылдамдықты дифференциалды түрде былай өрнектейміз:
(11)
Мұнда V — сүзінді көлемі, м3; S — сүзу беті, м; — қысым
айырмашылығы, нм2; ( — сұйық фазаның тұтқырлығы, н(секм2; Roc —
тұнба қабатының кедергісі; Rфп — сүзу бөгетінің кедергісі. Roc , Rфп
м-1 өлшенеді.
8. 3 сурет. Сүзу процесінің тәсімі:
1 – сүзгіш; 2 – сүзу бөгеті; 3 – суспензия; 4 – сүзінді; 5 – тұнба.
Тұнба көлемінің сүзінді көлеміне қатынасын арқылы
белгілейміз; сонда тұнба көлемі Х0V тең. Сонымен қатар тұнба көлемі hocS
көбейтіндісімен өрнектелуі мүмкін, мұнда hoc — тұнба қабатының биіктігі,
м. Сондықтан
бұдан (12)
Тұнба қабатының кедергісі
(13)
Roc мәнін (11) теңдеуге қойсақ
(14)
Сүзу бөгетінің кедергісін ескермесек (Rфп = 0) (14) теңдеуден:
(15)
Ал V=0 деп қабылдасақ, сүзу процесінің басында тұну қабаты жоқ кезде,
(16)
ΔР=const кезінде (14) теңдеуді интегралдасақ
(16’)
немесе
(16”)
Мұнда – сүзу тұрақтысы, сүзу бөгетінің кедергісін сипаттайды, м3м2;
- сүзу тұрақтысы, сүзу режимін және тұнбаның физикалық - химиялық
қасиеттерін ескереді, м2с.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Тұнудың қозғаушы күші не?
2) Тұну процесінің тәсімін сипаттаңыз.
3) Тұну беті қалай аныұталады?
4) Сүзу арқылы қандай біртекті емес жүйелерді бөледі?
5) Сүзу процесін қандай күштер және тұрақтылар сипаттайды?
6) Центрифугалардағы қозғаушы күш не?
1. Тақырыбы 5: Сұйық ортаны араластыру. Газды жүйелерді бөлу.
2. Мақсаты: Студенттерді сұйық ортаны араластырумен және газды жүйелерді
бөлумен таныстыру, сонымен қатар оларды есептеуді үйрету.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Сұйық ортаны араластыру.
2. Газды жүйелерді бөлу.
Сұйық ортаны араластыру
Фармацевтикалық өнеркәсіпте суспензия, эмульсия және гомогенді жүйелерді
(ерітінділерді) алу үшін, химиялық жылу және массаалмасу процестерінің
қарқындылығын арттыру үшін сұйық орталарды араластыру процесі кеңінен
пайдаланылады.
Сұйық орталарды араластырудың негізгі үш тәсілі болады:
1) механикалық - әртүрлі құрылысты былғауыштар жәрдемімен;
2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;
3) циркуляциялық - сораптар немесе соплалар жәрдемімен.
Араластыру процесі негізінен: араластыру сапасы және араластырғыш
әрекетінің қарқындылығымен сипатталады.
Механикалық былғауыштардың тұтынатын қуаты
Гидродинамиканың теңдеуіне сәйкес, сұйықтың стационарлы еріксіз
қозғалысын, ауырлық күшін ескере отырып, мына ұқсастық сандар теңдеуімен
сипаттауға болады
Мұнда геометриялық ұқсастық симплекстері.
Араластыру процесін сипаттау үшін модификацияланған Эйлер (),
Рейнольдс () және Фрудо () ұқсастық сандары қолданылады. Олар
осы ұқсастық сандардың кәдәуілгі өрнектерін түрлендіру жолымен алынады.
Араластыру кезінде сұйықтың орташа жылдамдығын анықтау мүмкін емес.
Сондықтан сұйықтың сызықтық жылдамдығының орнына модификацияланған
ұқсастық сандарға шамасы қойылады. Ол былғауыштың айналу
жылдамдығына пропорционал:
Мұнда былғауыштың айналу саны;
былғауыш диаметрі.
Анықтаушы сызықтық өлшем ретінде былғауыш диаметрі қабылданады.
Осы шамаларды сәйкес ұқсастық сандарға қоямыз, сонда:
Модификацияланған Рейнольдс ұқсастық саны
;
Модификацияланған Фрудо ұқсастық саны
;
Модификацияланған Эйлер ұқсастық саны
.
Эйлер ұқсастық санына кіреді. Бұл былғауыш білігіне берілген
күш жеңетін қысым айырмашылығы. Ол күш пайдалы қуат N арқылы
өрнектеледі. Қуат N шамасы білікке берілген күштің және айналу
жылдамдығының көбейтіндісіне пропорционал.
Сонда ;
Эйлер ұқсастық санына қойсақ:
Соңғы өрнек бойынша анықталған Эйлер ұқсастық санын қуат ұқсастық
саны деп атап, деп белгілейді.
Газды жүйелерді бөлу. Газды тазалаудың мына әдістерін ажыратады:
1. Ауырлық күші әсерімен тұндыру (графитациялық тазалау).
2. Инерциялық күштер әсерімен тұндыру.
3. Сүзу.
4. Ылғалды тазалау.
5. Электростатикалық күштер әсерімен тазалау.
Газды тазалау дәрежесін ( мына түрде анықтайды:
где G1, G2 — Алғашқы және тазаланған газдардағы асылған бөлшектердің
мөлшері.
Графитациялық тазалау. Шаңтұндыру камералары
Ауырлық күші әсерімен газды шаңнан тазалау тұндыру камераларында
жүргізіледі. Шаңдалған газ камераға 1 беріледі,оның ішінде горизонталь
сөрелер 2 орналасқан. Газ камерада қозғалғанда газдан шаң бөлшектері
сөрелерге қонады. Сөрелерден өткен газ бөгетті 3 айнала ағып, камерадан
шығарылады. Сөрелерде жинақталған шаң бөлшектері мезгіл – мезгіл есікшелер
4 арқылы шығарылып тасталады.
8.6 сурет. Шаңтұндыру камерасы:
1 – камера; 2 – горизонталь сөрелер; 3 – бөгет; 4 – есікшелер.
Осы әдіспен газды үлкен бөлшектерден ғана жеткілікті тазалауға болады,
сондықтан шаңтұндырғыш камераларды газды шаңнан алдын ала тазалауға
қолданады.
Инерциялы шаңұстағыштар. Мұндай шаңұстағыштардың әрекеті газ ағыны
ағу бағытын өзгерткенде оның жылдамдығының көп азаюынан туындайтын
инерциялық күштерді қолдануға негізделген.
НИИОГАЗ циклонының конструкциясын қарастырамыз.
НИИОГАЗ циклоны конустық түбі 2 бар тік цилиндр корпустан 1 және
қақпақтан 3 тұрады. Шаңдалған газ жанама бағытта жоғары жылдамдықпен (20-30
мсек) қимасы төртбұрышты кіру құбыршасы 4 арқылы циклонның жоғарғы жағына
беріледі. Циклон корпусында шаңдалған газ төмен қарай спираль бойымен
қозғалады. Мұндай айнала қозғалу кезінде шаң бөлшектері, ауыр болғандықтан,
газ бөлшектерінен жылдамырақ қозғалып, қабырға бойында жиналып, шаңжинағыш
5 тасымалданады. Мұнда шаң қонады, ал тазаланған газ спираль бойымен айнала
ағып, корпустың ортасымен жоғары көтеріледі де, шығу құбыршасы 6 арқылы
шығарылып тасталады.
8.7 сурет. НИИОГаз - циклоны:
1 – корпус; 2 – конустық түб; 3 – қақпақ; 4 – кіру құбыршасы; 5 –
шаңжинағыш; 6 – шығу құбыршасы.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Фармацевтикалық технологияда араластыру қандай мақсаттарда қолданылады?
2) Сұйық ортада араластырудың қандай әдістерін білесіз?
3) Былғауыштың тұтынатын қуаты қандай параметрлерге тәуелді?
4) Газды ағындарды асылған бөлшектерден тазалау тиімділігін қалай
сипаттайды?
5) Циклонды процестің артықшылығы неде?
1. Тақырыбы 6: Механикалық процестер.
2. Мақсаты: Студенттерді қатты материалдарды майдалаудың физикалық
байыбымен, теориясымен және майдалау әдістерімен, майдалау машиналарының
негізгі түрлерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Қатты материалдарды майдалау.
2. Майдалаудың физикалық- механикалық байыбы.
Механикалық процестерге қатты материалдарды майдалау, жіктеу (сусымалы
маиериалдарды фракцияларға бөлу), сусымалы материалдарды араластыру
жатады..
Қатты материалдарды майдалау. Қатты материалдардың беттері
ұлғайғанда химиялық және диффузиялық процестердің жылдамдығы артады.
Қатты материалдар бетін ұлғайту үшін олардың өлшемдерін
кішірейтеді, былайша айтқанда қатты материалдарды майдалайды.
Майдалау процестерін шартты түрде ұсақтауға (ірі, орта, майда) және
ұнтақтауға (ұнтақтау, аса майда ұнтақтау) бөледі.
Ұсақтау қолданылатын күштердің түріне байланысты: соққылау, қысу, шағу,
сындыру, үйкеу және айыру тәсілдерімен іске асырылады (6.1-сурет). Іс
жүзінде әртүрлі күштер бір мезгілде қолданылады: Мысалы, қысу және
соққылау, соққылау және үйкеу және т.б. Бөлшектердің өлшеміне (размеріне)
және материалдың механикалық қасиетіне байланысты ұсақтау тәсілін таңдап
алады.
Ұсақтаудың тиімділігі үсақтау дәрежесімен анықталады.
Ұсақтау дәрежесі - і, материал бөлшектерінің ұсақтауға дейінгі (D) және
үхақтаудан кейінгі (d) өлшемдерінің қатынасына тең, яғни
(6.1)
Мұнда D және d - бөлшектердің үсақтауға дейінгі және үсақтаудан кейінгі
орташа өлшемдері; Мысалы, шар тәрізді бөлшектер үшін-диаметр, куб-тәрізді
бөлшектер үшін - қабырғаларының үзындығы. Егер бөлшектердің пішіні
геометриялық дұрыс болмаса, онда орташа геометриялық өлшем:
мұнда , Ъ, г-бөлшектің ең үлкен үзындығы, ені және биіктігі. Сонымен
ұсақтау дәрежесі ұсақтау кезінде материал бөлшегінің өлшемі қанша есе
азайғанын көрсетеді. ¥сақтағыштар мен диірмендердің өнімділігі және әнергия
шығындары үсақау дәрежесіне байланысты болады.
6.1-сурет. Ұсақтау тәсілдері.
а-қысу; ә-плиталы тірекпен шағу; б-сына тәрізді әлементтер арасында шагу;
в-сындыру; г-үйкеу; д-и-соққылау; е-кесу; ж-аралау; 1-плиталы тірек; 2-
ұсақталатын материал; 3-қысатын плита; 4-сына тәрізді құрал (инструмент); 5-
тірек; б-соққылайтын құрал; 7-пышақ; 8 - ара.
¥сақталатын және ұсақталған материалдың ең ірі бөлшектерінің
өлшемдеріне байланысты ұсақтаудың түрлері б. 1-кестеде берілген.
6.1 -кесте.
Ұ(сақтаудың Бөлшектердің өлшемдері Үсақтау
түрлері ұсақтауға дейінгі,ұсақтаудан дәрежесі
мм кейінгі, мм
Ірі ұсақтау 1500-300 300-100 2-6
Орташа ұсақтау 300-100 50-10 5-10
Майда ұсақтау 50-10 10-2 10-50
ұнтақтау 10-2 2(75∙1O-3 100
Аса майда2(75∙1O-3 (750-1)1O-4 -
ұнтақтау
Ipi, орташа, майда 9сақтайтын машиналарды шартты түрде ұсақтағыштар, ал
ұнтақтайтын және аса майда ұнтақтайтын машиналарды диірмендер деп бөледі.
Ұсақтаудың физикалы-механикалық негіздері.
¥сақтау процесі материал бөлшектерінің арасындағы ілінісу күшін жеңетін
сыртқы күштердің әсерінен іске асырылады. Бұл кезде белгілі бір жұмыс
атқарылады. ¥сақтау теориясындағы ең негізгі проблемалардың бірі -осы
атқарылатын жұмыстың шамасын анықтау- ¥сақтауға жұмсалатын жұмыс мына
шамалардан құралады:
1) Материалдың ұсақталатын бөлшектерінің көлемдік деформациясына
жұмсалған жұмыс;
2) Бөлшектердің өлшемі кішірею салдарынан пайда болатын жаңа беттерді
құруға жұмсалған жұмыс;
3) ¥сақтау машиналары жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын және қоршаған
ортаға пайдасына шығындалатын жылуға жұмсалған жұмыс.
Мүндағы алғашқы екеуі ұсақтаудағы пайдалы жұмсалатын жұмыс болып
табылады.
Үсақталатын бөлшек көлемінің серпінді деформациясына жұмсалған жұмыс (Ад)
көлемнің өзгеруіне пропорционал:
(6.2)
мұнда К - қатты дене көлем бірлігінің деформациясына жұмсалған жұмысқа
тең пропорционалды коәффициент; ¥сақтағанда ∆V-ұсақталған бөлшек көлемінің
өзгеруі деформацияланған көлем. Серпімді теориясынан деформация жұмысының
абсолют мәні :
мүнда a - кернеу; Е - серпімді модулі;
Жаңа беттің пайда болуына жұмсалған жұмыс (Аб) оның өзгеруіне
пропорционал:
(6.3)
мұнда a - пайда болған жаңа беттің бірлігіне жұмсалған жұмысқа тең
пропорционалдық коәффициент; ∆V - жаңадан пайда болған бет.
Үсақтауға жүмсалған сыртқы күштердің толық жұмысы РЕБИНДЕР теңдеуімен
өрнектеледі:
(6.4)
Ірі материалдарды i - дің аз мәндерінде ұсақағанда жаңа пайда болуға
жұмсалған жұмыстың аз болуына байланысты оны есепке алмауға болады. Сонымен
бірге, бөлшектің көлемінің өзгеруі оның алғашқы көлеміне пропорционал, ал
көлем бөлшек өлшемінің (сР) үшінші дәрежесіне пропорционал екендігін есепке
алсаң (6.4) -теңдеуді былай жазуға болады:
(6.5)
мұнда К1 - пропорционалдық коэффициент.
(6.5)-теңдеу Кик-Кирпичевтің ұсақтау гипотезасын өрнектейді: Үсақтауға
жүмсалған жұмыс ұсақталатын бөлшектің көлеміне немесе массасына
пропорционал. Бұл кездегі толық жұмыс ұсақтау дәрежесі аз болған, ірі
ұсақтау жағдайына сәйкес анықталады.
Егер материал жоғары үлкен үсақтау дәрежесімен ұсақталса, онда (6.4)
-теңдеуіндегі көлем деформациясына жұмсалған жұмысты, аз болуына байланысты
есепке алмауға болады. Онда, бөлшек бетінің өзгеруі оның алғашқы бетіне
пропорционал, ал ол бөлшек өлшемінің (D) квадратына пропорционал болады:
(6.6)
мұнда a; - пропорционалдық коэффициент.
(6.6)-теңдеу Ритгингер гипотезасын өрнектейді: ¥сақтауға жұмсалған жұмыс
жаңадан пайда болған бетке пропорционал. Риттингер гипотезасы ұсақтау
дәрежесі жоғары болған (майда ұсақтау) ұсақтауда жұмсалған жұмысты шамалап
анықтауда қолданылады.
Егер (6.4) -теңдеудің екі қосындысында есепке алу керек болса (ұсақтау
дәрежесі орташа), онда Бонд мына теңдеуді ұсынады:
(6.7)
Яғни ұсақтауға жұмсалган жұмыс бөлшектің көлемі мен геометриялық орташа
мәніне пропорционал.
(6.5) - (6.7) - теңдеулері ұсақтауға жұмсалған жұмыстың абсолют мәнін
есептеуге мүмкіндік бермейді, себебі Кі,(5),К2 коэффициенттер белгісіз.
Сондықтан бүл теңдеулерді ұсақтау процестерін салыстыру үшін қолданылады.
Тамақ өнеркәсібінде ұсақталатын материалдардың түрлері өте әртүрлі,
сондықтан оларды ұсақтайтын машиналардың түрлері де әртүрлі. Дегенмен,
машиналар мынадай жалпы талаптарға жауап берулері керек:
1) Машиналардың істен шығатын үсақтағыш әлементтерін алмастыру тез және
оңай болу керек;
2) Ұсатылған материалдың бөлшектерінің өлшемдері бірдей және үсақтағыштың
құрылымы ұсақтау дәрежесін мүмкіндігінше тез және рңай өзгертетін болу
керек.
3) Құрғақ материалдарды ұсақтағанда шаң аз шығу керек,
4) Белгілі дәрежеге дейін үсақталған материал ұсатқыштан тез
шығарылуы керек;
5) Ұсақтағыштың массасы мүмкіндігінше аз болуы керек.
Физико-механические основы измельчения.
В процессе дробления куски твёрдого материала сначала подвергаются
объёмной деформации по действием внешних сил, а затем разрушаются по
ослабленным дефектами сечениям с абразованием новых поверхностей. Куски
продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше, чем исходные.
Поэтому с увеличением степени ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дәрілер технологиясы кафедрасы
Дәріс кешені
Пән: Химия-фармацевтік өндірістің
процестері мен
аппараттары
Пән коды: 2221 HFOPA
Мамандық: 5В074800 – Фармацевтикалық өндіріс
технологиясы
Оқу сағаттарының көлемі: 180 (4 кредит)
Курсы және оқу семестрі: 2 курс, 4 семестр
Дәріс көлемі: 15 сағат
Бекітілген
_____________ Сағындықова Б.А.
кафедра меңг., фарм.ғ.д.,
профессор ___ _____ 2013 ж.
хаттама № ___
2013 ж.
1 - ТақырыП: Химия-фармацевтік өндірістің негізгі процестерінің жіктелуі.
Негізгі процестердің кинетикалық заңдылықтары. Аппараттар мен машиналарды
есептеудің жалпы принциптері
2. Мақсаты: Химия-фармацевтік өндірістің негізгі процестерінің
жіктелуімен, негізгі процестердің кинетикалық заңдылықтарымен, аппараттар
мен машиналарды есептеудің жалпы принциптерімен, процестердің негізгі
теңдеуімен танысу.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Фармацевтика өндірісінің негізгі процестерінің жіктелуі.
2. Аппараттар мен машиналарды есептеудің жалпы принциптері.
3. Процестердің негізгі теңдеуі.
Фармацевтикалық өнімдерді өндіру үшін көптеген тізбектелген біртипті
процестер қолданылады. Мысалы: ысыту, майдалау, кептіру және т.б. Олардың
әрқайсысында зат физикалық немесе химиялық өзгерістерге түседі. Бұл
процестер әртүрлі өндірістерде әрекеттері ұқсас аппараттарда өткізіледі.
Фармацевтика технологиясында процестердің өту жылдамдығын анықтайтын
негізгі заңдарға байланысты былай бөлінеді:
1) Гидродинамикалық процестер - өту жылдамдығы гидродинамиканың
заңдарымен анықталады. Бұларға төмендегі процестер жатады: сұйықтарды
тасымалдау, газдарды тасымалдау және сығу, сұйықты және газды әртекті
жүйелерді ауырлық күштің (тұндыру), ортадан тепкіш күштің (центрафугалау)
және қысым күшінің (сүзу) әсерлерімен ажырату, сұйық ортаны араластыру.
Процестің қозғаушы күші қысымдар айырмасы немесе ортадан тепкіш күш болады.
2) Жылу процестері - өту жылдамдығы жылу тасымалдау заңдарымен
анықталады. Бұларға: жылыту, суыту, конденсациялау, қату, балқу, булану
және буландыру процестері кіреді. Процестердің қозғаушы күші –
температуралар айырмасы.
3) Масса алмасу (диффузиялық) процестері. Мұндай процестер қоспаның бір
немесе бірнеше құрамдастарының бір фазадан екінші фазаға өтуімен
сипатталады. Бұларға: абсорбция, ректификация, айдау, экстракция,
адсорбция, кристаллизация, кептіру процестері кіреді. Процестің қозғаушы
күші концентрациялар айырмасы.
4) Химиялық процестер - өту жылдамдығы химиялық кинетиканың заңдарымен
анықталады. Бұл процестерге каталитикалық, крекинг, пиролиз, гидротазалау
және т.б. кіреді. Процестің қозғаушы күші әрекеттесетін заттардың
концентрациялары болады.
5) Механикалық процестердің өту жылдамдығы қатты заттар механикасының
заңдарымен анықталады. Бұларға: қатты денелерді ұсақтау, іріктеу,
араластыру және тасымалдау процестері кіреді.
6) Микробиологиялық процестер – микроорганизмдердің өмір сүруінің
биологиялық заңдарымен анықталады. Мысалы: ашытқы жасау, сүтті ашыту және
т.б.
7) Электрофизикалық процестер әлектр тогының әсерімен өтеді. Қозғаушы
күші потенциалдар айырмасы - ∆U.
Ұйымдастыру тәсілдері бойынша былай жіктеледі:
1)Мерзімді әрекетті процестер. Белгілі уақыт ішінде аппаратқа шикізат
материалы жүктеліп, ол өңделіп болған соң, дайын өнім алынады да, аппаратқа
жаңадан шикізат жүктеледі. Процестің барлық сатысы бір жерде (яғни бір
аппаратта), бірақ әртүрлі кезеңде өтеді.
2)Үздіксіз әрекетті прцестер. Апппаратқа шикізатты жүктеу және одан дайын
өнім алу үздіксіз болады. Мұнда процестің барлық сатысы (стадиясы) бір
уақытта, бірақ аппараттың әртүрлі нүктелерінде өткізіледі. Сонымен бірге
аппарат көлемінің әр нүктесіндегі температураның, қысымның, концентрацияның
және т.б. параметрлердің мәні уақыт бойынша өзгермейді.
3)Құрастырылған әрекеттегі процестер. Мұнда үздіксіз әрекеттегі процестің
кейбір сатысы мерзімді әрекетте өтеді немесе керісінше.
Үздіксіз әрекеттегі процестердің мерзімді әрекеттегі процестерге
қарағанда мынадай артықшылықтары бар:
А) Дайын өнім үздіксіз алынады.
В) Процесті механикаландыру және автоматтандыру оңай.
С) Алынатын өнімнің сапасы біркелкі болады, себебі, процестің өту режимі
тұрақты.
Д) Жабдықтың ықшамдылығы, яғни материалдық және эксплуатациялық шығындары
аз.
Г) Аппараттың жұмысында тыныс болмағандықтан, берілетін (немесе алынатын)
жылу толығымен пайдаланылады және шыққан жылуды пайдалану мүмкіндігі бар.
Бөлшектердің аппаратта болу уақытының таралуы және соған байланысты
процеске әсері бар басқа факторлардың температура, концентрация және т.б.
уақыт бойынша өзгеруіне байланысты үздіксіз әрекетті аппараттың екі
теориялық моделін қарастырады:
А) Идеалды ығыстырғыш, мұнда барлық бөлшек белгілі бағытта, ешқандай
араласпастан,алдыңғы бөлшектерді толық ығыстырады, яғни қатты поршень
тәрізді жылжиды. Мұндай аппараттарда юарлық бөлшектердің аппаратта болу
уақыты бірдей болады.
Б) Идеалды араластырғыш, мұнда аппаратқа кірген бөлшектер, ондағы
бөлшектермен лезде және толық араласып кетеді. Бөлшектер, аппараттар
көлемінде біркелкі болып таралып, процесті сипаттайтын параметрлердің мәні
лезде бірдей болады.
Бөлшектердің аппаратта болу уақыты бірдей емес. Нақтылы үздіксіз
әрекеттегі аппараттаросы екі модельдің аралығында болады, яғни бөлшектердің
болу уақыты, идеалды араластырғыш аппаратындағыдай ешқашан өзара тең
болмайды.
Материалдық баланс. Массаның сақталу заңы негізінде материалдық баланс
құрылады:
∑ Gб = ∑ Gc + Gш (1.1)
Мұнда ∑ Gб процесте қатынасатын бастапқы заттардың жалпы массасы; ∑ Gc-
процестің нәтижесінде алынған өнімдердің массасы; Gш – шығын болған
заттардың массасы (буға айналу, саңлаулардан аңып кету және т.б.)
материалдық балансты поцеске қатысатын барлық материалдар үшін немесе сол
материалдық баланс бір операцияға, ал үздіксіз әрекетті процестерде уақыт
бірлігінде жазылады. Бұл баланстан қажет болған шикізат шығыны немесе
алынатын өнімнің мөлшері есептеліп анықьалады.
Әнергетикалық баланс. Энергияның сақталу заңының негізінде Энергетикалық
(жылулық) баланс құрылады:
∑Qb = ∑Qc + Qш (1.2)
Мұнда ∑Qb - аппаратқа бастапқы материалдармен енгізілетін жылуы; ∑Qc –
аппараттан алынған өнімдермен шығатын жылу; Qш - қоршаған ортаға таралған
жылу шығыны.
∑Qb = Q1 + Q2 + Q3 (1.3)
Мұнда Q1 – шикізатпен енгізілген жылу. Q2 – процестің жылу эффектісі
(егер процес нәтижесінде жылу сіңірілсе, онда теріс таңбалы болады). Q3 –
сыртттан енгізілетін жылу.
∑Qc = Q4 + Q5 (1.5)
Q4 - алынған өнімдермен кететін жылу. Q5 – жылутасымалдағышпен кететін
жылу.
Процестер және аппараттарды есептеу төмендегі негізгі мақсаттарды
көздейді:
1) Жүйенің тепе – теңдік күйін есептеу.
2) Шикізат материалының шығынын және алынған өнімнің мөлшерін, сонымен
бірге жұмсалатын әнергия (жылу) және жылутасымалдағыштың мөлшерін есептеу.
3) Аппараттың қолайлы режимін, жұмыс бетін немесе жұмыс көлемін анықтау.
Аппараттың негізгі өлшемдерін есептеу.
Жоғарыда айтылған процестердің барлығы қозғаушы күштің әсерінен ғана
өтуі мүмкін. Қозғаушы күш жүйенің тепе – теңдік күйінен ауытқу
дәрежесінсипаттайды. Мысалы, ол гидромеханикалық процестер үшін – қысымдар
айырмасы, жылу процестер үшін – температуралар айырмасы, масса алмасу
процестері үшін – концнетрациялар айырмасы болып табылады. Процестердің
негізгі теңдеулерін төмендегінше жазуға болады:
M=KfF∆τ , M=KvV∆τ
Мұнда М – процесс нәтижесі; мысалы өткен жылу немесе зат мөлшері. Kf Kv
– процесс жылдамдығының беттік немесе көлемдік коәффициенттері. ∆ -
қозғаушы күш. τ – уақыт. F V –аппараттың жұмыс беті немесе көлемі.
4. Иллюстрациялық материалдар: Негізгі аппараттар бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. – Х.:
МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-е
изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
5. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. Рамм В.М. Абсорбция газов.- М.: Химия, 1966.-768 с
6. Бақылау сұрақтар (кері байланыс):
1. Аппарат - ұғымын түсіндіріңіз.
2. Мезгілді және үздіксіз әрекетті процестер.
3. Кинетикалық заңдылықтарына байланысты процестердің жіктелуі.
4. Прцестердің материалдық және энергетикалық баланстары.
5. Аппараттарды есептеу мақсаттары.
6. Жылуалмасудың негізгі теңдеуі.
1. Тақырыбы 2: Гидростатика және гидродинамика негіздері.
2. Мақсаты: Гидростатиканың және гидродинамиканың негізгі теңдеулерін
қолдану әдістерін, сонымен қатар сұйықтардың әртүрлі пішінді арналарда
ламинарлы және турбулентті ағуларынң заңдылықтарын оқу.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Нақты сұйықтардың негізгі мінездеме параметрлері.
2. Гидростатиканың негізгі теңдеуі.
3. Бернулли теңдеуі. Құбырлардың гидравликалық кедергілері.
4. Денелердің сұйықта қозғалуы.
Гидравлика сүйықтардын тепе-теңдігі мен қозғалыс заңдарын және іс жүзінде
осы заңдарды инженерлік мәселелерді шешуде қолдану тәсілдерін қарастыратын
ғылым. Гидравликада сүйықтар үздіксіз материалдың орта ретінде
қарастырылады. Гидравликаның негізгі заңдылықтарын қарастыруды оңайлату
үшін идеал сұйық деген үғым енгізіледі.
Идеал сұйық қысым әсерінен сығылмайды, температура мен қысым өзгергенде
тығыздығы өзгермейді және оның ішкі үйкелісі (тұтқырлығы) жоқ деп
есептеледі.
Гидравлика, гидростатика және гидродинамика деген екі бөлімнен қүралады.
Гидростатикада сүйықтардың тепе-теңдік заңдары, ал гидродинамикада
олардан қозғалыс заңдары қарастырылады.
Тығыздық және меншікті салмақ. Сұйықтың көлем бірлігінің массасын тығыздық
деп атайды және әрпімен белгіленеді.
Сұйықтың көлем бірлігінің салмағын меншікті салмақ деп атайды және
әрпімен белгіленеді.
Қысым. Аудан бірлігіне нормаль бағытында әсер ететін күштің мөлшерін
абсолюттік қысым деп атайды. Қысымның негізгі өлшем бірлігі ретінде паскаль
[Па] пайдаланылады.
Қысым мен сұйық бағанасының арасындағы байланыс:
(1.7)
Абсолют қысым :
(1.8)
(1.9)
Тұтқырлық. Ағатын денелердің (сұйықтар мен газдар) олардың бір бөлігінің
екінші бөлігімен салыстырғанда қозғалуына кедергі туындату қасиеті.
Нәтижесінде қозғалуға шығындалған жұмыс жылу түрінде шашылады.
Сұйықтар мен газдардағы ішкі үйкеліс сұйықтың қозғалу бағытына
перпендикуляр бағытта импульстің тасымалдануы нәтижесінде туындайды.Ішкі
үйкелістің жалпы заңы – Ньютон заңы:
Мұнда - тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті. Инженерлік есептеулерде
тұтқырлықтың кинематикалық коэффициенті жиі қолданылады
Мұнда — тығыздық; — тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті,
Па∙с.
Гидростатика. Теңдіктің дифференциалды Эйлер теңдеуі
Тыныштық күйдегі сұйық көлемінде көлемі және қабырғалары
параллелепипед қарастырылады.
Қарапайым параллелепипедтің теңдік шарты мына теңдеулер жүйесімен
сипатталады:
(1.13)
(1.13) теңдеуі теңдіктің дифференциалды Эйлер теңдеуі болады.
Гидростатиканың негізгі теңдеуі. (1.13) теңдеуі бойынша тыныштық күйдегі
сұйықтың қысымы биіктік бойынша ғана өзгереді. Частная производная
жекеше туынды -қа алмастырылуы мүмкін. Олай болса
Бұдан
(1.14)
Оң және сол жақтарын бөліп, және таңбаларын ауыстырсақ
Сығылмайтын сұйық үшін тығыздық тұрақты, сондықтан
немесе
Бұл өрнекті интегралдасақ
(1.16)
(1.16) теңдеуін гидростатиканың негізгі теңдеуі деп аталады.
Мұнда – нүктелердің нивелирн биіктіктері
нүктелердегі гидростатикалық қысым.
2.2 сурет. Гидростатиканың негізгі теңдеуіне
Сұйықтың екі нүктелерін қарастырамыз. 1 нүктенің биіктігі
жазықтығынан, ал нүктенің биіктігі . Осы нүктелердегі қысымдар
және (2.2 сурет).
(1.16) теңдеуі бойынша
(1.17)
немесе
(1.18)
шамасын статикалық немесе пьезометрлік тегеурін деп аталады.
Сұйық қозғалуының негізгі мінездемелері Ағынның көлденең қимасы арқылы
уақыт бірлігінде өтетін сұйық мөлшерін сұйық шығыны деп атайды. Сұйықтың
көлемдік (м3сек) және массалық (кгсек) шығындарын ажыратады.
Ағынның көлденең қимасының әртүрлі нүктелерінде жылдамдық бірдей емес
және жылдамдықтың таралуы белгісіз, сондықтан есептеулерде нақты жылдамдық
орнына орташа жылдамдық қолданылады. Орташа жылдамдық көлемдік шығынды
() көлденең қима ауданына () бөлгенге тең.
(мсек)
(2.24)
Бұдан көлемдік шығын
(2.25)
Массалық шығын
(2.25, а)
Гидравликалық радиус және эквивалентті диаметр
Сұйық кез келген пішінді көлденең қима ауданы арқылы қозғалғанда,
қима пішіні дөңгелектен бөлек болғанда, мінездеме өлшем ретінде
гидравликалық радиус немесе эквивалентті диаметр қолданылады.
Сұйық аққан арнаның еркін қимасы ауданының оның ылғалданған периметріне
қатынасын гидравликалық радиус () деп атайды.
(м)
(2.26)
Дөңгелек қима үшін
Сонда
Гидравликалық радиус арқылы өрнектелген диаметрді эквивалентті диаметр
деп атайды.
(2.27)
(2.26) теңдеуіне сәйкес
Тікбұрышты қима үшін
эквивалентті диаметр
Сақиналы қима үшін
Дөңгелек құбыр үшін
Сұйықтың ағу режимі. Сұйықтың барлық бөлшектері параллель
траекториялармен ағатын болса, мұндай қозғалысты ламинарлы қозғалыс деп
атайды.
Сұйық бөлшектерінің ретсіз немесе құйынды қозғалысын турбулентті
қозғалыс деп атайды.
Ламинарлы қозғалыстан турбулентті қозғалысқа сұйықтың массалық
жылдамдығы және құбыр диаметрі өскен сайын және тұтқырлық
кеміген сайын жылдам өтеді
Бұл шамаларды бірінші болып Рейнольдс өлшемсіз комплекске біріктірді,
оның сандық мәні сұйықтың қозғалу режимін анықтауға мүмкіндік береді. Осы
комплексті Рейнольдс ұқсастық саны деп атайды.
(2.28)
Рейнольдс ұқсастық саны қозғалатын ағындағы инерция күштерінің
тұтқырлық күштеріне қатынасын сипаттайды. - кинематикалық тұтқырлық
деп атайды, сонда
(2.29)
Re2320 – тұрақты ламинарлы қозғалыс аймағы.
2320Re10 000 өтпелі режим.
Re(10 000 дамыған турбулентті режим.
Бернулли теңдеуі . Қозғалудың Эйлер теңдеуін шешу, гидродинамикада
кеңінен қолданылатын және маңызды теңдеуі, Бернулли теңдеуін алуға
мүмкіндік береді.
Ағынның кез келген екі көлденең қимасы үшін мына теңдеуді жазуға
болады:
(2.37)
(2.37) теңдеуі идеал сұйыққа жазылған Бернулли теңдеуі деп аталады.
шамасын толық гидродинамикалық тегеурін деп атайды.
Олай болса идеал сұйықтың тұрақталған ағынының барлық көлденең
қималарында гидродинамикалық тегеурін тұрақты болады.
z — нивелирлік биіктік немесе геометриялық тегеурін (), нүктеде
орналасудың меншікті потенциалдық энергиясын сипаттайды.
— статикалық немесе пьезометрлік тегеурін (), нүктеде
қысымның меншікті потенциалдық энергиясын сипаттайды.
— жылдамдық немесе динамикалық тегеурін, нүктедегі меншікті
кинетикалық энергияны сипаттайды.
Тұрақталған қозғалуда потенциалдық және кинетикалық знергиялардың қосындысы
тұрақты болады.
Сондықтан Бернулли теңдеуі ағындар үшін энергияның сақталу заңының
жекеше түрі және ағынның энергетикалық балансын өрнектейді.
Құбырлардағы гидравликалық кедергілер
Құбырдағы шығын жалпы жағдайда үйкелу кедергісінен және жергілікті
кедергілерден болады.
Үйкелу кедергісі нақты сұйық қозғалғанда құбырдың барлық ұзындығында
байқалады және оған сұйықтың ағу режимі әсер етеді.
Жергілікті кедергілер ағын жылдамдығы шамасы мен бағытының кез келген
өзгерістерінде туындайды. Олардың қатарына сұйықтың құбырға кіруі және
шығуы, құбырдың кеңеюі және тарылуы, бұрылыстар, иіндер, үштіктер және
реттеу құрылғылары жатады. Сондықтан тегеурін шығыны екі шамалардың
қосындысынан тұрады:
hГ = hТР + hм.с. (2.52)
Бернулли теңдеуіне сәйкес, горизонталь құбыр үшін () және (),
сонда үйкелуге шығындалған тегеурін
Бұдан
Ламинарлы қозғалыста сұйық шығыны Пуазейль теңдеуімен анықталады:
(2.53)
мәнін қойсақ және = ескерсек:
Мұнда және d — құдырдың ұзындығы және диаметрі.
Бұдан, қысқартқаннан кейін, табамыз:
Бөлшектің бөлімін және алымын 2w көбейтсек:
Сонымен құбырдағы ламинарлы қозғалыс кезінде:
(2.54)
Мұнда — үйкелу коэффициенті (2.55)
- кедергі коэффициенті
(2.56)
Олай болса (2.54) теңдеуін былай жазамыз:
(2.57)
немесе үшін ( )
(2.58)
Квадрат қима үшін
Сақина қима үшін
Тегіс құбырдағы турбулентті қозғалу кезінде
(2.59)
Абсолют бүдірлік деп құбыр ішіндегі бүдірлердің орташа биіктігін
айтады.
Абсолют бүдірліктің құбыр диаметріне қатынасын салыстырмалы
бүдірлік деп атайды:
(2.60)
Турбулентті қозғалудың барлық аймақтарына дұрыс теңдеу:
(2.61)
Тегеуріннің жергілікті кедергілердегі шығынын жылдамдық тегеуріні
арқылы өрнектейді. Тегеуріннің жергілікті кедергілердегі шығынының hм.с.
жылдамдық тегеурініне қатынасын жергілікті кедергі коэффициенті (м.с.
деп аталады. Сонда әртүрлі жергілікті кедергілер үшін:
; ; ;
Немесе олардың қосындысы
(2.62)
Тегеуріннің жалпы шығыны үйкелуге және жергілікті кедергілерге
шығындалады, сондықтан:
(2.63)
Сонда тегеурін шығынын мына теңдеумен анықтаймыз:
(2.64)
Қысым шығыны
(2.65)
Ауырлық күші әсерімен бөлшектердің тұнуы
Бөлшектің ортадағы қозғалу үдеуі нолге тең және бөлшек тұрақты
жылдамдықпен қозғалу жылдамдығын тұну жылдамдығы деп атайды.
Диаметрі d шар тәрізді бөлшекті қозғайтын күш оның салмағы мен кері
ығыстыратын архимед күші (сұйық салмағына тең) айырмашылығына тең.
Ортаның кедергі күші кедергі заңы теңдеуімен өрнектелуі мүмкін:
Күштердің теңесуі:
бұдан
(2.67)
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1. Гидростатика және Гидродинамика тарауларында сұйықтардың қандай
заңдары оқылады?
2. Гидростатикалық қысымның қандай қасиеттері бар?
3. Ыдыстағы абсолют қысымды қалай анықтайды?
4. Гидростатиканың негізгі теңдеуі нені сипаттайды?
5. Сұйықтар құбырлар мен арналарда қандай күштердің әсерімен қозғалады?
6. Сызықтық өлшем ретінде қай кезде эквивалентті диаметр қабылданады?
7. Бернулли теңдеуін қарастырғанда қандай қорытындылар жасауға болады?
8. Гидравликалық кедергі коэффициентін қалай есептейді?
9. Сұйық қозғалысының ламинарлы және турбулентті режимдерін қалай
ажыратады?
1. Тақырыбы 3: Гидромеханикалық процестер. Біртекті емес жүйелерді бөлу.
2. Мақсаты: Студенттерді біртекті емес жүйелермен және оларды бөлу
әдістерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Біртекті емес жүйелердің жіктелуі.
2. Біртекті емес жүйелерді бөлу әдістері.
3. Бөлу процестерінің материалдық балансы.
Екі және оданда көп фазалардан құралған жүйелерді әртекті жүйе
дейді. Фазалардың физикалық күйіне байланысты әртекті жүйелердің төмендегі
түрлері болады:
Суспензиялар- сұйық және оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан
пайда болған әртекті жүйелер. Қатты бөлшектердің өлшеміне байланысты шартты
түрде суспензиялар ірі, майда, өте майда және коллоидты ерітінді болып
бөлінеді (4.1-кесте).
Эмульсиялар - бір сұйық ішінде онымен араласпайтын екінші сұйық
бөлшектері таралғаннан пайда болған әртекті жүйелер.
Көбіктер- сұйық және оның ішінде газ көпіршіктері таралғаннан пайда
болатын әртекті жүйелер. Бұл газды - сұйықты қоспалар өздерінің қасиеттері
бойынша эмульсияларға жақындау.
Ш а ң д a p және түтіндер- газ оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан
пайда болатын әртекті жүйелер. Шаңдар көбінесе қатты әаттарды үхақтағанда,
араластырғанда және тасымалдағанда пайда болады. Шаңдағы қатты бөлшектердің
өлшеміне байланысты олар түтін, тұман және аэрозоль болып бөлінеді.
Біртекті емес жүйелерді бөлудің мына әдістері қолданылады: тұндыру, сүзу,
центрифугалау, ылғалды бөлу.
Тұндыру - сұйықта немесе газда ұшып жүрген қатты немесе сұйық
бөлшектерді тұтас фазадан ауырлық күші, инерция күші немесе
электростатикалық күш әсерімен бөлу. Ауырлық күші әсерімен тұндыруды тұну
деп атайды.
Сүзу — сұйықты немесе газды өткізіп, асылып жүрген қатты бөлшектерді
ұстайтын кеуек бөгеттердің көмегімен бөлу процесі.
Центрифугалау — ортадан тепкіш күштер өрісінде суспензияны және
эмульсияны бөлу процесі.
Ылғалды бөлу — қандай да бір сұйықтың көмегімен газда асылып жүрген
бөлшектерді ұстау арқылы бөлу процесі.
Бөлу процесінің материалдық балансы
Тұтас фазадан және онда ұшып жүрген бөлшектерден тұратын жүйені бөлу керек
деп есептейміз. Мына белгілеулерді енгіземіз:
Gқ, Gm, Gt - берілген қоспа, мөлдірленген сүйық және тұнба мөлшерлері,
кг. Хқ, Хм, Хт - b затының қоспадағы, мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы
массалық үлестері.
Егер заттардың шығыны болмаса, онда ажыратудың материалдық тепе-теңдігін
былай жазуға болады:
заттардың барлық мөлшері бойынша:
дисперсті фаза (Ь заты) бойынша;
Егер қоспадағы Ъ затының массалық үлесі берілген болса (4.1) және (4.2)
теңдеулерінен мөлдірленген сұйық Gm және тұнба мөлшерін анықтауға болады:
Мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы затының массалық үлестерін әр
технологиялық процестердің шартына байланысты таңдап алуға болады.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
5. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Біртекті емес жүйелерді жіктеу негізінде жатқан белгілерді атаңыз.
2) Қандай біртекті емес жүйелерді білесіз?
3) Біртекті емес жүйелерді бөлу әдістерін атаңыз.
4) Бөлу процесінің материалдық балансынан қандай шамаларды анықтайды?
5) Бөлу эффектісін не сипаттайды?
1. Тақырыбы 4: Тұндыру. Сүзу.
2. Мақсаты: Студенттерді тұндыру, сүзу және центрифугалау процестерімен,
және оларды есептеу әдістерімен, оларды аппаратуралық безендірумен
таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Тұндыру және оны есептеу әдістері.
2. Сүзу және оны есептеу әдістері.
Тұндыру
Тәжірибе жүзінде біртекті емес жүйелерді тұндыру кезінде шашыраған
бөлшектердің концентрациясы аппараттың үстіңгі жағынан төмен қарай
біртіндеп өсетіні байқалған. Тұнба қабаты (1 аймақ) үстінде қойылған
суспензия аймағы (2 аймақ) түзіледі. Бұл аймақта бөлшектердің қысыла тұнуы,
олар өзара үйкеледі және соқтығысады. Аппаратта шекаралары анық бөлінген
қысыла тұну аймағын (2 аймақ), одан жоғары жатқан еркін тұну аймағын (3
аймақ), оның үстіндегі тазаланған сұйық аймағын (4 аймақ) ажыратуға болады.
8.1 сурет. Тұну процесінің тәсімі:
1 – тұнба қабаты (шлам); 2 – қойылған суспензия аймағы; 3 – еркін тұну
аймағы; 4 – тазаланған сұйық аймағы.
Тұндыру процесінің басында көбінесе үлкен бөлшектер тұнады. Алайда бұл
бөлшектердің концентрациясы азайғанда кері ағынды сұйықтың тежеу әсері
әлсірейді және тұну жылдамдығы әсер ететін күшпен орта кедергісінің күші
динамикалық теңдікке жеткенше артады. Одан кейінгі уақыт кезеңінде тұну
тұрақты жылдамдықпен өтеді. Тұну процесінің соңғы және өте жәй жүретін
кезеңі – тұнбаның тығыздалуы. Бұл кезде тұну процесінің жылдамдығы азаяды.
Қысыла тұну жылдамдығы еркін тұну жылдамдығынан аз болады. Бұл құбылыс
қысыла тұну кезінде бөлшектер орта кедергісін жеңумен қатар, қосымша
кедергіні, бөлшектердің өзара үйкелі және соқтығысуы нәтижесінде пайда
болған, жеңуі керек.
Тұндырғыштарды есептеу. Тұндырғыштар алғашқы қоспа құрамындағы ең майда
бөлшектерді де тұндыруға арналып жобаланады.
( (сек)уақыты аралығында суспензия тұнбаға және биіктігі h (м)
болатын тазаланған сұйық қабатына бөлінді деп есептейік. Тұну беті F (м2)
кезінде уақыт бірлігінде тазаланған сұйық көлемі Vосв (м3сек) мына
теңдеумен өрнектеледі:
(5)
Осы уақыт ішінде жылдамдықпен тұнатын бөлшектер h (м) жолын өтуі
керек. Олай болса
(6)
Биіктікті (жолды) (5) теңдеуге қойсақ
(7)
(7) теңдеу тұндырғыштың өнімділігі оның биіктікке емес, тұну
жылдамдығына және бетіне тәуелді екенін көрсетеді. Керекті тұну бетін мына
өрнектен анықтаймыз:
(8)
Тазаланған сұйық көлемі Vосв оның тығыздығы (осв (кгм3) кезінде
Мұнда Gосв — тазаланған сұйық массасы, кг.
Сонда
(9)
(3) теңдеуден Gосв мәнін (9) теңдеуге қойсақ, тұну беті
(10)
Сүзу
Сүзу — сұйықты немесе газды өткізіп, асылып жүрген қатты бөлшектерді
ұстайтын кеуек бөгеттердің көмегімен бөлу процесі. Суспензияны сүзгіштің
көмегімен бөледі. Ол сүзу бөгетімен екіге бөлінген. Ыдыс бөліктерінде қысым
айырмашылығын туындатады, соның әсерінен сұйық сүзу бөгетінің кеуектері
арқылы өтеді, ал қатты бөлшектер оның бетінде қалып қояды. Сонымен
суспензия таза сүзіндіге және ылғал тұнбаға бөлінеді. Сүзу бөгетінде
алынған тұнбалар екіге бөлінеді: сығылатын және сығылмайтын. Қысым
айырмашылығы үлкейгенмен кеуектілігі азаймайтын тұнбаны сығылмайтын тұнба
деп атайды, кері жағдайда сығылатын тұнба деп атайды.
Сүзу жылдамдығы
Сүзу жылдамдығы қозғаушы күшке тура пропорционал және кедергіге кері
пропорционал. Айнымалы жылдамдықты дифференциалды түрде былай өрнектейміз:
(11)
Мұнда V — сүзінді көлемі, м3; S — сүзу беті, м; — қысым
айырмашылығы, нм2; ( — сұйық фазаның тұтқырлығы, н(секм2; Roc —
тұнба қабатының кедергісі; Rфп — сүзу бөгетінің кедергісі. Roc , Rфп
м-1 өлшенеді.
8. 3 сурет. Сүзу процесінің тәсімі:
1 – сүзгіш; 2 – сүзу бөгеті; 3 – суспензия; 4 – сүзінді; 5 – тұнба.
Тұнба көлемінің сүзінді көлеміне қатынасын арқылы
белгілейміз; сонда тұнба көлемі Х0V тең. Сонымен қатар тұнба көлемі hocS
көбейтіндісімен өрнектелуі мүмкін, мұнда hoc — тұнба қабатының биіктігі,
м. Сондықтан
бұдан (12)
Тұнба қабатының кедергісі
(13)
Roc мәнін (11) теңдеуге қойсақ
(14)
Сүзу бөгетінің кедергісін ескермесек (Rфп = 0) (14) теңдеуден:
(15)
Ал V=0 деп қабылдасақ, сүзу процесінің басында тұну қабаты жоқ кезде,
(16)
ΔР=const кезінде (14) теңдеуді интегралдасақ
(16’)
немесе
(16”)
Мұнда – сүзу тұрақтысы, сүзу бөгетінің кедергісін сипаттайды, м3м2;
- сүзу тұрақтысы, сүзу режимін және тұнбаның физикалық - химиялық
қасиеттерін ескереді, м2с.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Тұнудың қозғаушы күші не?
2) Тұну процесінің тәсімін сипаттаңыз.
3) Тұну беті қалай аныұталады?
4) Сүзу арқылы қандай біртекті емес жүйелерді бөледі?
5) Сүзу процесін қандай күштер және тұрақтылар сипаттайды?
6) Центрифугалардағы қозғаушы күш не?
1. Тақырыбы 5: Сұйық ортаны араластыру. Газды жүйелерді бөлу.
2. Мақсаты: Студенттерді сұйық ортаны араластырумен және газды жүйелерді
бөлумен таныстыру, сонымен қатар оларды есептеуді үйрету.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Сұйық ортаны араластыру.
2. Газды жүйелерді бөлу.
Сұйық ортаны араластыру
Фармацевтикалық өнеркәсіпте суспензия, эмульсия және гомогенді жүйелерді
(ерітінділерді) алу үшін, химиялық жылу және массаалмасу процестерінің
қарқындылығын арттыру үшін сұйық орталарды араластыру процесі кеңінен
пайдаланылады.
Сұйық орталарды араластырудың негізгі үш тәсілі болады:
1) механикалық - әртүрлі құрылысты былғауыштар жәрдемімен;
2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;
3) циркуляциялық - сораптар немесе соплалар жәрдемімен.
Араластыру процесі негізінен: араластыру сапасы және араластырғыш
әрекетінің қарқындылығымен сипатталады.
Механикалық былғауыштардың тұтынатын қуаты
Гидродинамиканың теңдеуіне сәйкес, сұйықтың стационарлы еріксіз
қозғалысын, ауырлық күшін ескере отырып, мына ұқсастық сандар теңдеуімен
сипаттауға болады
Мұнда геометриялық ұқсастық симплекстері.
Араластыру процесін сипаттау үшін модификацияланған Эйлер (),
Рейнольдс () және Фрудо () ұқсастық сандары қолданылады. Олар
осы ұқсастық сандардың кәдәуілгі өрнектерін түрлендіру жолымен алынады.
Араластыру кезінде сұйықтың орташа жылдамдығын анықтау мүмкін емес.
Сондықтан сұйықтың сызықтық жылдамдығының орнына модификацияланған
ұқсастық сандарға шамасы қойылады. Ол былғауыштың айналу
жылдамдығына пропорционал:
Мұнда былғауыштың айналу саны;
былғауыш диаметрі.
Анықтаушы сызықтық өлшем ретінде былғауыш диаметрі қабылданады.
Осы шамаларды сәйкес ұқсастық сандарға қоямыз, сонда:
Модификацияланған Рейнольдс ұқсастық саны
;
Модификацияланған Фрудо ұқсастық саны
;
Модификацияланған Эйлер ұқсастық саны
.
Эйлер ұқсастық санына кіреді. Бұл былғауыш білігіне берілген
күш жеңетін қысым айырмашылығы. Ол күш пайдалы қуат N арқылы
өрнектеледі. Қуат N шамасы білікке берілген күштің және айналу
жылдамдығының көбейтіндісіне пропорционал.
Сонда ;
Эйлер ұқсастық санына қойсақ:
Соңғы өрнек бойынша анықталған Эйлер ұқсастық санын қуат ұқсастық
саны деп атап, деп белгілейді.
Газды жүйелерді бөлу. Газды тазалаудың мына әдістерін ажыратады:
1. Ауырлық күші әсерімен тұндыру (графитациялық тазалау).
2. Инерциялық күштер әсерімен тұндыру.
3. Сүзу.
4. Ылғалды тазалау.
5. Электростатикалық күштер әсерімен тазалау.
Газды тазалау дәрежесін ( мына түрде анықтайды:
где G1, G2 — Алғашқы және тазаланған газдардағы асылған бөлшектердің
мөлшері.
Графитациялық тазалау. Шаңтұндыру камералары
Ауырлық күші әсерімен газды шаңнан тазалау тұндыру камераларында
жүргізіледі. Шаңдалған газ камераға 1 беріледі,оның ішінде горизонталь
сөрелер 2 орналасқан. Газ камерада қозғалғанда газдан шаң бөлшектері
сөрелерге қонады. Сөрелерден өткен газ бөгетті 3 айнала ағып, камерадан
шығарылады. Сөрелерде жинақталған шаң бөлшектері мезгіл – мезгіл есікшелер
4 арқылы шығарылып тасталады.
8.6 сурет. Шаңтұндыру камерасы:
1 – камера; 2 – горизонталь сөрелер; 3 – бөгет; 4 – есікшелер.
Осы әдіспен газды үлкен бөлшектерден ғана жеткілікті тазалауға болады,
сондықтан шаңтұндырғыш камераларды газды шаңнан алдын ала тазалауға
қолданады.
Инерциялы шаңұстағыштар. Мұндай шаңұстағыштардың әрекеті газ ағыны
ағу бағытын өзгерткенде оның жылдамдығының көп азаюынан туындайтын
инерциялық күштерді қолдануға негізделген.
НИИОГАЗ циклонының конструкциясын қарастырамыз.
НИИОГАЗ циклоны конустық түбі 2 бар тік цилиндр корпустан 1 және
қақпақтан 3 тұрады. Шаңдалған газ жанама бағытта жоғары жылдамдықпен (20-30
мсек) қимасы төртбұрышты кіру құбыршасы 4 арқылы циклонның жоғарғы жағына
беріледі. Циклон корпусында шаңдалған газ төмен қарай спираль бойымен
қозғалады. Мұндай айнала қозғалу кезінде шаң бөлшектері, ауыр болғандықтан,
газ бөлшектерінен жылдамырақ қозғалып, қабырға бойында жиналып, шаңжинағыш
5 тасымалданады. Мұнда шаң қонады, ал тазаланған газ спираль бойымен айнала
ағып, корпустың ортасымен жоғары көтеріледі де, шығу құбыршасы 6 арқылы
шығарылып тасталады.
8.7 сурет. НИИОГаз - циклоны:
1 – корпус; 2 – конустық түб; 3 – қақпақ; 4 – кіру құбыршасы; 5 –
шаңжинағыш; 6 – шығу құбыршасы.
4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар
бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:
Негізгі:
1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. –
Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-
е изд. - М.: Химия, 1973
3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых
производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.
4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары,
Алматы; 1998 ж.
5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос,
2000.
Қосымша:
1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической
технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.
2. Жужиков В.А. Фильтрование. 4-е изд. М.: Химия, 1986
3. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В.
Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.
4. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание жидких
сред. - М.:-Химия, 1984.-336 с.
5. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы
рсчета и основы конструирования. 3-издание - М.: Химия,
6. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979
6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):
1) Фармацевтикалық технологияда араластыру қандай мақсаттарда қолданылады?
2) Сұйық ортада араластырудың қандай әдістерін білесіз?
3) Былғауыштың тұтынатын қуаты қандай параметрлерге тәуелді?
4) Газды ағындарды асылған бөлшектерден тазалау тиімділігін қалай
сипаттайды?
5) Циклонды процестің артықшылығы неде?
1. Тақырыбы 6: Механикалық процестер.
2. Мақсаты: Студенттерді қатты материалдарды майдалаудың физикалық
байыбымен, теориясымен және майдалау әдістерімен, майдалау машиналарының
негізгі түрлерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:
1. Қатты материалдарды майдалау.
2. Майдалаудың физикалық- механикалық байыбы.
Механикалық процестерге қатты материалдарды майдалау, жіктеу (сусымалы
маиериалдарды фракцияларға бөлу), сусымалы материалдарды араластыру
жатады..
Қатты материалдарды майдалау. Қатты материалдардың беттері
ұлғайғанда химиялық және диффузиялық процестердің жылдамдығы артады.
Қатты материалдар бетін ұлғайту үшін олардың өлшемдерін
кішірейтеді, былайша айтқанда қатты материалдарды майдалайды.
Майдалау процестерін шартты түрде ұсақтауға (ірі, орта, майда) және
ұнтақтауға (ұнтақтау, аса майда ұнтақтау) бөледі.
Ұсақтау қолданылатын күштердің түріне байланысты: соққылау, қысу, шағу,
сындыру, үйкеу және айыру тәсілдерімен іске асырылады (6.1-сурет). Іс
жүзінде әртүрлі күштер бір мезгілде қолданылады: Мысалы, қысу және
соққылау, соққылау және үйкеу және т.б. Бөлшектердің өлшеміне (размеріне)
және материалдың механикалық қасиетіне байланысты ұсақтау тәсілін таңдап
алады.
Ұсақтаудың тиімділігі үсақтау дәрежесімен анықталады.
Ұсақтау дәрежесі - і, материал бөлшектерінің ұсақтауға дейінгі (D) және
үхақтаудан кейінгі (d) өлшемдерінің қатынасына тең, яғни
(6.1)
Мұнда D және d - бөлшектердің үсақтауға дейінгі және үсақтаудан кейінгі
орташа өлшемдері; Мысалы, шар тәрізді бөлшектер үшін-диаметр, куб-тәрізді
бөлшектер үшін - қабырғаларының үзындығы. Егер бөлшектердің пішіні
геометриялық дұрыс болмаса, онда орташа геометриялық өлшем:
мұнда , Ъ, г-бөлшектің ең үлкен үзындығы, ені және биіктігі. Сонымен
ұсақтау дәрежесі ұсақтау кезінде материал бөлшегінің өлшемі қанша есе
азайғанын көрсетеді. ¥сақтағыштар мен диірмендердің өнімділігі және әнергия
шығындары үсақау дәрежесіне байланысты болады.
6.1-сурет. Ұсақтау тәсілдері.
а-қысу; ә-плиталы тірекпен шағу; б-сына тәрізді әлементтер арасында шагу;
в-сындыру; г-үйкеу; д-и-соққылау; е-кесу; ж-аралау; 1-плиталы тірек; 2-
ұсақталатын материал; 3-қысатын плита; 4-сына тәрізді құрал (инструмент); 5-
тірек; б-соққылайтын құрал; 7-пышақ; 8 - ара.
¥сақталатын және ұсақталған материалдың ең ірі бөлшектерінің
өлшемдеріне байланысты ұсақтаудың түрлері б. 1-кестеде берілген.
6.1 -кесте.
Ұ(сақтаудың Бөлшектердің өлшемдері Үсақтау
түрлері ұсақтауға дейінгі,ұсақтаудан дәрежесі
мм кейінгі, мм
Ірі ұсақтау 1500-300 300-100 2-6
Орташа ұсақтау 300-100 50-10 5-10
Майда ұсақтау 50-10 10-2 10-50
ұнтақтау 10-2 2(75∙1O-3 100
Аса майда2(75∙1O-3 (750-1)1O-4 -
ұнтақтау
Ipi, орташа, майда 9сақтайтын машиналарды шартты түрде ұсақтағыштар, ал
ұнтақтайтын және аса майда ұнтақтайтын машиналарды диірмендер деп бөледі.
Ұсақтаудың физикалы-механикалық негіздері.
¥сақтау процесі материал бөлшектерінің арасындағы ілінісу күшін жеңетін
сыртқы күштердің әсерінен іске асырылады. Бұл кезде белгілі бір жұмыс
атқарылады. ¥сақтау теориясындағы ең негізгі проблемалардың бірі -осы
атқарылатын жұмыстың шамасын анықтау- ¥сақтауға жұмсалатын жұмыс мына
шамалардан құралады:
1) Материалдың ұсақталатын бөлшектерінің көлемдік деформациясына
жұмсалған жұмыс;
2) Бөлшектердің өлшемі кішірею салдарынан пайда болатын жаңа беттерді
құруға жұмсалған жұмыс;
3) ¥сақтау машиналары жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын және қоршаған
ортаға пайдасына шығындалатын жылуға жұмсалған жұмыс.
Мүндағы алғашқы екеуі ұсақтаудағы пайдалы жұмсалатын жұмыс болып
табылады.
Үсақталатын бөлшек көлемінің серпінді деформациясына жұмсалған жұмыс (Ад)
көлемнің өзгеруіне пропорционал:
(6.2)
мұнда К - қатты дене көлем бірлігінің деформациясына жұмсалған жұмысқа
тең пропорционалды коәффициент; ¥сақтағанда ∆V-ұсақталған бөлшек көлемінің
өзгеруі деформацияланған көлем. Серпімді теориясынан деформация жұмысының
абсолют мәні :
мүнда a - кернеу; Е - серпімді модулі;
Жаңа беттің пайда болуына жұмсалған жұмыс (Аб) оның өзгеруіне
пропорционал:
(6.3)
мұнда a - пайда болған жаңа беттің бірлігіне жұмсалған жұмысқа тең
пропорционалдық коәффициент; ∆V - жаңадан пайда болған бет.
Үсақтауға жүмсалған сыртқы күштердің толық жұмысы РЕБИНДЕР теңдеуімен
өрнектеледі:
(6.4)
Ірі материалдарды i - дің аз мәндерінде ұсақағанда жаңа пайда болуға
жұмсалған жұмыстың аз болуына байланысты оны есепке алмауға болады. Сонымен
бірге, бөлшектің көлемінің өзгеруі оның алғашқы көлеміне пропорционал, ал
көлем бөлшек өлшемінің (сР) үшінші дәрежесіне пропорционал екендігін есепке
алсаң (6.4) -теңдеуді былай жазуға болады:
(6.5)
мұнда К1 - пропорционалдық коэффициент.
(6.5)-теңдеу Кик-Кирпичевтің ұсақтау гипотезасын өрнектейді: Үсақтауға
жүмсалған жұмыс ұсақталатын бөлшектің көлеміне немесе массасына
пропорционал. Бұл кездегі толық жұмыс ұсақтау дәрежесі аз болған, ірі
ұсақтау жағдайына сәйкес анықталады.
Егер материал жоғары үлкен үсақтау дәрежесімен ұсақталса, онда (6.4)
-теңдеуіндегі көлем деформациясына жұмсалған жұмысты, аз болуына байланысты
есепке алмауға болады. Онда, бөлшек бетінің өзгеруі оның алғашқы бетіне
пропорционал, ал ол бөлшек өлшемінің (D) квадратына пропорционал болады:
(6.6)
мұнда a; - пропорционалдық коэффициент.
(6.6)-теңдеу Ритгингер гипотезасын өрнектейді: ¥сақтауға жұмсалған жұмыс
жаңадан пайда болған бетке пропорционал. Риттингер гипотезасы ұсақтау
дәрежесі жоғары болған (майда ұсақтау) ұсақтауда жұмсалған жұмысты шамалап
анықтауда қолданылады.
Егер (6.4) -теңдеудің екі қосындысында есепке алу керек болса (ұсақтау
дәрежесі орташа), онда Бонд мына теңдеуді ұсынады:
(6.7)
Яғни ұсақтауға жұмсалган жұмыс бөлшектің көлемі мен геометриялық орташа
мәніне пропорционал.
(6.5) - (6.7) - теңдеулері ұсақтауға жұмсалған жұмыстың абсолют мәнін
есептеуге мүмкіндік бермейді, себебі Кі,(5),К2 коэффициенттер белгісіз.
Сондықтан бүл теңдеулерді ұсақтау процестерін салыстыру үшін қолданылады.
Тамақ өнеркәсібінде ұсақталатын материалдардың түрлері өте әртүрлі,
сондықтан оларды ұсақтайтын машиналардың түрлері де әртүрлі. Дегенмен,
машиналар мынадай жалпы талаптарға жауап берулері керек:
1) Машиналардың істен шығатын үсақтағыш әлементтерін алмастыру тез және
оңай болу керек;
2) Ұсатылған материалдың бөлшектерінің өлшемдері бірдей және үсақтағыштың
құрылымы ұсақтау дәрежесін мүмкіндігінше тез және рңай өзгертетін болу
керек.
3) Құрғақ материалдарды ұсақтағанда шаң аз шығу керек,
4) Белгілі дәрежеге дейін үсақталған материал ұсатқыштан тез
шығарылуы керек;
5) Ұсақтағыштың массасы мүмкіндігінше аз болуы керек.
Физико-механические основы измельчения.
В процессе дробления куски твёрдого материала сначала подвергаются
объёмной деформации по действием внешних сил, а затем разрушаются по
ослабленным дефектами сечениям с абразованием новых поверхностей. Куски
продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше, чем исходные.
Поэтому с увеличением степени ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz