УМКД

Жылу процестері

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

5В073200 - «Стандарттау, сертификаттау және метрология»
мамандығына арналған

«САЛА БОЙЫНША ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСТЕР МЕН ЖАБДЫҚТАР»

ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей
2013

Мазмұны

ГЛОССАРИЙ

Аппарат - процесті жүзеге асыратың құрылғы (қондырғы).
Араластыру - сусымалы, сұйық және газ тәрізді орталарды тығыз жанасуға
келтіру процесі.
Әртекті жүйе - екі және оданда көп фазалардан құралған жүйе.
жабдықталуы керек.
Барботер - аппарат түбiне орнатылған көп тесiктi сақиналы немесе ирек
құбыр.
Престеу процесі - материалдарды қысыммен өңдеу.
Процестің жылдамдығы - процесс нәтижесінің уақыт бірлігіне қатынасы.
Процестің қарқындылығы - процес жылдамдығының аппараттың бетіне
қатынасы.
Сұрыптау процесі - сусымалы қоспаларды әртүрлі фракцияға ажырату.
Сүзу процесі - қатты бөлшектерді ұстап қалатын, ал сұйықты өткізіп
жіберетін кеуекті бөгеттер жәрдемімен суспензияларды ажырату.
Суспензия – сұйық оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан пайда болған
әртекті жүйе.
Көбік – сұйық және оның ішінде газ көпіршіктері таралғаннан пайда
болған әртекті жүйе.
Ұсақтау - механикалық күштердің әсерімен қатты денелерді бөлу процесі.

Тұндыру - әртекті жүйелерді ауырлық күштiң әсерiнен ажыратуы.
Шаң (түтіндер) – газ және оның ішінде қатты бөлшектер таралғаннан
пайда болған әртекті жүйе.
Центрифугалау - сұйық әртекті жүйелерді ортадан тепкіш күш әсерімен
ажырату.
Эмульсия – бір сұйық ішінде онымен араласпайтын екінші сұйық
бөлшектері таралғаннан пайда болған әртекті жүйелер.

2 ДӘРІСТЕР

Дәріс 1. ТӨПА пәнінің негізгі заңдары.

Дәріс жоспары.
1. ТӨПА пәнін оқытудың маңызы.
2. Процестердің жіктелуі. Процестер мен аппараттарды есептеу.
3. Процестердің қозғаушы күштері.
Жоғары сапалы тамақ өнімдерін алуға мүмкіндік беретін жаңа, тиімділігі
жоғары технологиялық процестер мен аппараттарды өндіріске енгізу үшін
«Өңдеу өндірісінің процестер және аппараттар» жөніндегі білімді тереңдету
және жетілдіру қажет.
Өнімдерінің әртүрлі болуына қарамай олардың алынуында, көптеген өңдеу
өндірісіне ортақ, біртипті процестер қолданылады. Процестер және аппараттар
технологиясын өндіріс түріне байланыссыз қарастырады. Процестердің мұндай
жолмен оқытуда студенттер механиканың, гидродинамиканың, термодинамиканың
заңдарын қолдануға негізделген процестердің өту жолының жалпы заңдылықтарын
біліп, кең инженерлік дайындық алады.
Технологиялық процестердің үйренуде, зертеуде жалпы заңдылықтарды
білудің қажеттігін процестер және аппараттар жөніндегі ғылымның негізін
қалаушы ғалымдар - Петербург технологиялық инстутының профессоры А.К.
Крупский (1909 ж.) және МЖТУ-дың профессоры И.А.Тищенко (1913 ж.) өздерінің
еңбектерінде айтып кеткен.
«Өңдеу өндірісінің процестері және аппараттары» пәнін оқу үшін
теориялық және қолданбалы механикалық, физика, термодинамика, физикалы-
химия пәндері бойынша білім болуы қажет. Екінші жағынан «Өңдеу өндірісінің
процестері және аппараттары» пәні өңдеу өндірісінің арнаулы технологиясы
мен жабдықтары жөніндегі пәндерінің негізі және кіріспесі болып табылады.
«Өңдеу өндірісінің процестері және аппараттары» пәнінің даму
нәтижесінде барлық технолгиялық процестер төрт топқа бөлінеді:
1. Жылу процестері - өту жылдамдығы жылу өту (жылуды тарату тәсілдері
жөніндегі ғылым) заңдарымен анықталады. Жылу процесіне төмендегі процестер
жатады :
• жылыту;
• суыту;
• конденсациялау;
• балқыту;
• қатыру;
• буландыру.
Процестің қозғаушы күші – температуралар айырмасы болады.
2. Массаалмасу (диффузиялық) процестері. Мұндай процестер қоспаның бір
немесе бірнеше құрастырушыларының бір фазадан екінші фазаға өтуімен
сипатталады. Массаалмасу процесіне төмендегі процестер жатады:
• абсорбция;
• ректификация (айдау);
• экстракция;
• адсорбция;
• кристализация;
• кептіру
Процестің қозғаушы күші – концентрациялар айырмасы болады.
3. Гидромеханикалық процестер - өту жылдамдығы гидродинамиканың
(сұйықтар мен газдардың қозғалысы жөнінедегі ғылым) заңдарымен анықталады.
Гидромеханикалық процестерге төмендегі процестер жатады:
• сұйықтарды тасымалдау;
• газдарды тасымалдау;
• сығу;
• тұндыру;
• центрифугалау;
• араластыру;
• сүзу.
Процестің қозғаушы күші қысымдар айырмасы болады.
4. Механикалық процестер - өту жылдамдығы химиялық кинетикалық
заңдарымен анықталады. Механикалық процестерге төмендегі процестер жатады:
• қатты денелерді ұсақтаужәне кесу;
• іріктеу немесе сұрыптау;
• престеу.
Ұйымдастыру тәсілі бойынша негізгі процестер былай жіктеледі:
1. Мерзімді әрекеттегі процестер. Белгілі уақыт ішінде аппаратқа
шикізат материалы жүктеліп, ол өңделіп болған соң, аппараттан дайын өнім
алынады да, аппаратқа жаңадан шикізат жүктеледі. Мұндай кезде процестің
барлық сатысы бір жерде (яғни бір аппаратта) бірақ әртүрлі кезеңде
өткізіледі.
2. Үздіксіз әрекетті процестер. Аппаратқа шикізатты жүктеу және одан
дайын өнімді алу үздіксіз болады. Мұндай процестің барлық сатысы (стадиясы)
бір уақытта, бірақ аппарат көлемінің әртүрлі нүктелерінде өткізіледі.
Сонымен аппарат көлемінің әр нүктелеріндегі температураның, қысымның,
концентрацияның және т.б. параметрлерінің мәні уақыт бойынша өзгермейді.
Үздіксіз әрекеттегі процестердің мерзімді әрекеттегі процестерге
қарағанда мынадай артықшылықтары бар:
а) дайын өнім үздіксіз алынады;
б) процесті механикаландыру және автоматтандыру оңай;
в) алынатын өнімнің сапасы біркелкі болады, себебі процестің өту
режимі тұрақты;
г) жабдықтың ықшамдылығы, яғни материалдық және эксплуатациялық
шығындары аз;
д) аппараттың жұмысында тыныс болмағандықтан, берілетін (немесе
алынатын) жылу толығымен пайдаланылады және шықан жылуды пайдалану
мүмкіндігі бар.
Процестер мен аппарттарды есептеу төмендегі негізгі мақсаттарды
көздейді:
а) жүйенің тепе-теңдік күйін анықтау;
б) шикізат материалының шығынын және алынған өнімнің мөлшерін, сонымен
бірге жұмсалатын энергия және жылутасымалдағыштың мөлшерін есептеу;
в) аппараттың қолайлы режимін, жұмыс бетін немесе жұмыс көлемін
анықтау;
г) аппараттың негізгі өлшемдерін есептеу.
Жүйенің тепе-теңдік күйін қарастыру арқылы процестің өту бағыты және
оны өткізудің мүмкіндік шегі анықталады. Осыған байланысты процеске әсер
ететін параметрлердің бастапқы және соңғы шамаларын анықтайды.
Материалдық баланс. Массаның сақталу заңы негізінде материалдық тепе-
теңдік құрылады:

[pic] (1.1 )

мұнда [pic]- процесте қатысатын бастапқы заттарыдың жалпы массасы;

[pic]- процесс нәтижесінде алынған өнімдердің массасы;

[pic]- шығын болған заттардың массасы (буға айналу, саңылаудан
шығып кету және т.б.)

Бұл баланстан қажет болған шикізаттың шығыны немесе алынатын өнімнің
шамасы есептеп табылады.

Жылу баланс. Энергияның сақталу заңы негізінде жылу тепе-теңдік
құрылады:

[pic] (1.2 )

мұнда [pic]- процесте қатысатын бастапқы заттармен енгізілетін жылу;

[pic]- аппараттан алынған өнімдермен шығатын жылу;

[pic]- қоршаған ортаға таратылған жылу шығыны.

[pic][pic]+[pic]+[pic] (1.3 )

мұнда [pic]- шикізатпен енгізілетін жылу;

[pic] - процестің жылу эффектісі;

[pic]- сырттан енгізілетін жылу.

[pic]=[pic]+[pic]

[pic]- алынған өнімдермен кететін жылу;

[pic]- жылутасымалдағышпен кететін жылу.

Процестердің негізгі теңдеулерін төмендегіше жазуға болады.

[pic] (1.4 )

мұнда М – процесс нәтижесі, мысалы өткен жылу немесе зат мөлшері;

КF - процесс жылдамдығының беттік коэффициенті;

[pic]- қозғаушы күш - жүйенің тепе-теңдік күйден ауытқу дәрежесін
сипаттайды.

[pic]- уақыт.

Процесс нәтижесінің уақыт бірлігіне қатынасы процестің жылдамдығы деп
аталады

[pic] (1.5 )

Процестің жылдамдығын аппараттың бетіне қатынасын процестің
қарқындылығы деп атайды

[pic] , (1.6 )

КF-ның кері мәні 1/К = R кедергіні анықтайды. Сонымен, процестің
қарқындылығы барлық уақыт қозғаушы күшіне тура пропорционал, ал кедергіге
кері пропорционал болады:

[pic], (1.7 )

Егер аппарат арқылы өтетін заттың көлемі Vc белгілі болса және оның
жылдамдығы [pic]берілсе, онда аппараттың көлденең қимасы былай табылады.

S = Vc / [pic] (1.8 )

S-тің мәні бойынша аппараттың негізгі өлшемдерінің біреуін анықтайды,
мысалы цилиндр тәрізді аппараттар үшін оның диаметрі [pic], аппарттың
биiктiгi Н (тiк аппарат) немесе ұзындығы [pic] (ұзындығы).
(1.7 ) теңдеу арқылы F анықталса, онда [pic] арқылы V табылады
мұнда [pic]– аппараттың меншiктi бетi, яғни аппараттың бiрлiк көлемiне
сәйкес бетi;
V – аппараттың биiктiгi немесе ұзындығы
V = S . Н
теңдеуiнен есептелiнедi.
Процестiң қозғаушы кұшi мен жылдамдық коэффициенттерiнiң сандық мәнiн
табу, процестердi есептеудiң ең күрделiсi болып табылады.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. «Процестер мен аппараттар» курсының пайда болуына не ықпал етті? 2.
Курстың негізі болып не табылады, курста не оқытылады, курсты оқу
нәтижесінде қандай білім алынады? 3. Процесс дегеніміз не? 4. Аппараттың
машинадан айырмашылығы қандай? 5. Аппараттар мен машиналардың негізгі
сипаттамалары болып не табылады? 6.Үздіксіз және мерзімді әрекетті
аппараттардың технико-экономикалық бағасын беріңіздер? Олардың
артықшылықтары мен кемшіліктерін көрсетіңіздер? 7. Курста оқытылатын барлық
процестер неше топқа бөлінеді? Олардың қозғаушы күштері не? 8. Курстың
әрбір бөлімінде не оқытылады? Осы процестерге сипаттама беріңіздер? 9.
Аппараттарға қандай талаптар қойылады? 10. Қалыптасқан және қалыптаспаған
процестердің мәнін түсіндір. Осы процестер өтетін заңдар қалай анықталады?
Кез-келген процес неден басталады? 11. Жүйе дегеніміз не, қандай жүйелер
болады, олардың сипаттамалары қандай? Жүйе шарттарын анықтайтын негізгі
және жалпы заңдардың мәні неде және сипаттамалары қандай? 12. Процестің
жалпы өту жылдамдығы қалай жазылады? Осы теңдікке енетін жалпы шамалардың
өлшем бірлігі және физикалық мәні неде? Массаның және энергияның сақталу
заңы қалай жазылады?
Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 4 - 12
бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 2. Ұқсастық теорияның және модельдеудің негіздері.
Дәріс жоспары.
1. Модельдеу теориясы. Әртүрлі процестерді зерттеудің теориялық және
эксперименталды тәсілдері.
2. Модельдеудін анықтамасы, мақсаты мен түрлері. Модельдеудің
реттілігі және оған қойылатың талаптар.
3. Ұқсастық теориясы. Процестердің ұқсастық түрлері. Толық ұқсастық.
Ұқсастық теоремалары және оларды модельдеуде қолдану.

Процестер мен аппараттарды өндірістік жағдай мен масштабта зерттеу өте
қиы және қымбат. Сондықтан процестердің заңдылықтарын лабораториялық
жағдайда модельді аппараттарда зерттейді, яғни модельдеуді қолданады.
Дегенмен лабораториялық жағдайда өткізілген технологиялық процесс болашақ
өндірістің тек принципиалдық схемасын ғана беруі мүмкін. Меншікті мөлшер
коэффициенттерін және болашақ аппараттар мен машиналардың құрылысын анықтау
мақсатында, лабораторияда алынған нәтижелерді үлкейтілген (пилотты)
қондырғыларда тексеру қажет. Процестерді мұндай жолмен зерттеу күрделі және
көп уақытты қажет етеді. Өндірістік аппараттарда жобалауға керекті
мәліметтерді лабораториялық тәжірибе нәтижелерін тексермей алу үшін
төмендегілер белгілі бол керек:
біріншіден – процестің негізгі кинетикалық заңдылықтары және олардың
математикалық жәе олардың математикалық өрнектері;
екіншіден – масштабтандыру теориясы.
Қазіргі заманғы ең тиімді технологиялық құрылғылар алудың шарты
теориялық және тәжірибелік зерттеулердің бірдей жүргізілуі болып табылады.
Қазіргі кезде модельдеу теориясы екі бағытта дамытылуда:
физикалық (эксперименталды) модельдеу – процестерді модельдер
жәрдемімен және процестің өту жылдамдығына физикалық шамалар (параметрлер)
мен аппараттардың өлшемдерінің әсерлерін зрттеу арқылы;
математикалық (теориялық) модельдеу – есептеу техникасы жәрдемімен
процестің математикалық модельдерін алу және оларды пайдалану арқылы.

Физикалық модельдеу ұқсастық теориясы заңдылықтарына негізделген.
Лабораториялық модельде алынған тәжірибелі мәліметтер ұқсастық теориясы
арқылы өңделіп, әртүрлі сандар (критерийлер) арасындағы байланыстар арқылы
процесті өрнектейтін санды теңдеулер алынады. Бұл байланытардан өндірістік
аппараттың жұмыс параметрлерін және өлшемдерін анықтайды.
Математикалық модельдеуде процестің әрбір сатысын зерттеп оның
математикалық моделін алу керек. Модель әртүрлі физикалық шамалар
арасындағы байланысты көрсететін теңдеулер (мысалы, дифференциалды) түрінде
беріледі. Мұндай модельді алу үшін тәжірибелі мәліметтер және теориялық
байланыстар пайдаланылады. Тамақ өндірісі технологиясының әрбір процесі өту
шартына және аппарат түріне қарай бөлінеді. Процестерді (немесе бір
бөлігін) қарастырғанда төмендегі модельдердің біреуі қолданылады:
идеалды ығыстырғыш;
идеалды араластырғыш;
аралықты (ығыстырғыш пен араластырғыш аралығындағы) модель.
Әртүрлі физикалық құбылыстарды сипаттайтын теңдеулердің ұқсастығы
математикалық модельдеудің негізі болып табылады. Мәселен, масса, жылу
немесе қозғалыс мөлшерінің өту процестерін электр мөлшерінің өту процесімен
модельдеуге болады.
Модельдеу кибернетиканың - күрделі процестерді және химия-
технологиялық жүйелерді басқару жөніндегі ғылымның - негізі болып табылады.
Көптеген технологиялық процестер физикалық, физикалық-химиялық және
химиялық құбылыстардың үйлесуі болып табылады. Физиканың және химияның
жалпы заңдарын пайдаланып, технологиялық процестерді дифференциалды
теңдеулермен өрнектеуге болады. Бұл теңдеулер көптеген ұқсас құбылыстарды
қамтиды. Бұлардың ішінен белгілі бір құбылысты бөліп қарастыру үшін
дифференциалды теңдеулер қосымша бірмәнділік шарттарымен өрнектеледі.
Бірмәнділік шарттарға аппараттың геометриялық өлшемдері заттардың физикалық
тұрақтылықтары, параметрлердің бастапқы мәндері және т.б. жатады. Бұл
бірмәнділік шарттар әртүрлі физикалық шамалардың байланысын өрнектейтін
теңдеулер түрінде берілуі мүмкін. Бірмәнділік шарттар дифференциалды
теңдеулерді толықтырады және белгілі бір құбылысты процесті көптеген
құбылыстардан бөліп алып қарастыруға мүмкіндік береді.
Дифференциалды теңдеулерді шешу нәтижесінде осы құбылысты сипаттайтын
негізгі шамалардың бір-бірімен аналитикалық байланыстарын алуға болады.
Ұқсастық теория көптеген ұқсас процестерді өрнектейтін теңдеу және
теңдеулер жүйесін алу үшін тәжірибені қалай жасау және оның нәтижелерін
қалай өңдеу керектігін көрсетеді.
Ұқсастық теория жәрдемімен өте күрделі процестерді өндірістік
аппараттарда емес, өлшемі одан да көп кіші моделді аппараттарда және іс
жүзінде қолданылатын тез тұтанғыш немесе денсаулыққа зиянды заттар орнына
моделді заттар пайдаланып зертттеуге болады.
Сондықтан, ұқсастық теория тәсілдері процестерді масштабтандыру мен
моделдеудің негізі болып табылады.
Ұқсастықтың төрт түрі болады:
1. Геометриялық ұқсастық.
Бұл ұқсастық екі аппараттың сәйкес гесометриялық өлшемдерінің
қатынасының тұрақтылығын көрсетеді.
Мысалы: өндірістік аппараттың размерлері /ұзындығы, диаметрі, т.б./ -
L1,L2,L3 ,…ал модельдің сәйкес размерлері - [pic], [pic], [pic],…
Онда геометриялық ұқсастық шарт бойынша

[pic]
[pic] - ұқсастық тұрақтылық.
Егер жүйелер қозғалыста болса, онда олардың барлық сәйкес нүктелері
геометриялық ұқсас траекториялармен қозғалуы керек. Процестердің
ұқсастығына аппараттардың геометриялық шарты орындалуы қажет, бірақ
жеткіліксіз.
2.Уақыт бойынша ұқсастық.
Геометриялық ұқсас болған жүйелердің сәйкес нүктелері геометриялық
ұқсас траекториямен уақыт бірлігінде геометриялық ұқсас жолмен қозғалады.
Бұл уақыт бірлігінің бір-біріне қатынасы тұрақты болады.

[pic]
Мұнда Т1, Т2, Т3, [pic]- өндірістік және моделді аппараттардағы
уақыт бірліктері,
[pic] -ұқсастық тұрақтылық.
Уақыт бойынша ұқсастық гомохрондық /уақыт бойынша біркелкілік/ -деп
атайды.
3.Физикалық ұқсастық.
Қарастырылған екі жүйелердің геометриялық және уақыт бойынша ұқсастық
шарттары орындалған жағдайда ұқсас сәйкес нүктелеріндегі физикалық
тұрақтылықтарының /мысалы, тұтқырлық, тығыздық, т.б./ қатынастары тұрақты
болады, яғни
[pic]

U және u - өндірістік және моделді процестердегі физикалық
тұрақтылықтары.
[pic] -ұқсастық тұрақтылық.
4. Бастапқы және шекаралық шарттар ұқсастығы.
Егер геометриялық уақыт бойынша және физикалық ұқсастықтар жүйелердің
алғашқы және шекаралық шарттарына тән болса, онда олардың бастапқы /мәселен
температура, қысым, т.б./және шекарадағы /мысалы, құбыр қабырғасының
жанындағы жылдамдық/ жағдайларға ұқсас болады.
Ұқсастық инварианттар және сандар /критерийлер/ . Егер бір жүйедегі
/мәселен, өндірістік аппаратта/ сәйкес шамалардың қатынасын алсақ, онда
олардың да қатынасы тұрақты және өлшемсіз болады, яғни
[pic]; [pic]; [pic]
Бір жүйеден екінші жүйеге өткенде i[pic], i[pic], iu шамалары
өздерінің мәндерін сақтап қалады. Өлшемсіз i саны ұқсастық инварианты –деп
атайды және былай жазылады:
i = idem /соның өзі/.
Екі біртекті физикалық шамалардың қатынасын өрнектейтін ұқсастық
инвариантың ұқсастық теорияда симплекс -деп атайды.
Мысалы, [pic] - геометриялық симплекс.
Ұқсастық инварианттар күрделі әртекті шамалардың қатынастары арқылы да
өрнектеледі. Мұндай инварианттарды ұқсастық сандар /критерийлер/ -деп
атайды.
Ұқсастық сандардың диференциалдық теңдеулердің бір жағындағы мүшелерін
екінші жағындағы мүшелеріне бөліп, ондағы математикалық символдарды
/мәселен, дифференциалды/ сызып тастап және dx, dy, dz - мәндерін
ұзындықпен /[pic]/ белгілеп табады. Мысалы, Ньютонның екінші заңы бойынша,
денеге әсер ететін күш, оның массасы мен үдеуінің көбейтіндісіне тең:
[pic] [pic] [pic] Ньютон саны.

Ұқсастық теория үш теоремаға негізделген.
Бірінші теорема: Ньютон-Бертран теоремасы деп аталып, былай дейді:
Бір-біріне ұқсас процестер /құбылыстар/ бірдей ұқсастық сандармен
сипатталады және олардың ұқсастық индикаторы бірге тең болады. Мысалы,
Ньютонның екінші заңына бағынатын екі жүйені /өндірістік және моделді/
қарастырайық. Бірінші жүйе үшін: [pic]
екінші жүйе үшін: [pic]
Екі ұқсас системаның ұқсастық сандары өз мәндерін сақтап
қалатындығынан, олардың қатынастары бірге тең болады:
[pic] немесе [pic]
[pic], [pic], [pic], [pic] - болғандықтан

[pic] - бұл шаманы ұқсастық индикаторы деп атайды.
Ұқсастық тұрақтылықтарын сәйкес шамалардың қатынасы арқылы өрнектеп,
мынаны табамыз:
[pic] немесе [pic][pic]
Бұл ұқсас жүйелердің [pic] - Ньютон саны бірдей болатындығын
көрсетеді.
Егер [pic] мәнің формулаға қойсақ, онда:
[pic]
Демек, Ньютон саны денеге әсер ететін күштің /[pic]/ инерция күшіне
([pic]) қатынасын сипаттайды.
Бірінші теорема: тәжірбие кезінде қандай шамаларды өлшеу керек
екендігін көрсетеді.
Екінші теорема: Бэкингем-Федерман теоремасы деп аталып, былай дейді:
Процесске әсер ететін шамалардың байланысынан құрылған дифференциалдық
теңдеудің шешімін, осы шамалардың түзілген өлшемсіз комплекстердің, яғни
ұқсастық сандардың арасындағы байланыс арқылы өрнектеуге болады.

Егер шамалардың өзара байланысы [pic] теңдеуімен берілген болса, онда
оны [pic][pic](К1,К2,...Кn)=0 (2.67) байланысы арқылы өрнектеуге болады.
Мұнда К1, К2, К3 … А, В, С, D, Е шамаларыннан түзілген өлшемсіз комплекстер
/ұқсастық сандар/.
Бірмәнділік шарттарындағы шамалардан түзілген ұқсастық сандарды
/критерийлерді/ анықтаушылар – деп атайды. Процестің бірмәнділігін сипаттау
үшін қажет болмайтын физикалық шамалардан түзіліп, және сонымен бірге
бірмәнді шартына байланысты болатын ұқсастық сандарды /критерийлерді/
анықталушы сандар –деп атайды.
Мысалы, сұйық немесе газдың құбыр мен қозғалысында берілген бастапқы
және шекаралық шарттар /құбырдың диаметрі мен ұзындығы; ағынның физикалық
қасиеттері-тығыздығымен тұтқырлығы; жылдамдықтың құбырға кірердегі және
құбырдың қабырға жанындағы таралуы/ ағынның кез келген нүктесіндегі
жылдамдықты және екі нүкте арасындағы қысымдар айырмасын [pic]
анықтайды.
Бұл жағдайда, бір мәнді шартқа енбеген [pic]- шамасы бар ұқсастық саны
анықталушы сан болып саналады.
Анықтаушы сандардың мәндерін анықтаған соң анықталушы санды және одан-
қажетті ізделген шаманың сандық мәнің онай табуға болады. Сонымен, егер
анықталушы санды К1 –деп белгілесек, онда теңдеуді былай жазуға болады.
[pic] К1=[pic](К1,К2,...Кn) (2.1)
Екінші теорема төмендегі сұрақтарға жауап береді: моделде алынған
тәжірбиелі мәліметтерді қалай өндеуге немесе процесті өрнектейтің
дифференциалдық теңдеулер системасының шешімін, ұқсастық теория тәсілімен
қолданып қандай түрде алуға болады.
Үшінші теорема. Кирпечев-Гухман теоремасы – деп аталып, бірінші
теоремаға кері болады:
Бірдей дифференциалдық теңдеулер системасымен өрнектелетін және
бірмәнділік шарттарының ұқсастығы сақталатын құбылыстар /процестер/ ұқсас
болады. Процестерді өрнектейтін дифференциалдық теңдеулер бірдей болғанда
бірмәнділік шарттардың ұқсастығы анықтаушы сандардың теңдігінде болады.
Демек, үшінші теореманы былай тұжырымдауға болады: Егер анықтаушы
сандар /критерийлер/ бір біріне сан жағынан тең болса, онда мұндай
құбылыстар /процестер/ ұқсас болады.Егер моделді және өндірістік
процестерді анықтаушы сандары тең болса, онда /2.1/ теңдеуіне байланысты
олардың анықталушы сандары да тең болады. Сондықтан, моделді қондырғыдағы
тәжірбиелік мәліметтерден алынған /2.1/ -түрдегі теңдеулерді барлық ұқсас
процестерге қолдануға болады.
Сонымен, процестерді ұқсастық теориясы бойынша зерттеуді төмендегі
сатыларға /этаптарға/ бөлуге болады:
1. Процестерді дифференциалдық теңдеулермен өрнектеп, бірмәнділік шарттарды
анықтайды.
2. Дифференциалдық теңдеулерді түрлендіру арқылы ұқсастық сандарды
анықтайды.
3. Моделдерде жүргізілген тәжірбиелер негізінде ұқсастық сандар арасындағы
анық байланысты анықтайды. Алынған жалпылама теңдеуді басқа ұқсас
процестерді есептеуде қолдану мүмкін.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Ұқсастық теориясы дегеніміз не? 2. Моделдеу әдісі арқылы қандай
сұрақтар шешіледі? 3. Моделдеу әдістерінің артықшылығы неде? 4. Қандай
процестер ұқсас болады? 5. Екі ұқсас процестердің арасындағы функциональды
байланыс қандай? 6.Ұқсастықтар теориясында қандай теоремалар кездеседі және
осы теоремалар көмегімен қандай сұрақтарды шешуге болады? 7. Ұқсастық
теоремасының мәні? 8. Федермана-Бэкингема теоремасының мәні неде? 9.Ұқсас
моделдер қайдан пайда болады және ненің негізінде модельдер масштабы таңдап
алынады? 10.Қандай ұқсастық критерилері және қандай есептерде қолданылады?

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 48 - 61
бет

Дәріс 3. Жылу процестері
Дәріс жоспары.
1. Қайта өндеу өндірістерінде шикізатты, өнімдерді жылумен өндеу.
Жылумен өндеу тәсілдері: пісіру, қуыру, пастеризация, стерилизация.
2. Жылутасымалдағыш түрлері. Жылу процестердің қозғаушы күші.
Жылуалмасу тәсілдері: жылуөткізгіштік, конвекция, жылулы сәуле шығару.
3. Жылу баланс тендеуі. Жылу ағыны. Меншікті жылу ағыны.

Әртүрлі температурадағы денелерде жылу энергиясының бірінен екіншісіне
өтуі жылу алмасу процесі деп аталады. Жылу алмасу процестерінің қозғаушы
күші-ыстық және суық денелердің температураларының айырмасы болып табылады.
Бұл қозғаушы күштің әсерінен термодинамиканың екінші заңына байланысты жылу
ыстық денеден суық денеге өздігінен өтеді. Денелер арасындағы жылу алмасу
еркіні электрондар, атомдар және молекулалардың өзара энергия алмасуы
арқасында болады. Жылу алмасуда қатнасатын денелерді жылу тасымалдағыштар
деп атайды.
Жылу процестеріне төмендегілер жатады: ысыту, суыту, конденсациялау
және буландыру. Көптеген масса алмасу /мысалы, айдау, кептіру және т.б /
процестердің өтуінде бұл процестердің манызы үлкен.
Жылу таратудың негізгі үш түрлі тәсілі бар: жылу өткізгіштік, жылулы
сәуле шығару және конвекция.
Жылу өткізгіштік. Бір-біріне тиісіп тұратын өте кіші бөлшектердің
тәртіпсіз қозғалысының нәтижесінде жылу өту процесі жылу өткізгіштік-деп
аталады. Бұл қозғалыс газдар және тамшылы сүйықтарда молекулалардың
қозғалысы қатты денелерде кристалдық тордағы атомдардың тербелісі немесе
металдардағы еркін электрондар диффузиясы болуы мүмкін. Қатты денелердің
жылу таратуының негізгі түрі жылу өткізгіштік болады.
Конвекция. Газ немесе сұйықтардың макро көлемдерінің қозғалысы және
оларды араластыру нәтижесінде жылудың таралуы конвекция деп аталады.
Конвекцияның екі түрі болады: 1) еркін немесе табиғи; 2) еріксіз. Газ
немесе сұйық көлемінің әртүрлі нүктелеріндегі тампературалар айырмашылығы
салдарынан осы нүктелердегі тығыздықтар айырмасының нәтижесінде болатын
жылуалмасуды еркін немесе табиғи конвекция деп атайды. Газ немесе сұйық
көлемінің еріксіз қозғалысы (мысалы, сорап, компрессор жәрдемімен немесе
араластырғышпен араластырғанда) салдарынан жылу алмасуды еріксіз конвекция
деп атайды.
Жылулы сәуле шығару. Жылу энергиясының электромагнитті толқындар
жәрдемінде таралуы жылулы сәуле шығару деп аталады. Бұл кезде жылу
энергиясы кеңістіктен өтіп, сосын сәулелі энергияға басқа денемен
сіңіріліп, қайтадан жылу энергиясына айналады.
Іс жүзінде жылу алмасу бөлек алынған бір ғана тәсіл емес, бірнеше
тәсілдермен өтеді. Мысалы, қатты қабырға мен газ арасындағы жылу алмасу
конвекция, жылуөткізгіштік және жылулы сәуле шығару тәсілдерімен өтеді.
Жылудың қатты қабырғадан оны ағыстап өтетін газға /сүйыққа/ немесе
кері бағытта алмасуын жылу беру деп атайды.
Ыстық газдан /сүйықтан/ суық газға /сүйыққа/ оларды бөліп тұрған
қатты қабырға немесе бет арқылы жылу өту күрделілеу болады. Бұл процесті
жылу өту деп атайды.
Үздіксіз әрекетті аппараттарда әртүрлі нүктелердегі температура уақыт
бойынша өзгермейді, мұндай аппарттардағы процесс қалыптасқан (стационарлы)
болады. Мерзімді әрекетті аппараттарда температура уақыт бойынша өзгереді
(мысалы, ысытқанда немесе суытқанда), яғни жылуалмасу процесі қалыптаспаған
(стационарлы емес) болады.
Бір денеден екінші денеге уақыт бірлігінде берілетін жылу мөлшерін
жылу ағыны деп атайды және ол Дж/с немесе Вт өлшенеді.
Жылу тасымалдағыштардың өзара жылуалмасуында ыстық жылу
тасымалдағыштың энтальпиясы кеміп, суық жылу тасымалдағыштың энтальпиясы
көбейеді. Төмендегі белгілерді қабылдайық:
[pic] - ыстық және суық жылу тасымалдағыштың мөлшерлері, кг/с;
[pic]- ыстық жылу тасымалдағыштың бастапқы және соңғы энтальпиялары,
Дж/кг;
[pic] - суық жылу тасымалдағыштың бастапқы және соңғы энтальпиялары,
Дж/кг;
[pic]- ыстық жылу тасымалдағыштан суық жылу тасымалдағышқа берілетін
жылу мөлшері, Вт;
[pic]- аппараттан қоршаған ортаға шығындалған жылу мөлшері, Вт.
Онда жылу балансының теңдеуі:
[pic]
[pic]

Мұнда [pic][pic] - ыстық жылу тасымалдағыштың берген жылуы, ал
[pic][pic]- суық жылутасымалдағышқа берілген жылу мөлшері.
Демек, [pic][pic][pic], яғни ыстық жылутасымалдағыштың берген жылуы
суық жылу тасымалдағышты ысытуға және қоршаған ортаға таралатын жылудың
орнын толтыруға жұмсалады. Жылуалмастырғыш аппараттардағы жылу шығыны 2-3
тен аспайды және оларды есепке алмауға болады. Онда жылу балансының
теңдеуін былай жазуға болады:
[pic][pic][pic] (3.1)
немесе
[pic]
Егер жылуалмасу процесінде жылу тасымалдағыштардың агрегаттық күйі
өзгермесе, онда олдардың энтальпиялары жылу сыйымдылықтарымен
температураның көбейтіндісіне тең болады:
[pic]; [pic] (3.2)
[pic]; [pic]

мұндағы [pic] және [pic] - ыстық жылу тасымалдағыштың 0 деп [pic]-ге
(аппаратқа кірерде) және [pic] - ға (аппараттан шығарда) дейінгі аралықтағы
орташа жылу сыйымдылықтары;
[pic] және [pic] - суық жылу тасымалдағыштың 0- [pic] және 0-[pic] -
ға аралығындағы орташа жылу сыйымдылықтары.
Техникалық есептеулерде энтальрияларды берілген температураларда
анықтамалардан немесе жылу және энтропиялық диаграммалардан анықтайды.
Егер жылу алмасу процесінде жылу тасымалдағыштардың агрегаттық күйі
өзгерсе (мысалы, будың конденсациялануы, сұйықтың булануы және т.б.) немесе
жылу эффектімен өтетін химиялық реакциялар болса, онда жжылу балансында
физикалық немесе химиялық өзгерістерде бөлінетін жылу шамалары есепке
алынуы керек. Мысалы, қаныққан бу жәрдемімен ысытқанда ол
конденсацияланады. Бұл кезде (3.2)- теңдеудегі [pic] мәні аппаратқа
берілетін будың, ал [pic]- аппараттан шығатын конденсаттың энтальпиялары.
Аса ысытылған бу жәрдемімен ысытқанда оның жылуы будың бастапқы
температурасы [pic]- дан қаныққан температура [pic]- ға дейін суытылу[pic],
будың конденсациялану [pic] және конденсаттың суытылу[pic] жылуларынан
құралады:
[pic][pic]+[pic][pic] (3.3)
мұнда [pic]– конденсациялану жылуы, Дж/кг;
[pic] және [pic]- будың және конденсаттың меншікті жылу
сиымдылықтары, Дж/кг. К;
[pic]- аппараттан шыққан конденсаттың температурасы.
Қаныққан бумен ысытқанда конденсат суытылмаса, яғни [pic][pic]
болса, онда (3.3) теңдеудің оң жағындағы бірінші және екінші мүшелер жылу
балансында есепке алынбайды, яғни
[pic]
Жылу тасымалдағыш мөлшерінің / G / оның орташа меншікті жылу
сыйымдылығына /[pic]/[pic]көбейтіндісін сулы эквивалент / W / деп аталады.
Егер жылу тасымалдағыштардың жылу сыйымдылықтары [pic] температураға
байланысты емес деп есептесе, онда жылу балансын төмендегіше жазуға болады:

[pic][pic][pic][pic][pic] [pic][pic] немесе

[pic]

мұнда [pic] және [pic] - ыстық және суық жылу тасымалдағыштардың сулы
эквиваленттері.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар

1. Технологиялық аппараттардағы жылу беру ерекшеліктері? 2. Өнімдерді
жылумен өңдеу кезінде шешілетін есептер? 3. Жылу алмасу аппараттарының
жіктелуі? 4. Жалпы жылу ағыны дегеніміз не? 5. Жылу беру және жылу алмасу
дегеніміз не? Осы шамалар қалай жылу ағынын анықтайды? 6. Жылу беру және
жылу алмасу коэффициенттерінің мәні және өлшем бірліктері қандай? 7.
Мерзімді және үздіксіз әрекетті жылуалмасу процестері үшін берілетін жылу
мөлшері қалай анықталады? 8. Кез –келген жылуалмастырғыштар үшін жылу
ағынының жалпы теңдеуі қалай жазылады?

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 201- 233
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 4. Жылу алмасу бетін анықтау
Дәріс жоспары.
1. Жылу өтудің негіздері. Жылу өтудің негізгі тендеуі. Жылуөту
коэффициентің есептеу. Нуссельттің критерийлі тендеуі. Жылу беру
коэффициентің есептеу. Жылу ұқсастығының негізгі критерийлері.
2. Жылу өту бетің анықтау.
3. Жылуалмастырғыштардың конструкциялары: құбырлы, пластиналы,
жейделі. Есептеу тәртібі.

Жылу өту процестеріндегі жылу ағыны /Q/ және жылу алмасу беті /F/
арасындағы кинетикалық байланыс жылу өтудің негізгі теңдеуі арқылы
өрнектеледі:[pic]
[pic] (4.1)
мұнда, k - жылу алмасудың жалпы беті бойынша өтетін жылудың орташа
жылдамдығын анықтаитын жылу өту коэффициенті; [pic]-жылу беру процесінің
орташа қозғаушы күшін анықтайтын жылу тасмалдағыштардың температураларының
орташа айырмашылғы немесе температуралық тегеуірін; [pic]-уақыт
/4.1./-теңдеу бойынша ыстық жылу тасмалдағыштан суық жылу
тасмалдағышқа берілген жылу мөлшері жылу алмасу бетіне /F/, орташа
температуралық тегеуірінге /[pic]/ және уақытқа / ( / тура пропорционал.
Үздіксіз әректті жылу алмасу процестері үшін жылу өту тендеуі
төмендегіше жазылады [pic]
[pic] (4.2)
/4.1/ және /4.2/ -тендеулерінен жылу өту коэффициетінің физикалық мәні
және өлшем бірлігі; егер [pic] және [pic] болса.
[pic][pic]
Жылу беру коэффициетінің физикалық мәні: ыстық жылу тасмалдағыштан
суық жылу тасмалдағышқа олардың температуралар аиырмасы 1 К болғанда 1 м2
жылу алмасу бетінен 1с уақыт бірлігінде берілетін жылу мөлшерін /Дж/
көрсетеді.
Жазық қабырға үшін жылу өту коэффициенті мына формуламен анықталады:

[pic], (4.3)

мұндағы :(1 - ыстық жылу тасымалдағыштан жылу алмасу бетіне жылу беру
коэффициенті, Вт/м2К
(2 – жылу алмасу бетінен суық жылу тасымалдағышқа жылу беру
коэффициенті, Вт/м2К
( - қабырғаның қалыңдығы, м
( - қабырға материалының жылу өткізгіштік коэффициенті, Вт/мК.
[pic]-ның физикалық мәні: температуралар айырмасы 1К болған 1м
жылу алмасу бетінен 1с уақыт ішінде қабырға қалыңдығының бірлігінен /1м/
жылу өткізгіштік арқылы өткен жылу мөлшерін көрсетеді, яғни дененің жылу
өткізгіштік қабілетін сипаттайды.
[pic]-ның мәні заттың табиғатына, структурасына, ылғалдылығына,
температурасына және т.б факторға байланысты болады.
Орташа температуралық тегеуірін жылу алмасу беті бойынша жылу
тасмалдағыштандың температураларының өзгеруіне байланысты болады.
Орташа қозғаушы күш немесе температуралық тегеуіріннің мәні келесі
формуламен анықталады:
егер [pic], онда [pic] ; (4.4)
егер жылу тасымалдағыштардың температураларының өзгеруі [pic] болса
және жеткілікті дәлдік дәрежесімен орташа арифметикалық мәнің есептеуге
болады:

[pic], (4.5)
Ыстық жылу тасымалдағыштың температурасы t1б-ден t1с-ға төмендейді, ал
суық жылу тасымалдағыштың температурасы t2б-дан t2с-ға дейін өзгереді.
Сондықтан жылу тасымалдағыштардың арасындағы үлкен және кіші айырымдар мына
формула арқылы анықталады:
(tү = t1б – t2б
(tк = t1с – t2с

Жылу алмасу кезінде жылу тасымалдағыштардын агрегаттық күйі өзгермесе,
онда жылу тасымалдағыштар параллель және қарама-қарсы қозғалған және бумен
ысытқан кезде (4.4) және (4.5) формулалардан жылу тасымалдағыштардың
температураларының орташа айырымын анықтайды.
Жылу тасымалдағыш ысыту бет бойымен қозғалғандағы үздіксіз жылу алмасу
процесі кезінде жылу тасымалдағыштардың екеуінің немесе біреуінің
температурасы өзгереді. Жылу алмасу процесі жылу тасымалдағыштардың
температурасының өзгеруі негізіндегі олардың агрегаттық күйіне және
қозғалыстың өзара бағытына тәуелді болады.
[pic]
Суретте жылу тасымалдағыштардың жылу алмасу аппаратындағы өзара
бағыттары және жиі кездесетін жылу тасымалдағыштардың температураларының
өзгеру графиктері көрсетілген.
Жылу алмастырғыш аппараттарының жылу алмасу бетті:
[pic] (м2)

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Жылу балансын құру принципінің мәні қандай? 2. Қандай жылу шығыны бар
және олардың шамасы қанадай? 3. Жылуалмасудың негізгі түрлерінің жалпы
жіктелуі? 4. Негізгі критерилері қандай? Олардың есептерде пайдалану
әдістерін көрсетіңіздер? 5. Жылуалмастырғыштарды жіктеудің негізгі
белгілері қандай? әртүрлі түрдегі және конструкциясы әртүрлі
жылуалмастырғыштардың салыстырмалы бағасын беріңіздер? 6. Жылуалмастырғыш
аппараттар қандай талаптарға сай болуы керек. 7. Жылуалмастырғыштар мен
жылуалмастырғыш аппараттардың қарқындылығын жоғарылату әдістері және оларды
технико-экономикалық жағынан бағалау? 8. Жылуалмастырғыш аппараттарды
есептеу әдістері қандай? 9. Жылуалмастырғыш аппараттардың қыздыру бетін
тиімді түрде жобалау. Жылуалмастырғыштарды тексеру әдістері және оның мәні
қандай?

Ұсынылатын әдебиет: 4.1.1. 233-269 бет
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 233-269
бет

Дәріс 5. Буландыру
Дәріс жоспары.
1. Процестің технологиялық мақсаттары және физикалық негіздері.
2. Бір корпусты буландыру қондырғылары.
3. Материалдық және жылу балансы. Тищенко тендеуі.

Ұшпайтын заттар ертінділерін қайнатып, еріткіштін кейбір бөлігін буға
айналдыру арқылы ертінділерді қоюландыру (концентрациясын жоғарлату)
процесі буландыру деп аталады.
Тамақ өндірісінде буландыру процесі қоюланған сүт, томат шырынының,
концентрациялған сорпа, қант, желім және т.б. өнімдерді өндіріп алу үшін
кеңінен қолданылады.
Буландыру процестін мақсаты:
- жоғары концентрациядағы ертіндіні алу;
- ертінділердің тасымалдауын женілдету және арзандату;
- ертінділердің сақтау мерзімдерін ұлғайту.
Тамақ өндірісінде көбінесе су ерітінділері буландырады.
Буландыру процесін буландыру аппараттарында жүргізеді. Буландырғыш
аппараттарында ысытатын жылу тасымалдағыш ретінде көбінесе су буы
қолданылады. Мұндай буды ысытатын немесе біріншілік бу деп атайды. Ысытатын
немесе біріншілік бу ретінде бу генераторларынан, бу турбиналарының
аралығынан алынған немесе пайдаланылған буларды қолданады. Ерітінді
қайнағанында пайда болатын буды екіншілік бу деп атайды.
Буландыру тәсілдері. Буландыру процесі вакуумда, атмосфералық немесе
атмосфералық қысымнан жоғары (артықша) қысымда өткізіледі.
Вакуумда өткізілетін буландыру процесінің атмосфералық қысымдағыда
қарағанда бірнеше артықшылықтары бар:
- процесті көп төмен температурада өткізуге, яғни аппаратты ысыту үшін
төмен қысымды буды пайдалануға болады;
- жоғары температурада ыдырап кетуі мүмкін болатын заттардын
ертінділерін қоюландыруға болады;
- ысытатын бу мен ертіндінің қайнау температураларының айырмасы
(пайдалы температуралардың айырмасы) үлкен болады, яғни аппараттың өлшемі
мен жылу алмасу (F = Q/K·(tпай) беті азаяды;
- буландыру аппаратынан шыққан екіншілік буды ысытатын бу ретінде
пайдалану мүмкіндігі туады.
Вакуумдағы буландыру процестерінің кемшіліктері: қосымша құрылғылар -
конденсаторлар, тамшыұстағыштар және вакуум-насостар керек, яғни қондырғы
қымбаттайды сонымен бірге шығын көбейеді.
Атмосфералық қысымдағы буландыруда екіншілік бу пайдаланбай
атмосфераға шығарылады. Буландырудың бұл тәсілі өте қарапайым бірақ
экономикалық тиімсіз болып саналады.
Атмосфералық кысымнаң жоғары қысымда буландыру ерітіндінің қайнау
температурасың көбейтеді және пайда болған екіншілік буды қайтадан
буландыру процесінде немесе басқа жылутехникалық мақсаттар үшін пайдалануға
болады. Басқа мақсаттар үшін ажыратылатын екіншілік будын бөлігің экстра бу
деп атайды. Жоғары қысымда буландыру үшін жоғары температуралы ысытатын бу
керек, сондықтан, бұл тәсілмен жоғары температураға шыдамды заттардың
ерітінділерін қоюландырады.
Атмосфералық қысымдағы, ал кейбір кезде вакуумдағы буландыру процесі
бір буландыру аппаратында /бір корпусты буландыру қондырғылары/ өткізіледі.
Бұл жағдайда ысытатын /біріншілік/ будын жылуы бір рет қана пайдаланып, ал
екіншілік будын жылуы пайдаланбайды.
Тамақ өнеркәсібінде бірнеше аппараттан, немесе корпустан құрылған
көпкорпусты буландыру қондырғылары жиі кездеседі. Бұл қондырғыларда
ысытатын бумен тек бірінші корпус қана ысытылады, ал кейінгі корпустарды
ысыту үшін алдындағы аппараттардан /сонғысынан басқа/ шыққан екіншілік бу
жылуы қолданылады. Демек, көпкорпусты буландыру қондырғыларындағы ысытатын
будың мөлшері дәл сондай өнімді біркорпусты қондырғыға қарағанда едәуір аз
болады.
Ысытатың буды жылу насосы бар біркорпусты буландыру қондырғыларында да
үнемдеуге болады. Мұндай қондырғыларда аппараттан шыққан екіншілік бу, жылу
насостың /мысалы, жылукомпрессордың / жәрдемімем ысытатың буды
температурасына сәйкес қысымға дейін сығылып, сосын аппаратқа қайтадан
ысытатьн бу орнына беріледі.
Тамақ өнеркәсібінде негізінен үздіксіз әрекетті буландыру қондырғылары
қолданылады. Мерзімді әрекетті аппараттар аз өнімді өндірісте және
ертінділерді жоғары концентрацияға дейін буландыруда қолданылады.
Қазіргі заманғы буландыру аппаратарының жылу алмасу беттері үлкен
/кейбір кезде әр корпустың беті 2000 м2 дейін/, сондықтан, көп жылу
мөлшерін талап етеді.

Біркорпусты буландыру қондырғылары

Аппараттың жұмыс істеу принципі. Орталық циркуляциялық құбыры бар
үздіксіз жұмыс істейтін буландыру аппаратының жұмыс істеу принципін
қарастырамыз (9.1-сурет). Аппарат негізінен ысыту камерасы (1) және
сепаратордаң (2) құрылады. 9.1-суретте көрсетілген тәсімде ысыту камерасы
және сепаратор бір аппаратта орналасқан. Ысыту камерасы сепаратордан бөлек
орналасып, онымен құбыр арқылы жалғасыу да мүмкін.
Камера әдетте қаныққан су буымен ысытылады. Бу құбырлар сыртыдағы
кеністікпен өтіп, конденсацияланады және камераның төменгі жағынан шығады.
|[pic] |
|5.1- сурет. Орталық циркуляциялық құбыры бар буландыру аппараты: 1-ысыту |
|камерасы; 2- сепаратор; 3- қайнату құбырлары; 4 - циркуляциялық құбыр |

Буландырылатын ерітінді қайнату құбырларының (3) ішімен көтеріледі,
мұнда ол қайнайды, нәтижеде екіншілік бу бөлініп шығады. Сепараторда сұйық
будан ажыратылады. Сұйық тамшыларынан ажыратылған екіншілік бу сепаратордың
жоғарғы жағынан шығарылады. Сұйықтын бір болігі орталық циркуляциялық құбыр
(4) арқылы аппараттын төменгі бөліміне - құбырлар торының астына - ағып
түседі. Орталық циркуляциялық құбырдағы (4) сұйық ерітінді және қайнату
құбырларындағы бумен-сұйық қоспалар арасындағы тығыздықтар айырмасының
әсерінен сұйық үздіксіз циркуляция жасап тұрады. Қоюланған ерітінді аппарат
түбіндегі штуцер (келте құбыр) арқылы алынады. Егер буландыру вакуумда
өткізілсе онда екіншілік бу вакуум-насоспен сорылып конденсаторга беріледі.

Материалдык баланс. 5.1-суретке байланысты бастапқы концентрациясы хб
(масс.%) болған Sб (кг/с) мөлшерде ерітінді буландыру аппаратына беріледі
де, одан концентрациясы хс (масс.%) дейін жоғарылаған Sс (кг/с) мөлшерде
қоюландырылған ерітінді шығады. Егер аппаратта буландырылған еріткіштің
(судың) мөлшері W (кг/с) болса, онда аппараттын материалдық балансы
төмендегі теңдеумен өрнектеледі:

[pic] (5.1)

Ерітінді құрамындағы /мүлде/ абсолютті құрғақ зат бойынша материалдық
баланс былай жазылады:

[pic] (5.2)

Әдетте мына төмендегі шамалар берілген болады: бастапқы ерітінді
мөлшері мен концентрациясы хб және қоюландырылған ерітіндінің қажетті
концентрациясы хс. Онда (5.1) және (5.2) - формулалары бойынша аппараттың
өнімділігін анықтайды:
қоюландырылған ерітінді бойынша:
[pic] (5.3)

буландырылған су (екіншілік бу) бойынша:

[pic] (5.4)

Жылу балансы. Төмендегі белгілерді қабылдаймыз: D - ысытатың будын
мөлшері, кг/с; І, Iыс, Іб, Іс- екіншілік, ысытатын будың, бастапқы және
қоюландырылған ерітінділердін энтальпиялары, кДж/кг; Ібк =c(·(- ысытатын бу
конденсатынын энтальпиясы, мұнда c(- конденсаттың меншікті жылу
сыйымдылығы; ( - конденсаттың температурасы.
Жылу балансын құру үшін 5.1-суреттегі тәсімге байланысты аппаратқа
берілетін және одан шығатын жылуларды анықтаймыз:
Аппаратқа берілген жылулар:
1. Бастапқы ертіндімен
....................................................Sб·Iб
2. Ысытатын бумөн
.......................................................... D·Iыс

Аппараттан шығатын жылулар /жылу шығыны/:
1. Қоюландырылған ерітіндімен
......................................Sс·Iс
2. Екіншілік
бумен............................................................. W·I
3. Ысытатын бу конденсатымен........................................
D·c(·(
4. Концентрациялану
жылуы..............................................Qконц
5. Қоршаған ортаға шығындалған жылу ...........................Qш

Жылу балансынын теңдеуі төмендегідей өрнектеледі:

[pic] (5.5)

мұнда бастапқы ерітіндінің энтальпиясы [pic] ([pic] және [pic] - оның
меншікті жылу сыйымдылығы мен температурасы); қоюландырылған ерітіндінің
энтальпиясы [pic] ([pic] және [pic] - оның меншікті жылу сыйымдылығы және
аппараттағы қайнау температурасына тең температура).
Ысытатын бу мөлшері:

[pic] (5.6)

Ж ы л у б е т і. Үздіксіз әрекетті буландыру аппараттарының жылу
беті жылу өту тендеуінен анықталады:

[pic]

мұнда Q - аппараттағы жылу ағыны;
k - жалпы формуламен есептелетін жылу өту коэффициенті;
(tпай - процестің қозғаушы күші (температуралардын пайдалы
айырмасы).
Жылу өту коэффициенті ерітінді концентрациясы жоғарылаған сайын және
қайнау температурасы төмендеген сайын азаяды.
Температуралардың пайдалы айырмасы ысытатын будын конденсациялану
температурасы (tбу,°С) мен буландырылатын ерітіндінің қайнау температурасы
(tк,°С) арасындағы айырмаға тең.

[pic] (5.7)

Температура шығындары және ерітінділердің қайнау температурасы.
Буландыру аппараттарында температура шығындары ( болады. Олар
температуралық депрессия ((, гидростатикалық депрессия ((( және
гидравликалық депрессия ((((-лардың қосындысына тең:

[pic] (5.8)

Температуралық ((, гидростатикалық ((( және гидродинамикалык ((((
депрессияларды есепке алғанда ерітіндінің қайнау температурасы мынаған тең
болады:
[pic][pic] (5.9 )
tek- екіншілік будын температурасы.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Буландыру процесіне анықтама беріңіздер? 2. Буландыру аппараты қандай
негізгі бөлімдерден тұрады? 3. Буландыру аппаратының шартты белгіленуін
және қондырғының сұлбасын көрсетіңіз? 4. Қоюланған кезде ерітіндінің
қасиеті қалай өзгереді? 5. Буландырудың негізгі әдістерін айтып беріңіз
және оларға технико-экономикалық баға беріңіз? 6. Буландыру аппаратының
жұмысын қандай шама сипаттайды және оны қалай табуға болады? 7.
Буландырудың материалдық балансы қалай құрылады және олардың өлшем
бірліктері қандай? 8. Бір корпусты буландыру аппаратындағы жылу балансын
қалай табуға болады?
Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 269-277
бет

Дәріс 6. Көп корпусты буландыру қондырғылары
Дәріс жоспары.
1. Көп корпусты буландыру қондырғылар.
2. Көп корпусты буландыру қондырғысының материалдық және жылу
баланстары.
3.Көп корпусты буландыру қондырғыларды есептеу.

Қазіргі буландыру қондырғыларында өте көп мөлшерде су буландырлады.
Жоғарыда көрсетілгендей, біркорпусты қондырғыда 1 кг суды буландыру үшін 1
кг ысытатың бу қажет етеді. Бұл жағдай ысытатың будын өте көп мөлшерде
шығындалатының көрсетеді. Дегенмен, буландыру процесін көпкорпусты
қондырғыларда өткізіп, ысытатың будың шығының азайтуға болады. Мұнда
бірінші аппаратқа ысытатың бу берілсе, екінші аппаратты ысыту үшін бірінші
аппараттан шығатың екіншілік бу пайдаланады, ал үшінші аппаратты ысыту үшін
екінші аппараттан шығатың бу пайдаланалы және сол сияқты. Соңғы аппараттан
шығатың бу конденсаторға жіберіледі. Көпкорпусты буландыру қондырғылардағы
ысытатын будын нақты шығыны 9.1-кестеде берілген.

6.1-кесте
|Аппараттар саны |1 |2 |3 |4 |5 |
|1 кг суды буландыру үшін шығындалған будын |1,1 |0,57 |0,4 |0,3 |0,27 |
|нақты мәні, кг | | | | | |

Бұл кестеден аппараттардын саны көбейген сайын 1 кг суды буландыру
үшін қажет болған ысытатын будын мөлшері азаяды. Егер бір аппаратты
қондырғының орнына екі корпусты қондырғы койылса, ысытатың бу шамамен 50%-
ке, ал төрткорпустының орнына бескорпусты қойылса, ысытатын бу 10%-ке
үнемделеді. Аппарат саны көбейген сайын будын үнемділігінің азаюы корпус
санын көбейте беруге болмайтындығын көрсетеді.
Көп корпусты қондырғылардын тәсімдері. Сонғы аппараттағы екіншілік
будын қысымына байланысты, көпкорпусты буландыру қондырғылары вакуумды және
жоғары қысымды болады. Өнеркәсіпте вакуумды қондырғылар жиі кездеседі.
Қысымды қондырғылардын сонғы корпусынан алынған жоғары қысымды екіншілік
буды басқа мақсаттарға (мысалы, кептіргіш, жылуалмастығгыш аппарттарда,
ректификациялық колонналарда және т.б.) экстра-бу ретінде пайдалануға
болады. Мұндай қондырғылардағы буландыру аппараттардын қабырғалары қалын
болса да, конденсатордын жоқтығы қондырғынын артықшылығың көрсетеді.
Ысытатын бу және буландырылатын ертінді ағындарының өзара бағытына
байланысты көпкорпусты қондырғылардын төмендөгі тәсімдері болады:
1) бір бағытты ағынды көпкорпусты қондырғылар;
2) қарама-қарсы ағынды көпкорпусты қондырғылар;
3) ерітіндімен үздіксіз параллель қоректенетін көпкорпусты қондырғылар.
Материалдық балланс. Бір корпусты буландыру қондырғысының материалдық
балансынын теңдеуіне (9.4) сәйкес көпкорпусты қондырғының материалдық
балансынаң барлық корпустарды буландырылған жалпы су мөлшері анықталады:
[pic] (6.1)
мұнда [pic] және [pic]- бастапқы ертіндінің мөлшері және
концентрациясы; [pic]- соңғы корпустан алынатын қоюландырылған ертіндінің
концентрациясы.
Кез келген n-корпус үшін (9.1)-теңдеуіне сәйкес төмендегіні жазамыз:

[pic] (6.2)

Мұнда w1,w2,wn - бірінші, екінші, ...., n-корпустардағы буландырылған
судың мөлшерлері. Кез келген корпустан кейінгі ертінді концентрациясы:
[pic] (6.3)

Жылу балансы. Көпкорпусты буландыру қондырғының әр корпусының жылу
балансы біркорпусты аппараттың балансы сияқты жазылады. Үшкорпусты бір
бағытты ағынды вакуум буландыру қондырғысының бірінші корпусы қаныққан су
буымен ысытылады. Ысытатың (біріншілік) будың мөлшері D, (кг/с) оның
энтальпиясы Іыс, (кДж/кг) және температурасы (, (С. Бірінші корпустан соң
Е1, (кг/с) және екінші корпустан соң Е2, (кг/с) экстра бу алынады.
Осыған сәйкес бірінші корпустан екінші корпусқа ысытатын бу ретінде
берілетін екіншілік будын мөлшері (W1 - E1), (кг/с) және екінші корпустан
үшінші корпусқа берілетің екіншілік бу мөлшері (W2 - E2), (кг/с) болады.
Корпустардын жылу балансының теңдеуі:
бірінші корпус:
[pic] (6.4)
екінші корпус: (6.5)
[pic] (6.5)
үшінші корпус:
[pic] (6.6)
Мұнда [pic], [pic], [pic] - бу конденсатының (1, (2, және (3
-температураларына сәйкес меншікті жылу сыйымдылықтары; с1,с2, с3 - әр
корпустағы ерітіндінің орташа температурасына сәйкес оның меншікті жылу
сыйымдылықтары; [pic], [pic], [pic] - судың tк1, tк2 және tк3
температураларына сәйкес меншікті жылу сыйымдылықтары; tб, tк1, tк2, tк3
-ерітіндінің бастапқы температурасы және онын әр корпустағы қайнау
температуралары; [pic], [pic], [pic]- әр корпустағы концентрациялану
жылулары; [pic], [pic], [pic] - әр корпустағы қоршаған ортаға жылу
шығындары.
Қоршаған ортаға таралатын жылу шығынын әр корпус үшін Q1, Q2, Q3-
тердің 3 ( 5 %-іне тең деп қабылдауға болады.
Егер ерітінді бірінші корпусқа алдынала қайнау температурасына дейін
ысытылып берілсе онда tб = tк1 болып, [pic] болады. Сонымен бірге бір
бағытты ағынды өз-өздігінен булану салдарынан баланстағы ерітінді ысытуға
шығындалған жылуды өрнектейтін шамалардын мәні барлық корпуста (біріншіден
басқа) теріс танбаға ие болады, себебі tк2 ( tк1 және tк3 ( tк2.
(6.4), (6.5) және (6.6) -теңдеулер системасында D, w1, w2, w3 - төрт
белгісіздер бар, ал теңдеулер саны үшеу.
Бұл теңдеулер системасын шешу үшін оны тағы бір теңдеумен (материалдық
баланс) толықтыру керек:
[pic] (6.7)
Жылу балансың жалпы кез келген n-корпус үшін жазамыз:

[pic] (6.8)

Осыған сайкес су бойынша материалдық баланс

[pic] (6.9)

Жылу балансының өрнегі тәсімге байланысты болады. Бұл баланстан
ысытатын будың және корпустардағы жылу мөлшерлері анықталады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Көп корпусты буландыру аппаратының түрлері қандай? Буландыру
аппаратарыныдағы жылу беру ерекшеліктері? Жылу беру коэффициентінің әсері?
Буландыру қондырғысының жұмысын сипаттайтын заңдылықтар қандай? Бұл
жағдайда температураның төмендеуі қалай анықталады? Көп корпусты буландыру
аппаратының жылулық есебі қандай? Мерзімді әрекетті аппараттардағы
буландыру қалай жүреді? Олар үшін қандай жұмыс режимдері қолданылады?
Буландыру аппараттарын қандай белгілеріне байланысты жіктейді? Буландыру
аппараттарының конструктивтік сұлбасын көрсетіңіздер және оларға технико
–экономикалық баға беріңіздер? Буландыру аппарататарын таңдаған кезде
қандай талаптарға сай қабылдау керек? Қандай жағдайларда бу конденсаторын
қолданады және не үшін? Канденсаторлардың түрлері қандай? Олардың
өнімділігі қалай анықталады?

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 277-298
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 7. Массаалмасу процестері
Дәріс жоспары.
1. Массаалмасу негіздері. Массаалмасу процестердің құрылысы мен жалпы
сипаттамасы. Қозғаушы күштер және оны өрнектеу тәсілдері. Массаалмасу
процестердің агрегаттік күйі және фазалар жанасу тәсілі бойынша жіктелуі.
2. Молекулярлық диффузия. Конвективті диффузия. Диффузия
коэффициенттері. Масса өту - күрделі процесс. Масса беру. Масса беру
тендеуі. Масса беру және масса өту коэффициентері. Масса өту тендеуі.
Нуссельт, Прандтль диффузиялық критерийлері.

Массаның (заттың) бір фазадан екінші фазаға өтуімен сипатталатын масса
алмасу деп аталатын процестер химия, тамақ және т.б. өндірістерде жиі
кездеседі. Фазалар сұйық, қатты, газ және бу күйлерінде болуы мүмкін.
Өндірістерде негізінен төмендегі масса алмасу процестері жиі қолданылады:
Абсорция. Газдар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе
бірнеше құрастырушылардың сіңіргіш сұйық пен сіңірілуі абсорция процесі деп
аталады. Абсорцияда зат газды фазадан сұйық фазаға өтеді. Газды сұйықтан
ажыратып алу, яғни абсорцияға кері процесс десорбция деп аталады.
Айдау және ректификация. Гомогенді сұйық қоспаларды құрастырушыларының
әртүрлі ұшқыштығына және сұйықпен бу фазаларының қарама–қарсы әрекеттеріне
байланысты жартылай (жай айдау) немесе толық (ректифиация) ажырату. Мұнда
масса сұйық фазадан булы фазаға және керісінше (булы фазадан сұйық фазаға)
өтеді.
Экстракция. Сұйық және қатты заттардың қоспасынан бір немесе бірнеше
құрастырушыларды таңдап ерітуші сұйықтар (экстрагенттер) жәрдемімен айырып
алу процесі экстракция деп аталады. Сұйық – сұйық және қатты дене – сұйық
жүйелерінде экстракциялар болады: біріншісінде масса (зат) бір сұйық
фазадан екінші сұйық фазаға, ал екіншісінде – қатты фазадан сұйық фазаға
өтеді.
Адсорбция. Кеуекті қатты заттардың өздерінің бетіне газды, буды
немесе ерітіндіден еріген заттарды сіңіріп алу процесі адсорбция деп
аталады. Мұнда масса газды, булы немесе сұйық фазалардан қатты фазаға
өтеді. Қатты заттардан сіңірілген затты айырып алу, яғни адсорбцияға кері
процесс десорбция деп аталады.
1. Кептіру. Қатты заттардан ылғалды негізінен булану арқылы шығару процесі
кептіру деп аталады. Мұнда масса (ылғал) қатты фазадан газды немесе булы
фазаға өтеді.
2. Кристалдану. Ерітіндіден немесе балқымадан қатты заттардың кристалл
түрінде бөлінуі кристалдану процесі деп аталады. Мұнда масса сұйық
фазадан қатты фазаға өтеді.
3. Мембраналы ажырату. Кейбір заттарды өткізіп, ал кейбіреуін ұстап қалатын
қабілеттілігі бар жартылай өткізгіш мембраналардың жәрдемімен
ерітіндідегі ерітілген заттарды ажырату.Мұнда масса (зат) жартылай
өткізгіш мембрана арқылы бір сұйық (газды) фазадан екінші сұйық (газды)
фазаға өтеді.
Жылу өту процесі сияқты массаөту процесі де өте күрделі. Жылу өту
процесінде жылу алмасатын орталар (жылутасымалдағыштар) көбінесе қатты
қабырғамен ажыратылған болса, ал массаөту процесі фазалардың бір–бірімен
тікелей жанасқан шекарасында болады. Массаөту процесінде масса (зат)
бірінші фаза ішінде және фазалардың жанасу беті арқылы өтіп, екінші фаза
ішінде де таралады.
Заттың бір фазадан жанасу шекарасына немесе кері бағытта, яғни бір фаза
ішіндегі тасымалдануын масса беру деп атайды.
Массаөту процестерін 2 топқа бөлуге болады. Бірінші топ (абсорция,
экстракция және т.б.) ең кемінде үш зат: біреуі–бірінші фаза,
екіншісі–екінші фаза, ал үшіншісі –фазалар арасындағы тасымалданатын зат
қатысады. Әр фазаны құрайтын заттар тасымалданатын затты тасушы болып,
өздері бір фазадан екінші фазаға өтпейді. Мысалы, аммиак пен ауа қоспасынан
аммиак сумен сіңірілгенде, ауа мен су тасымалданатын зат – аммиактың
тасушысы болады, және оларды инертті газ немесе инертті сұйық деп те
атайды.
Екінші топ (мысалы, ректификация) масса өту процесіне екі фазада
тікелей қатысады, және олар тасымалданатын заттың инертті тасушысы
болмайды.
Тасымалданатын зат әр фаза ішінде диффузия арқылы өтетін болғандықтан
масса өту процесін диффузиялық процестер деп те атайды.
Жылу алмасу процестері сияқты (диффузиялық) масса алмасу процесіндегі
тасымалданатын зат мөлшері фазалардың жанасу бетіне және процестің қозғаушы
күшіне пропорционал болады. Масса алмасу процесінің қозғаушы күші –
тасымалданатын заттың берілген концентрациясымен тепе–теңдік концентрациясы
(процесс тоқтаған кезге сәйкес келеді) арасындағы айырмаға тең. Сондықтан
масса алмасу процесін шегі – жүйенің тепе–теңдік жағдайы болады.
Фазалар құрамын өрнектеу тәсілдері. Фазалар құрамы төмендегіше
өрнектеледі:
А) көлемдік концентрация-фазаның көлем бірлігіндегі берілген заттың
(компоненттің) кг. немесе кмоль саны (кг/м, кмоль/м);
Б) мольдік немесе салмақтық үлес-берілген заттың кг немесе кмольнің
фазаның барлық массасына (кг, кмоль) қатынасы;
В) салыстырмалы концентрация-тасымалданатын заттың кг. немесе кмоль-нің
масса алмасу процесінде өзгермейтін тасушы инертті заттың массасына
қатынасы.
Масса алмасу процестерінің тепе-теңдігі олардың өту шегін анықтауға
мүмкіндік береді. Тепе-теңдіктің негізі фазалар ережесімен анықталады:
Ф+С=К+2
мұнда Ф-фазалар саны;
С - еркіндік дәрежесінің саны;
К - жүйені құрастырушылардың саны.
Фазалар ережесі арқылы масса алмасу процестерінің тепе-теңдік жағдайын
есептеуде өзгертуге болатын шамалар (параметрлер) санын анықтауға болады.
Фазалар ережесін жоғарыда көрсетілген масса алмасу процестерінің екі тобына
да қолданады.
Бірінші топ үшін (абсорбция, экстракция және т.б.) фазалар саны Ф= 2,
құрастырушылар саны К= 3(тасымалдаушы зат және екі тасушы фаза), еркіндік
дәрежесінің саны:
С= К+2-Ф =3+2-2= 3
тең болады. Бұл жағдайда кез-келген үш шаманы, яғни жалпы қысымын (Р)
температурасын (t) және тасымалданатын заттың бір фазадағы концентрациясын
(Ха немесе Уа) өзгертуге болады. Демек, берілген температура және қысым
мәндерінде бір фазаның кейбір концентрациясына екінші фазаның тиісті нақты
концентрациясы сәйкес келеді.
Екінші топ үшін (ректификация): Ф=2, К=2, онда еркіндік дәрежесінің
саны:
С=К+2-Ф=2+2-2=2 тең болады.
Егер масса алмасу процестері тұрақты қысымда өткізілетіні есепке
алынса, онда фазаның концентрациясының (Ха) өзгеруіне байланысты
температура өткізілсе, онда фазаның әртүрлі концентрациясына әртүрлі қысым
мәндері сәйкес келеді.
Өзгеретін шамалар (параметрлер) арасындағы байланыстар фазалық
диаграммалармен өрнектеледі. Масса алмасу процестерін есептеуде төмендегі
диаграммалар пайдаланылады:
А) қысымның концентрацияға байланысы;
Б) температураның концентрацияға байланысы;
В) Фазалардың тепе-теңдік концентрациялары арасындағы байланыс.
Таралушы зат үнемі оның концентрациясынан аз болған фазадан
концентрациясы тепе-теңдік концентрациясынан аз болған фазаға қарай өтеді
және тепе-теңдіктен қаншалықты көп ауытқыса, соншалықта масса алмасу
процесі қарқынды өтеді.
Уақыт бірлігінде заттың таралу бағытына нормаль болған бет бірлігінен
өткен таралушы заттың массасы масса өтудің жылдамдығы деп аталады
[pic]

Масса өту жылдамдығын заттың меншікті ағыны немесе масса алмасу
қарқындылығы деп атайды.Фазаның ішіндегі температура градиентінің әсерінен
болатын масса алмасу термодифффузия деп аталынады.
Молекулярлық диффузия Фиктің бірінші заңымен өрнектеледі:
[pic][pic]
Турбуленттік диффузия төмендегіше анықталады
[pic]
Масса беру және конвективті диффузияның негізгі заңын Шукарев
анықтаған және ол төмендегіше айтылады: Фазалардың жанасу бетінен сіңіргіш
фазаға берілген заттың мөлшері жанасу бетімен ағынның ядросындағы
концентрациялар айырмасына, жанасу бетіне және уақытқа тура пропорционал.

Масса беру коэффициентінің физикалық мағынасы: фазалардың жанасу
бетінен фаза ядросына (немесе кері бағытта) уақыт бірлігінде қозғаушы күші
бірге тең болғанда, [pic]м беттен берілетін зат мөлшерін анықтайды.
Масса өту коэффициентінің физикалық мағынасы: масса өтудің қозғаушы
күші біргк тең болғанда, фазалардың жанасу бетінің бірлігінен уақыт
бірлігінде бір фазадан екінші фазаға өткен заттың мөлшерін көрсетеді. Масса
алмасу процестерінң қозғаушы күшінің шамасы фазалардың өзара бағытына және
олардың жанасу түріне байланысты болады.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Қандай процестерді массаалмасу процесі дейді және оларды кейде неге
диффизиялық деп атайды? Оларды атаңыз және процестердің мәнін сипаттап
беріңіздер? 2.Диффузияның негізгі заңын көрсетіңіздер?
Диффузиялық коэффициент және молекулярлық диффузия коэффициенттерін
процесі неге байланысты? 3.Диффузияның негізгі теориясы дегеніміз не?
4.Массаалмасу және массаберу дегеніміз не? Масса алмасу және масса беру
коэффициенттерінің өлшем бірліктері және физикалық мәні неде?
5.Массаалмасу және массаберу теңдеулері қалай жазылады? 6.Массаалмасу және
массаберу коэффициенттерінің арасындағы байланыс қандай? 7.Массаалмасу
процестерінің ұқсастығы және олардың сипаттамасы? 8.Термодиффузия
дегеніміз не? . 9.Сорбционные процесі және оларды тамақ өндірісінде
қолдану түрлері? 10. Адсорбция процесінің қозғаушы күші не? 11 Адсорбциялау
аппараттарының жіктелуі және олардың конструкциясы?

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет - 3- 41 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 8. Кептіру
Дәріс жоспары.
1. Процестің жалпы сипаттамасы. Азық-түлік өндірістерінде шикізатты,
өнімдерді кептірудің түрлері мен технологиялық принциптері.
2. Кептіру теориясының негіздері. Ылғалдын материалдармен байланыс
түрлері. Конвективті кептіру. Кептірудің кинетика және динамика негіздері.
Кептірудің қисық сызығы және кептіру жылдамдығының қисық сызығы. Теориялық
кептіру процесі. Кептіру процесін і–d диаграммасында көрінісі.
3. Кептіргіш қондырғылардың материалдық және жылу балансы. Кептіргіш
агенттін меншікті мөлшері. Кептіру процесінің варианттары.
4. Кептіргіштердің жіктелуі. Кептіргіштердің конструкциялары.

Материалдан ылғалды буландыру арқылы шығару процесі кептіру деп
аталады. Кептіруде материалға жылу беріледі және нәтижесінде ылғал
буланады. Кептірілетін материалдарға жылуды беру тәсіліне байланысты
кептірудің төмендегі түрлері болады:
Конвективті кептіру- кептірілген материал мен кептіргіш агенттің
(ысытылған ауа, оттық газдар және т.б.) тікелей жанасуы арқылы;
Контактілі кептіру- жылу тасымалдағыштан кептірілетін материалға жылу
қабырға арқылы беріледі;
Радиациялық кептіру – инфроқызыл сәулелердің жылуы арқылы;
Диэлектрикті кептіру – жоғары жиілікті электр тоғының жылуы арқылы;
Сублимациялық кептіру – терең вакуумда тоңазыту күйінде кептіру.
Конвективті кептіруде кептіргіш агент материалға жылу береді және
өзімен бірге буланған ылғалды алып кетеді, яғни ол жылу және ылғал
тасымалдағыш ролін атқарады. Ылғал газ құрғақ газ және су буы қоспасынан
тұрады. Ылғал газ орнына ылған ауаны қабылдап, оның физикалық қасиеттерін
қабылдаймыз. Ылғал төмендегі негізгі қасиеттермен сипатталады:
1. Абсолютті ылғалдылық 1 м3 ылғал ауадағы су буының мөлшерімен
анықталады. Техникалық есептеулерде ылғал ауа идеал газ заңына бағынады деп
есептеуге болады.
2. Салыстырмалы ылғалдылық немесе ауаның қанығу дәрежесі берілген
шарттағы 1 м3 ылғал ауадағы су буыныңмассасының осы көлемде мүмкіндігінше
көп бола алатын су буының массасына (қаныққан бу тығыздығына) тең:
[pic]
3. Ылғал мөлшері 1 кг құрғақ ауаға сәйкес келетін су буының мөлшерін
көрсетеді
[pic]
Кептірілетін материалдың мөлшері бойынша материалдық баланс кептірудің
конвективті, контактілі және басқа түрлеріне бірдей болады.
Кептіруге берілетін материалдың жалпы мөлшері бойынша материалдық
баланс [pic]
Абсолютті құрғақ материалдың мөлшері бойынша материалдық баланс:
[pic]
Кептіргіштерді есептегенде кептіру жылдамдығын анықтау керек. Материал
бетінің бірлігінене буланған ылғал мөлшері кептірудің жылдамдығы деп
аталады, яғни
[pic]
Кептіру жылдамдығы масса алмасу процесінің жылдамдығы сияқты масса
өтудің негізгі теңдеуінен анықталады:
[pic][pic]
Кептіру процесін жылу процесі деп қарастырып, қозғаушы күшті ауаның
температурасы мен ылғал термометр температурасы арасындағы айырманы
өрнектеуге болады:
[pic]
[pic]- шаманы кептірудің потенциалы деп атайды. Орташа қозғаушы күшті былай
анықтауға болады:
[pic]
Кептіру процесін масса алмасу процесі деп қарастырып қозғаушы күшті
ауаның қаныққан ылғал мөлшері және оның ылғал мөлшері арасындағы айырмамен:

[pic] - (кептіргішке кірердегі)
және [pic] - (кептіргіштен шыққандағы) өрнектеуге болады. Онда орташа
қозғаушы күш:
[pic]
Кептірілетін материалдардың қасиеттеріне және оларды кептіру
шарттарын сәйкес өндірісте кептіргіштердің көптеген түрлері кездеседі.
Жұмыс істеу принциптеріне байланысты кептіргіштер:
• мерзімді
• үздіксіз әрекетті болады;
Жылу тасымалдағыш немесе кептіргіш агентке байланысты:
• ауалы;
• газды;
• булы.
Кептіргіштегі қысым шамасына байланысты:
• атмосфералық
• вакуумды;
Кептіргіш агент және материал ағындарының өзара байланысына байланысты:
• бір бағытты ағынды;
• қарама-қарсы ағынды;
• айқасқан ағынды;
Материалдық күйіне байланысты:
• қозғалмайтын;
• қозғалатын;
• жалған сұйылу қабаты.
Жылу беру тәсілдері бойынша кептіргіштер үш түрге бөлінеді:
• контактілі;
• конвективті;
• ауалы және газды;
• арнаулы кептіргіштер.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1.Кептіру процесі дегеніміз не? 2.Кептіру процесінің сипаттамасы қандай?
3. Қандай процесс тобына жатады? 4. Кептіру процесі қалай жүреді, кептіру
процесіне қандай кептіру агенті қолданылады, олардың артықшылықтары мен
кемшіліктер қандай? 5. Тамақ өндірісіндегі кептірудің мәні? 6.
Материалдарды кептіру процесі және олардың өтуі? 7. Кептіру процесінің
қозғаушы күш болып не табылады? 8. Кептіру жылдамдығы дегеніміз не және ол
нені сипаттайды? Кептіру процесінде материалдық баланс қалай құрылады және
шыққан судың мөлшері қалай анықталады? 9. Кептіру процесінің I-d
диаграммасын қалай тұрғызады және I-d диаграммасы бойынша ауа мен жылудың
есебін қалай анықтайды? 10. Аналитикалық жолмен кептіру процесін қалай
жүргізуге болады? 11. Кептіру қондырғысының ПӘК қалай анықталады? 12.
Кептіргіштердің жіктелуі қалай жүреді?
Ұсынылатын әдебиет:
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет - 127-165
бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 9. Гидромеханикалық процестер
Дәріс жоспары.
1. Әртекті жүйелер.
2. Тамақ өнеркәсібінде әртекті жүйелердің пайда болуы.
Гидромеханикалық процестер тобының қурылысы, олардын жалпы міндеттері.
3. Сұйық және газды әртекті жүйелерді ажырату. Сұйықты жүйелердi
ажырату.

Әртекті жүйе екі және оданда көп фазалардан құралған болады. Бұл
фазалардың біреуі дисперсионды немесе сыртқы фаза болып, оның ішінде басқа
фазалардың бөлшектері таралған болады. Бұл таралған бөлшектерді дисперсті
немесе ішкі фаза деп атайды. Фазалардың физикалық күйіне байланысты әртекті
жүйелердің келесі түрлері болады.

9.1 кесте Әртектi жүйелер

Тамақ өнеркәсібінің процестерінде әртүрлі әртекті жүйелер пайда
болады.
Механикалық процестер: Шақпақ қант, ұн тарту және спирт пен сыра
зауыттарында қантты, астықты ұсақтағанда қант және ұн шаңдары пайда болады.
Сонымен шаң астықты, ұнды, құмшекерді және көптеген өнімдерді елегенде
пайда болады. Сусымалы материалдарды сұйықтармен араластырғанда суспензия
деп аталатын қоспа алынады. Мұндай қоспаларға крахмалды сірне, зауыттарында
алынатын су және крахмал дәндерінен құралған крахмал сүті, сыра
зауыттарындағы су және ұсақталған астық дәндерінен құралған қоспалар
жатады. Қызылша, картоп сәбіз және т.б. өнімдерді жуғанда су және лай,
құмнан құралған лайлы суспензиялар пайда болады.Сүт зауыттарында сүтті
шашыратқанда ауамен сүт тамшыларының қоспасы алынады. Құмшекерді, қойыртпақ
(жом), сықпа (барда), уытты және т.б. кептіргенде газды әртекті жүйелер,
консерві зауыттарында шырын және әртүрлі пішінді өнім жұмсақтарының
қоспалары алынады.
Жылу процестерінде: Буландыру аппаратында қант ерітінділерін,
қойыртпақты сүтті буландыруда еріткіштің буымен сұйық ілесіп көтерілгенде
тұман пайда болады.
Массаалмасу процестерде: Қант зауытында кристалды қант нмесе крахмалды
сірне өндірісінде кристалды глюкоза алу үшін, қант және глюкоза ерітділері
қаныққан күйге дйеін буландырады; бұл кезде сазароза немесе глюкоза
кристалдарымен қалдық ерітділері құралған суспензия пайда болады.
Биологиялық процестерде: Биологиялық процесс нәтижесінде пайда болатын
әртекті жүйеге мысалы, өте жиі кездесетін сүтті жатқызуға болады. Ол – су
және майлы шариктерден құралған эмульсия. Өлшемі 7 мкм ашытқы клеткаларымен
суслоның қоспасы да әртекті жүйе болады.
9.2.- кесте

Әртектi жүйелердi ажыратуға арналған процестер мен аппараттар

Бұл кестеден тұну процесi негiзiнен шаң мен суспензиялады ажыратқанда
қолданылатындығы көрiнiп тұр. Тұну процесi негiзiнен ауырлық, ортадан
тепкiш, электростатикалық және акустикалық күштердiң әсерiнен өткiзiледi.

Сүзу процесiн суспензия және шаңдардың сұйық және газдары өткiзiп, ал
қатты бөлшектерiн ұстап қалатын кеуектi бөгеттер жәрдемiмен өткiзедi. Мұнда
процесс қысымдар айырмасының күшi әсерiнен өтедi.

Суспензия және эмульсияларда ортадан тепкiш күш әсерiмен ажырату
процесiн центрифугалау деп атайды. Бұл процесте тұнба және сұйық фаза
/фугат/ пайда болады.

Шаң, түтiн және тұмандағы қатты бөлшектердi сұйық жәрдемiмен ажырату
процесiн сұйықпен ажырату деп атайды. Бұл процесте ауырлық және инерция
күштерi әсер етедi.

Сұйықты және газды әртектi жүйелердi ажырату процесiнiң бiрдей
екендiгiне қарамастан, кейбiр тәсiлдермен қолданылатын аппараттардың
өзiндiк ерекшелiктерi болады. Содықтан, сұйықты және газды әртектi
жүйелердi ажыратуды төменде жекелеп қарастырамыз.

Ажыратудың материалдық балансы.

Ажыртылатын жүйе [pic] (сыртқы фаза) және оның ішінде таралған в
(дисперсті фаза) заттарынан құралған делік. Төменде берілгендерді
қабылдаймыз.

Gқ, Gм, Gт – берілген қоспа, мөлдірленген сұйық және тұнба мөлшері,
кг.

Хқ, Хм, Хт – в затының қоспадағы мөлдірленген сұйықтағы және
тұнбадағы массалық үлестері.

Егер заттардың шығыны болмаса, онда ажыратудың материалдық тепе-
теңдігін былай жазуға болады:

Заттардың барлық мөлшері бойынша:

Gқ = Gм + Gт (9.1)

Дисперсті фаза (в заты) бойынша:

Gқ Хқ = Gм Хм + Gт Хт (9.2)

Егер қоспадағы в затының массалық үлесі берілген болса, онда (9.1)
және (9.2) теңдеулерінен мөлдірленген сұйық Gм және тұнба Gт мөлшерін
анықтауға болады:

[pic]

Мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы в затының массалық үлестерін әр
технологиялық процестердің шартына байланысты таңдап алуға болады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Әртекті жүйелер дегеніміз не? 2.Әртекті жүйелер пайда болатын
процестер? 3. Әртекті жүйелерді ажырату процесі. 4. Осы әдістердің мәні. 5.
Бөлу әдістері қалай жіктеледі? 6. Көпкомпонентті жүйелерді қандай
теңдеулермен табуға болады? 7. Әртекті жүйелердің физика-химиялық негіздері
қалай анықталады? 8. Әртекті жүйелердің негізгі физико-химиялық
параметрлері (тығыздық, тұтқырлық, малекулярлық масса және т.б.) қалай
анықталады?

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет - 137-140
бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 10. Араластыру
Дәріс жоспары.
1. Араластыруға арналған орталар. Араластырудың мақсаттары және
тәсілдері.
2. Араластырғыштардың түрің тандау. Қалақшалы, пропелерлі, турбиналы
араластырғыштар.
3. Араластыруға шығындалатын энергия мөлшері. Араластырудың критерийлі
тендеуі. Араластырғыштардың графоаналитикалық есептеу әдісі. Араластыру
процесінің қарқындылығын жоғарлату.

Араластыру тамақ технологиясында бір ортадағы екінші ортаның осы
көлемде біркелкі түзілуі үшін, әрі жылу және масса алмасу процестерін
қарқынды түрде күшейту үшін көп қолданылатын гидромеханикалық процесс.
Араластыру процесі тамақ және ет–сүт өндірісінде әртүрлі эмульсия және
суспензия, сонымен қатар жентектелген ет, қамыр, тәттілер массасын
дайындауда кеңінен қолданылады.
Жылу және массаалмасу процестерінде араластыру процесі шекаралық
қабатты азайту арқылы белгілі бір реакцияға қатысатын қосылыстардың бетін
ұлғайту үшін қолданылады, ол процестің қарқынды түрде жеделдеуіне әсерін
тигізеді. Тамақ өндірісінде көбінесе сұйық ортараларды араластыру жиі
қолданылады.
Сұйық орталарды араластырудың негізгі үш тәсілі болады:
1) механикалық - әртүрлі құрылысты араластырғыштар жәрдемімен;
2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;
3) циркуляциялық - насостар немесе соплалар жәрдемімен.

[pic]
10.1 -сурет. Араластырғыштардың типтері:
а-үш қалақшалы; б–екі қалақшалы; в–пропеллерлі;
г–ашық турбиналы; д- қайырылған қалақшалары бар ашық турбиналы;
е–жабық турбиналы.
Ауамен және циркуляциялық араластыру тәсілдері жоғары тиімділікті
болып келеді, бірақ мынадай кемшіліктері бар:
1) салыстырмалы түрде көп энергия шығыны;
2) ауамен араластырғанда тамақтың /ашу/ тотығу мүмкіншілігі немесе
оның жылжымалық фазасының булану мүмкіншілігі.
Араластырудың тамақ өндірісіндегі кең тараған тәсілі – механикалық
араластыру. Механикалық араластыру әртүрлі құрлысты қалақтары бар
араластырғышпен /рамалы, қалақты, пропеллері, турбиналы, жалпақ қалақты
т.б./ жүргізіледі.
Араластыру процесіндегі механикалық араластырғыштардың тұтынатын қуаты
критерийлі жалпыма теңдеуінен анықтауға болады :

[pic]

мұндағы:

Euм немесе КN - модификацияланған Эйлер саны немесе қуат критерийі
[pic][pic]

Reм - модификацияланған Рейнольдс саны

[pic]

А және m – тұрақты сандар, тәжірибелік жолымен анықталады.

Есептеулердi жеңiлдету үшiн қуаттың тәжрибелiк мәндерi KN және Reм
арасындағы графикалық байланыспен берiледi. [pic] графикалық байланысы
көптеген стандартты араластырғыштар үшiн келтiрiлген.
Механикалық араластырғыштермен сұйықтарыды арлсатырғанда екi түрлi:
ламинарлық және турбуленттiк режимдер болады. Ламинарлық режимде /Reм< 30/
сұйық арластырғыш қалақтармен бiрге жай араласады.
/Reм> 102/ болғанда турбуленттiк режим пайда болады. /Reм> 105/-
кемелденген турбуленттi (автомоделдi) режим. Бұл кезде KN -нiң мәнi Reм –
мәнiне байланысты болмайды.
Пневматикалық (барботажды) араластыру. Араластырылатын сұйықтың
химиялық активтiгi үлкен және газ (мысалы, ауадағы оттегi) сұйықпен
химиялық әрекеттесуi қажет болғанда сығылған инерттi газбен немесе ауамен
пневматикалық араластыру қолданылады. Араластырудың бұл тәсiлi төмен
қарқынды процесс және энергия шығыны механикалық араластыруға қарағанда
көп.
Циркуляциялық араластыру. Сұйық ортаны қарқынды араластыру үшін оны
аппарат - циркуляциялық насос - аппарат контуры бойынша көп қайталап
насоспен сорып айдау керек Араластыруға ортадан тепкіш насос немесе ағынды
насостар пайдаланылады.
Құбырлардағы араластыру. Құбырлардағы араластыру ең қарапайым тәсіл
және сұйықтарды тасымалдағанда қолданылады. Бұл тәсіл аз тұтқырлы және бір-
бірінде тез еритін сұйықтарды араластыруда қолданылады. Араластыру құбыр
ішіне диафрагма, жартылай бөгеттер, винтті насадка және т.б. орнатылу
арқылы жүзеге асады . Араластыруда сұйық ағынының энергиясы пайдаланылады.
Араластыру процестің жүру сапасы - араластырудың тиімділікпен
қолданылуында және оның жүруі үшін қойылған мақсаттың орындалуында, сонымен
қатар араластыру сапасы араластырғыш құрылғылар мен аппараттың құрылысына
және араласатын сұйыққа берiлетiн энергия шамасына байланысты болады.
Араластыру қарқындылығы технологиялық процестiң берiлген нәтижесiне
жету үшiн кеткен уақыт мөлшерiмен немесе белгiлi уақыттағы араластырғыштың
айналу санымен анықталады. Араластыру қарқындылығы қаншалықты жоғары болса,
араластырудан берiлген сапалығына жету үшiн соншалықты аз уақыт керек
етедi.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Араластыру дегеніміз не? 2. Араластыру процесінің жіктелуі және мәні.
3. Сұйық орталарды араластыру әдістері. 4. Механикалық араластырғыштар. 5.
Олардың жұмыстарының негіздері және құрылғылары. 6. Араластырғыш жұмысына
тұтынатын қуаты қандай негізгі шамаға байланысты? 7. Араластыру кезіндегі
энергия шығыны үшін критериальды теңдеудің жалпы түрі қалай жазылады? 8.
Араластырғыш үшін Эйлер және Рейнольдс сандары қалай анықталады? 9.
Араластырғышты қозғалысқа келтіретін электроқозғалтқыш қуаты қалай
анықталады? 10. Әртүрлі араластырғыштар үшін электроқозғалтқыштың қуатын
қалай таңдайды? 11. Ағынды және пневматикалық араластыруға арналған
араластырғыштар. 12. Араластыру тиімділігін бағалау.

Ұсынылатын әдебиет: 4.1.1. 193-201 бет
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 277-298
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 11. Тұндыру
Дәріс жоспары.
1. Мерзімді, жартылай үздіксіз, үздіксіз әрекетті тұндырғыштар.
2. Аурлық күші өрістегі тұну. Тұну теориясының негізі. Стокс
формуласы. Суспензиядағы бөлшектердін пішіні мен концентрациясының әсері.
Тұну режимдері. Тұнудың критерийлі тендеуі.
3. Тұндырғыштардың өнімділігің анықтау.

Тұндыру әртекті жүйелерді ажыратудың басқа тәсілдеріне қарағанда ең
оңай және арзан болып есептеледі. Әдетте, тұндыру процесін ажыратудың ең
бірінші тәсілі есебінде пайдаланылады. Бұл процестің жәрдемімен
суспензияларды алдын-ала қоюландырады, сүзу және центрифугалау арқылы
ажыратуды тездетеді.
Тұндыруды тұндырғыш немесе қоюландырғыш деп аталатын аппараттарда
өткізеді. Бұл аппараттар мерзімді, үздіксіз әрекетті болыр бөлінеді.
Үздіксіз әрекетті аппараттар бір, екі және көп қабатты болады.
Мерзімді әрекетті тұндырғыштар биіктігі төмендеу бассейндерде болады.
Оларда араластырғыш болмайды. Мұндай аппараттар суспензиямен толықтырылып,
белгілі бір уақыт шамасында тұндырылады. Осы уақытта қатты бөлшектер
аппараттың түбіне тұнады. Аппараттың үстіңгі жағындағы тұнбаның жоғарғы
жағынан мөлдір сұйықты сифонды түтік енмесе кран шүмек арқылы ағызады, ал
түбіндегі қою сұйық массаны – шламды ең астыңғы кран арқылы түсіреді.
Аппараттардың түп жағы көбінесе конус, ал жоғарғы жағы цилиндр пішінді
болып келеді.
Жартылай үздіксіз әрекетті жұмыс істейтін көлбеу бөгеттері бар
тұндырғыш көрсетілген. Суспензия құбыр арқылы аппарат корпусының ішіне
беріледі. Аппарат ішіне көлбеу бөгеттер орнатылған. Олар сұйық ағынын
жоғары және төмен бағыттап, сұйықтың аппаратта болу уақытын және тұну бетін
ұлғайтады. Тұнба конусы бункерде жиналып, белгілі бір мерзімде алынады да,
ал мөлдірленген сұйық аппараттан құбыр арқылы үздіксіз шығарылады.
Өнеркәсіпте көбінесе үздіксіз әрекетті тұндырғыштар қолданылады. Бұл
аппараттың түп жағы жай конусты, ал жоғарғы жағы онша биік емес цилиндр
болады. Жоғарғы жағында сақиналы науа бар. Тұндырғыш ішіне көлбеу
қалақшалары бар араластырғыш орнатылған. Тұнған затты шығарылатын тесікке
үздіксіз жылжытып тұру үшін көлбеу қалақшалардың тарақ тәрізді қырғыштары
бар. Араластырғыш минутына 0,015(0,5 яғни тұну процесіне әсер етпейтіндей
өте аз жылдамдықта айналады. Ажыратылатын қоспа құбыр арқылы аппараттың
ортасына үздіксіз беріліп тұрады. Мөлдірленген сұйық сақиналы науаға асып
құйылып, құбыр арқылы үздіксіз ағып тұрады. Тұнба (шлам) – аққыш қою
суспензия (қатты бөлшек концентрациясы 35-55%- тен көп емес) диафрагмалы
сорап арқылы аппараттан сорылып алынып тұрады. Араластырғыштың білігі
редуктор арқылы электр қозғалтқышпен айналдырылады.
Алынған тұнбамен бірге сұйықтың көп бөлігі шығындалады. Сұйық шығыны
аз болу үшін және қоюланған суспензиядан сұйықты бөліп алу үшін тұнбаны
екінші тұндырғышқа жібереді. Мұнда тұнба сумен жуылады және екінші
аппараттан шыққан тұнбаның сұйығы сумен араласқан болады. Осылай
тізбектеліп бір-бірімен қосылған тұндрғыштар арқылы тұнбадан 97-98%
сұйықты бөліп алуға болады. Жуатын су мөлшерін азайту үшін тұндырды қарама-
қарсы ағынды: тұнба бірінші тұндырғыштан соңғысына, ал жуатын су тұнбаға
кері бағытта, яғни соңғы аппараттан біріншіге қарай беріледі
Бұл тұндырғыштардың мынадай артықшылықтары бар:
а) үздіксіз әрекетті;
ә) өнімділігі жоғары, 3000 т/тәу;
б) тұнбаның тығыздығы біркелкі;
в) тұнбаның сусыздануы тиімді.
Кемшіліктері:
1) Өте үлкен: диаметрлері 1,8 м-ден 30м, ал кейбір өндірісте суды
тазалау үщін 100 м-ге дейін болады. Диаметрлері үлкен болғандықтан көп
орынды керек етеді. Сондықтан орынды тежеу үшін көпқабатты тұндырғыштар
қолданылады;
2) айналатын білігі және қырғышты араластырғышының болуы.
Мұндай тұндырғыштар бірінің үстіне бірі орналасқан бірнеше аппараттан
құралған болады. Ажыратылатын суспензия бөліп беретін құрылғыдан стакан
арқылы әрбір қабатқа беріледі. Мөлдірленген сұйық ағызылатын құбырлар
арқылы коллекторға жиналады. Қоюланған тұнба жабық типтегі тұндырғышта әр
қабаттан бөлек, ал теңестірілген типтегі тұндырғышта тек төменгі қабаттан
алынып, ыдыста жиналады.
Үздіксіз әреккетті конусты сөрелі тұндырғыштардың да тұну беті көп
болады. Ажыратылатын суспензия конусты сөрелер арасындағы каналдарға құбыр
арқылы беріліп таратылады. Қатты бөлшектер конусты сөрелер бетіне тұнып,
көлбеу сөрелер арқылы корпустың қабырғасына қарай жылжиды, сосын тұнба
алынатын құбыр арқылы тиісті жерге беріледі. Мөлдірленген сұйық жоғарғы екі
сөренің арасындағы канал және құбыр арқылы шығарылады. Бұл аппараттың
артықшылығы:
а) қозғалатын бөлшегі жоқ;
б) қызыметінің қарапайымдылығы.
Эмульсияларды ажырататын үздіксіз әрекетті тұндырғыш - горизонталь
резервуардың ішіне эмульсияның кіретін құбырына қарама-қарсы майда
тесіктері бар бөгет орындалған. Бұл бөгет кіретін эмульсия ағының бәсендету
үшін қойылған. Түндыру процесін жеделдету үшін тұндырғыш ішіндегі эмульсия
қозғалысы ламинарлы болу керек. Жеңіл фаза құбыр, ауыр фаза құбыр арқылы
алынып тұрады. Резервуардан сұйық түгел ағып кетпеу үшін құбырға сифонды
ажырататын құрылғы орнатылады.
Тұндырғышты жүйедегі ең кіші бөлшектің тұнуына есептеп жобалайды.
Сондықтан, қоспаның аппаратта болу уақытын, қысылып тұнудағы ең кіші
бөлшектің аппарат түбіне тұну уақытына тең немесе одан көп деп алу керек.
Суспензияның қоюланған тұнба қабатына және биіктігі [pic] /м/
мөлдірленген сұйық қабатына ажыратылу уақытын есептейік. Егер тұну беті
[pic]/м2/ болса уақыт бірлігінде алынатын мөлдірленген сұйық көлемін
былайша анықтауға болады.
[pic] (11.1)
Осы уақыт ішінде [pic] жылдамдықпен тұнатын бөлшектер [pic] /м/ жолды
өту керек. Демек,
[pic] (11.2)
(11.1)– дағы [pic]- тың мәнін (11.2) формулаға қойып мынаны табамыз.
[pic] (11.3)
(11.3)– теңдеу тұндырғыштың өнімділігі оның биіктігіне байланысты
болмай, тұну бетіне және тұну жылдамдығына байланысты екендігін көрсетеді.
Сондықтар, тұндырғыштардың биіктігі аз /1,8-4,5 м дейін/, ал тұну беті
үлкен болады.
Қажетті тұну бетін (11.3) формула бойынша анықтаймыз.
[pic] (м2) (11.4)
Мөлдірленген сұйықтың массалық мөлшері /кг/ Gм, ал тығыздығы [pic]
болса онда
[pic] яғни [pic] (11.5)
(11.5)- теңдеудегі Gм мәнін (11.4) формулаға қойсақ:
[pic] (11.6)
(11.6) теңдеуін қорытып шығарған кезде тұндырғыштың барлық ауданындағы
сұйық қозғылысының біркелкі еместігі есепке алынған жоқ. Сондықтан,
аппараттағы сұйықтың құйынды қозғалысы және қозғалыссыз қалатын зоналар
болмайды деп қабылданған. Бұл жағдайдың барлығы тұну жылдамдығын азайтады.
Осы себепті инженерлік есептеулерде (11.6) теңдеуі арқылы анықталған тұну
бетін 30-35% - ке көп етіп алу керек, яғни 1,3-1,35 коэффициенттеріне
көбейту керек. Көп қабатты тұндырғыштарды есептегенде жалпы бетті
қабаттарға теңдей етіп бөледі.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Тұндыру процесі дегеніміз не? 2. Ньютона заңының мәні және оның
негізінде тұндыру жылдамдығын анықтау? 3. Бөлшектерді гравитациялық өрісте
тұндыру үшін Лященко әдісі және оның мәні. 4.Тұндыру теориясының жалпы
критериалды теңдеуін қалай анықтайды? суспензии, форма частиц, степень
однородности частиц и вязкость среды. 4. Жартылайүздікті әрекетті
тұндырғыштар. 5. Олардың қолданылу аймағы? 6. Үздіксіз әрекетті
тұндырғыштардың конструкциясы қандай? 7. Олардың кемшіліктері мен
артықшылықтары қандай? 8. Электрлі тұндыру негізделген принцип қандай? 9.
Циклондар және аэроциклондардың жұмыс істеу принципі. 10. Тұндыру
жылдамдығын қалай анықтауға болады?
Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 140-145
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 12. Центрифугалау
Дәріс жоспары.
1. Ортадан тепкіш өрісіндегі сұйық әртекті жүйелерді ажырату.
2. Фруд критерийі.
3. Центрифугалау процесінің жылдамдығын және өнімділігін анықтау.
Негізгі технологиялық есептеулер.

Центрифугалау процесі арнаулы машиналар - центрифугаларда өткізіледі.
Центрифугалардың негізгі бөлігі - тік немесе горизонталь білікте үлкен
жылдамдықпен айналатын барабан болады. Центрифугалар тұндырғыш және сүзгіш
болып бөлінеді.
|[pic] |[pic] |
|Тұндырғыш центрифуга |Сүзгіш центрифуга |

Тұндырғыш центрифугалардың барабанының қабарығасы тұтас болады
Суспензия немесе эмульция барабанның төменгі жағына беріледі де, қатты
бөлшектер немесе үлкен тығыздықты сұйық фаза ортадан тепкіш күш әсерінен
барабан қабырғасына қарай ығысады, ал тығыздығы төмен сұйық фаза аппараттын
өсіне жақын орналасады. Барабанның қабырғасында тұнба қабырғасына қарай
ығысады, ал тығыздығы төмен сұйық фаза аппапараттың өсіне жақын орналасады.
Барабанның қабырғасында тұнба қабаты пайда болып, ал ажыратылатын сұйық
фаза немесе фугат барабанның үстіңгі жағынан шығарылады.
Сүзгіш центрифугалардың барабанының қабырғасы көп тесікті болады
Мұндай барабанның ішкі беті сүзгі матамен қапталады. Ортадан тепкіш күштің
әсерінен қатты бөлшектер матаның бетінде ұсталынып қалады, ал сұйық тұнба
қабаты және мата арқылы барабанның тесіктерінен сыртқа шығарылады.
Тұндырғыш центрифугалардағы эмульсияларды ажырату – сепарация, ал
центрифуга – сепаратор деп аталады.
Тұндырғыш центрифугада суспензияны ажырату – ортадан тепкіш мөлдірлену
(суспензияда қатты бөлшектер өте аз болғанда, мысалы, лак және жағар
майлар) және ортадан тепкіш тұну (суспензияда қатты бөлшектер көп болғанда,
мысалы, көмірдің судағы суспензиясы) болып бөлінеді.
Сүзгіш центрифугаларда суспензияны ортадан тепкіш сүзу деп атайды.
Барабан және оның iшiндегi суспензия (эмульсия) айналғанда болатын
ортадан тепкiш күштiң мәнi:
[pic], Н
мұнда [pic]– барабан және материалдың салмағы, Н; [pic]- барабанның
айналыс жылдамдығы, м/с; [pic]- барабанның 1 минуттағы айналу саны; [pic]-
барабанның iшкi радиусы, м; [pic]- еркiн түсу үдеуi, м/с2; [pic]- деп
қабылданған
Центрифугалардың жұмыс істеу тиімділігі ажырату факторына байланысты
болады, яғни ажырату факторы қаншалықты көп болса, центрифуганың ажырату
қаблеті соншалықты жоғары болады.
[pic]
Центрифуганың ажырату қаблетін сипаттайтын екінші көрсеткіші, оның
өнімділігінің индексі [pic] болып табылады. Ол ажырату факторы Ка мен
барабанның тұну бетінің [pic] көбейтіндісіне тең:
[pic], м2
Жұмыс істеу принциптеріне байланысты центрифугалар төмендегі түрлерге
бөлінеді:
1) мерзімді әрекетті
2) жартылай үздіксіз әрекетті
3) үздіксіз әрекетті.
Ажырату факторына байланысты:
1) егер Ка < 3500 болса қалыпты центрифуга;
2) егер Ка > 3500 аса жоғары центрифуга.
Барабанның орналасуына байланысты:
1) горизонталды
2) көлбеулі
3) тік
Барабанды бекіту тәсіліне байланысты: тік орналасқан және аспалы.
Тұнбаны түсіру тәсілдеріне байланысты: қол күшімен, пышақпен, шнекпен,
ілгерінді кейінді қозғалатын піспекпен, ауырлық немесе гравитациялық күш
әсерімен, ортадан тепкіш күш әсерімен деп жіктеледі.
Мерзiмдi және үздiксiз әрекеттi центрифугаларды айналдыруға жұмсалған
электроқозғалтқыштың қуаты бiр тәсiлмен есептеледi. Бұл жағдайда мерзiмдi
әрекеттi аппараттар суспензиясыз жүктелмей айналдырылады деп есептейдi.
Егер фугат барабанның айналмалы жылдамдығымен [pic]шығарылса, онда
оған жұмсалған қуат төмендегiше анықталады:
[pic] квт
мұнда [pic]- суспензия мөлшерi, кг/с.
Центрифуга подшипниктерiндегi үйкелiске жұмсалған қуат:
[pic] квт
мұнда [pic]– барабан және материалдың жалпы массасы, кг;
[pic]- подшипниктегi үйкелiс коэффициентi;
[pic]- центрифуга бiлiгiнiң диаметрi, м;
[pic]- бiлiктiң бiр минуттағы айналыс саны.
Барабанның ауамен үйкелiсiне жұмсалған қуатты төмендегi эмприкалық
формуламен есептейдi.
[pic] кВт
мұнда [pic]- ауаның тығыздығы, кг/м3;
[pic] - барабанның сыртқы диаметрi, м;
[pic]- барабанның айналу жылдамдығы
Жалпы қуат:
[pic]

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Сүзгіш центрифугалардағы ортадан тепкіш қысымның анықтамасы қандай?
2. Мерзімді әрекетті центрифуганың өнімділігі қалай анықталады? 3.
Өндірісте жұмыс істейтін үздіксіз әрекетті ценртифуганың түрі, жұмыс істеу
принципі және өнімділігі қалай анықталады? 4. Үздіксіз әрекетті тұндырғыш
центрифуганың өнімділігі қалай анықталады? 5. Олардың жұмыс істеу принципі
қандай? 6. Тәрелкелі сепараторлар қандай мақсатта пайдаланылады және қалай
жұмыс істейді? 7. Сепараторлардың өнімділігі қалай анықталады, олардың
артықшылықтары мен кемшіліктері.
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 165-192
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 13. Сүзу
Дәріс жоспары.
1. Сүзу процесінін түрлері. Тұнба пайда болу жолымен сүзу. Знаменский
тендеуі. Сүзу режимдері. Кеуектерді бітеу арқылы жолымен сүзу.
2. Сүзгіштер аппараттардың классификациясы. Фильтр-пресс. Вакуум-
фильтр. Таспалы вакуум-фильтр. Барабанды фильтр. Ортадан тепкіш сүзу.
Процестін жылдамдығы және өнімділігі. Аспалы сүзгіш центрифуга.
Сүзу процесі - қатты бөлшектерді ұстап қалатын, ал сұйықты өткізіп
жіберетін кеуекті бөгеттер жәрдемімен суспензияларды ажырату.
Сусензияларды с ү з г і- деп аталатын апараттарда ажыратылады.
Сүзгілер сүзу бөгеттері арқылы екі бөлікке бөлініп, оның бір бөлігіне
суспензия құйылады. Осы екі бөліктің екі жағындағы қысымдар айырмасының
әсерінен сұйық сүзу бөгеттерінің кеуктерінен өтіп, олардың бетінде қатты
бөлшектер ұсталынып қалады. Сонымен суспензия таза с ү з і н д і және
ылғалды т ұ н б а ғ а ажыратылады. Кейбір кезде қатты бөлшектер сүзу
бөгетінің кеуектерінде ұсталынып, тұнба пайда болмайды. Осындай қасиеттерге
байланысты сүзу процесі екі түрге бөлінеді:
1) Тұнба пайда болу жолымен түсу;
2) Сүзу бөгетінің кеуектерін толтыру (бітеу) арқылы сүзу.
3) Аралық.
Тамақ өнеркәсібінде тұнба пайда болу тәсілі қант заводтарында
қанағаттарылған шырынды, сыра зауыттарында ірікпені, ашықты зауыттарында
ашытқы массаларын сүзуде қолданылады.
Сүзу процесінің қозғаушы күші - қысымдар айырмасы болып табылады. Іс
жузінде сүзу процесі үш түрлі режимде өткізіледі:
1) тұрақты қысымдар айырмасында
2) тұрақты жылдамдықта
3) процес жылдамдығының және қысымдар айырмасының өзгеруінде .
Өндірісте сүзу процесін төмендегі қысымдар айырмасында өткізеді:
1) Суспензияның гидростатикалық қысымы әсерінен [pic] МПа
2) Вакуум әсерінен [pic]МПа
3) Қысылған газ (ауа) әсерінен [pic] МПа
4) Суспензия поршенді немесе ортадан тепкіш насос жәрдемімен берілсе
[pic] МПа
Сүзу процесінің өнімділігі және алынатын сүзіндінің тазалығы,
көбінесе, сүзу бөгеттерінің қасиеттеріне және олардың дұрыс таңдауына
байланысты, Олар мынадай қасиеттерге ие болу керек:
1) кеуектерінің өлшемі тұнбаның бөлшектерін ұстап қалатындай;
2) гидравликалық кедергісі аз;
3) сүзілетін ортаның әсеріне химиялық берікті;
4) механикалық және жылулық беріктіктері жеткілікті болу керек.
Сүзу бөгеттері металды торлардан, мақталы матадан, жүнді матадан,
синтетикалық және керамикалық материалдардан, шынылы мақтадан және т.б.
жасалады. Сонымен бірге сүзгі бөгеті ретінде құм, түйіршік тас, тұнба және
т.б. қабаттары қолданылады. Сүзу бөгеттері құрылысына байланысты иілгіш
және иілмейтін болып бөлінеді.
Сүзу процесінің қарқындылығы және сүзгілердің өнімділігі сүзу
жылдамдығының шамасымен сипатталады – уақыт бірлігінде сүзгі бетінен
алынған сүзінді көлемін көрсетеді.

[pic], (13.1)
мұнда: Vc – сүзіндінің көлемі, м3; Fc – сүзі бөгетінің беті, м2; ( - сүзу
уақыты, с.
Тұнба және сүзі бөгетінің кеуектерінде сүзінді ағынның қозғалысы
Рейнольдстің саның өте төмен мәндерімен сипатталады (Re ( 35), яғни
сүзінді ағыны ламинарлық қозғалыс режимінде өтеді. Сонымен бірге, сүзу
жылдамдығы қысымдар айырмасына тура пропорционал, ал сұйықтың тұтқырлық
кедергісіне кері пропорционал болады, яғни
[pic] (13.2)
[pic]- қысымдар айырмасы, Па; [pic] - суспензияның сұйық фазасының
тұтқырлығы, Па.с;
[pic] - тұнба қабатының кедергісі, м-1; [pic] - сүзу бөгеттерінің
кедергісі, м-1.
(13.1) және (13.2) формуларын теңестіріп, сүзу процесінің негізгі
дифференциалды теңдеуін төмендегіше жазуға болады:
[pic] (13.3)

Сүзгілер жұмыс істеу әрекетіне байланысты мерзімді және үздіксіз
әрекетті болады. Тұнба пайда болатын процестерге мерзімді және үздіксіз
әрекетті, ал сүзгі бөгеттерінің кеуектерін толтыру процесінде тек мерзімді
әрекетті сүзгілер пайдаланылады.
Қысымдар айырмасын қамтамасыз ету тәсіліне байланысты сүзгілер
вакуумда /[pic] МПа/және қысым астында /[pic] МПа/ жұмыс істейтін болып
бөлінеді. Қысым астынды жұмыс істейтін сүзгілердің құрылымының механикалық
беріктігі жоғары болуы қажет болғандықтан вакуумды сүзгілерді пайдалану
тиімділеу. Дегенмен, тұнбаның гидравликалық кедергісі үлкен болса және көп
сығылмайтын тұнба болса, онда қысымдар астында жұмыс істейтін сүзгілерді
пайдалану тиімді болады.
Технологиялық мақсатқа байланысты сүзгілер: супензияларды ажырататын
және өндірістік газдарды тазалайтын болып бөлінеді.
Сүзу бөгеттеріне байланысты сүзгілер: маталы бөгетті, сығылмайтын
дәнді бөгетті (құмды, көмірлі) және қатты бөгетті (металды тор, кеуекті
керамика, т.б.) болып бөлінеді.
Сүзу процесінің өтуіне және сүзгілердің тиімді жұмыс істеуіне
суспензиядағы қатты бөлшектердің ауырлық күші әсерінен тұнуының көп маңызы
бар. Сондықтан, сүзгілер сүзінді қозғалысының және оның ауырлық күшінің
өзара бағыттары бойынша: қарама-қарсы бағытты (бұрыш-180(), бір бағытты
(бұрыш 0() және перпендикуляр бағытты (бұрыш 90() болып бөлінеді.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Сүзу процесінің мәні қандай? 2. Сүзуге арналған аппараттардың жұмысшы
органдары. 3. Сүзу кезінде туатын кедергіні жеңуге кеткен қысым неден пайда
болад? 4. Сүзу процесінің қарқындылығын сипаттайтын шама және сүзу
аппараттарының өнімділігін анықтау формулалары қандай? 5. Сүзу процесі
жүретін режимдер қандай? 6. Процестің жылдамдығын қандай формуламен
анықтауға болады. 7. Сүзу кезінде құрылымдық кеергіні қалай анықтауға
болады? 8. Құрылымдық кедергі неге тең және оның өлшем бірілктері
қандай? 9. Сүзу кезіндегі толық және меншікті кедергілер дегеніміз не? 10.
Толық және меншікті кедергілердің өлшем бірліктері қандай? 11. Көпқабатты
сүзгі арқылы сүзудің мәні мен маңызы. 12.Тұрақты жылдамдық кезінде сүзуді
жүргізу. 13. Осы әдістің артықшылықтары мен кемшіліктері.
Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет - 145-165
бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 14. Механикалық процестер. Ұсақтау.
Дәріс жоспары.
1. Ұсақтаудын міндеті, тәсілдері мен түрлері.
2. Ұсақтаудың физикалы-механикалық негіздері. Ұсақтау теориясының
негізі. Ұсақтауға кететін энергия шығыны.
3. Ұсақтағыштардың жұмыс істеу принципі және конструкциялары: жақты,
білікті, балғалы, шарлы, конусты.
4. Кесу процесі, негізгі заңдылықтары.

Механикалық күштердің әсерімен қатты денелерді бөлу процесі ұсақтау
деп аталады. Ұсақтау процесінде материалдың көлемі сақталады да, оның
бөліктер саны және қоршаған ортамен жанасу беті көбейеді. Ұсақтау процесі
спирт, шарап, сыра, крахмал сірне, қызылша қант, ет, ұн, консерві және т.б.
өнеркәсіптерінде кеңінен қолданылады.
Ұсақталған материал экстракциялау, жылумен өңдеу және т.б.
процестердің өтүін тездетеді және заттардың, жылудың шығындарын азайтады.
Егер ұсақтау кезінде белшектерге белгілі бір пішін беру қажет болмаса,
онда бұл процесс ұсақтау, ал егер ұсақтаумен бірге бөлшектерге белгілі бір
пішін берілсе, оңда мұндай процесс кесу деп аталады.
Ұсақтау қолданылатын күштердің түріне байланысты: қысу, шағу, сындыру,
үйкеу және айыру тәсілдерімен іске асырылады (6.1-сурет). Іс жүзіңде
әртүрлі күштер бір мезгілде қолднылады. Мысалы, қысу және соққылау,
соққылау және үйкеу және т.б. Бөлшектердің өлшеміне (размеріне) және
материаддың механикалық қасиетіне байланысты ұсақтау тәсілін таңдап алады.
Ұсақтаудың тиімділігі ұсақтау дәрежесімен анықталады.
Ұсақтау дәрежесі і материал бөлшектерінің ұсақтауға
дейінгі (D) және ұсақтаудан кейінгі (d) өлшемдерінің қатынасына тең, яғни

[pic] (14.1)

Мұнда D және d - бөлшектердің ұсақтауға дейінгі және ұсақтаудан
кейінгі орташа өлшемдері. Мысалы, шартәрізді бөлшектер үшін - диаметр, куб
тәрізді бөлшектер үшін - қабырғаларының ұзындығы. Егер бөлшектердің пішіні
геометриялық дұрыс болмаса, онда орташа геометриялық өлшем:
[pic]

Мұнда l, b, h - бөлшектің ең үлкен ұзындығы, ені және биіктігі.
Сонымен ұсақтау дәрежесі ұсақтау кезінде материал бөлшегінің өлшемі қанша
есе азайғанын көрсетеді. Ұсақтағыштар мен диірмендердің өнімділігі және
энергия шығындары ұсақтау дәрежесіне байланысты болады.
Ұсақталатын және ұсақталған материалдың ең ірі бөлшектерінің
өлшемдеріне байланысты ұсақтаудың түрлері 14.І- кестеде берілген.
14.І- кесте
|Ұсақтаудың түрлері |Бөлшектердің өлшемдері |Ұсақтау |
| | |дәрежесі |
| |Ұсақтауға дейінгі, |Ұсақтаудан кейін, | |
| |мм |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 |
|Жүқа ұсақтау |10 ( 75(10-3 |75(10-3 ( 1(10-4 |- |
|Коллоидті ұсақтау |10-2 |2 ( 75(10-3 |( 100 |

Ірі, орташа, майда ұсақтайтын машиналарды шартты түрде ұсақтғыштар, ал
жүқа және аса майда ұнтақтайтын машиналарды диірмендер деп бөледі.
Ұсақтау процесі материал бөлшектерінің арасындағы ілінісу күшін
жеңетін сыртқы күштердің әсерінен іске асырылады. Бұл кезде белгілі бір
жұмыс атқарылады. Ұсақтау теориясындағы ең негізгі проблемалардың бірі -
осы атқарылатын жұмыстың шамасын анықтау. Ұсақтауга 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) ұсақтау машиналары жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын
және қоршаған ортаға пайдасыз шығындалатын жылуға жұмсалған жұмыс.
Мұндағы алғашқы екеуі ұсақтаудағы пайдалы жұмсалатын жұмыс болып
табылады.
Ұсақталатын бөлшек көлемінің серпімді деформациясына жұмсалған жұмыс
(АД ) келемнің өзгеруіне пропорционал:

[pic] (14.2)

мұнда [pic]- қатты дене көлем бірлігінің деформациясына жұмсалған
жұмысқа тең пропорционалдық коэффициент; ұсақтағанда [pic]- ұсақталған
бөлшек көлемінің өзгеруі деформацияланған көлем .
Жаңа беттің пайда болуына жұмсалған жұмыс (АБ) оның өзгеруіне
пропорционал:
[pic] (14.3)

мүнда [pic]- пайда болған жаңа беттің бірлігіне жұмсалған жұмысқа тең
пропорционалдық коэффициент; [pic]- жаңадан пайда болган бет.
Ұсақтауға жұмсалған сыртқы күштердің толық жұмысы Ребиндер теңдеуімен
өрнектеледі:

[pic] (14.4)
Ірі материалдарды і-дің аз мәндерінде ұсактағанда жаңа беттер пайда
болуға жұмсалған жұмыстаң аз болуына байланысты оны есепке алмауға болады.
Сонымен бірге, бөлшектің көлемінің өзгеруі оның алғашқы көлеміне
пропорционал, ал көлем бөлшек өлшемінің (D3) үшінші дәрежесіне пропорционал
екендігін есепке алсақ (14.4) -теңдеуді былай жазуға болады:

[pic] (14.5)

мұнда [pic] - пропорционалдық коэффициент.
(14.5)-теңдеу Кик-Кирпичевтің ұсақтау гипотезасын өрнектейді:
Ұсақтауға жұмсалған жұмыс ұсақталатын бөлшектін көлеміне немесе массасына
пропорционал. Бұл кездегі толық жұмыс ұсақтау дәрежесі аз болған, ірі
ұсақтау жағдайына сәйкес анықталады.
Егер материал жоғары үлкен ұсақтау дәрежесімен ұсақталса, онда (14.4)
-теңдеуіндегі көлем деформациясына жұмсалған жұмысты, аз болуына байланысты
есепке алмауға болады. Онда, бөлшек бетінің өзгеруі оның алғашқы бетіне
пропорционал, ал ол бөлшек өлшемінің (D2) квадратына пропорционал болады:
[pic] (14.6)

мұнда [pic]- пропорционалдық коэффициент.
(14.6)-теңдеу Риттингер гипотезасын өрнектейді: Ұсақтауға жұмсалған
жұмыс жаңадан пайда болган 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:

[pic] (14.7)
мұнда [pic]- пропорционалдық коэффициент.
Яғни ұсақтауға жұмсалған жұмыс бөлшектің көлемі мен бетінің
геометриялық орта мәніне пропорционал.
(14.5) - (14.7) - теңдеулері ұсақтауға жұмсалған жұмыстың абсолют
мәнін есептеуге мүмкіндік бермейді, себебі [pic], [pic], [pic]
коэффициенттер белгісіз. Сондықтан бұл теңдеулерді ұсақтау процестерін
салыстыру үшін қолданылады.
Тамақ өнеркәсібінде ұсақталатын материалдардың түрлері өте әртүрлі,
сондықтан оларды ұсақтайтын машиналардың түрлері де әртүрлі. Дегенмен,
машиналар мынадай жалпы талаптарга жауап берулері керек:
1) машиналардың істен шығатың ұсақтағыш элементтерін алмастыру тез
және оңай болу керек;
2) ұсатылған материалдың бөлшектерінің өлшемдері бірдей және
ұсақтағыштың құрылымы ұсақтау дәрежесін мүмкіндігінше тез және оңай
өзгертетін болу керек.
3) құрғақ материалдарды ұсақтағанда шаң аз шығу керек;
4) белгілі дәрежеге дейін ұсақталған материал ұсатқыштан тез шығарылуы
керек;
5) ұсақтағыштың массасы мүмкіндігінше аз болуы керек.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Не үшін және қандай әдістер көмегімен қатты денелерді ұсақтау
жүргізіледі? 2. Ұсақтау дәрежеі дегеніміз не, және ұсақтауға түсетін
бөлшектердің өлшемдері қандай? 3. Ұсақтау процесінің мәні қандай? Кирпичев
және Ребиндер заңңдары қандай? 4. Ұсақтауға жұмсалатын жұмыс қалай
анықталады? Ұсақтағыштарға қандай талаптар қойылады. 5. Ұсақтағыш
машиналарының және ұсақтау әдістерінің жіктелуі. 6. Орташа ұсақтау үшін
пайдаланылатын ұсақтағыштар. 7. Құрылғының жұмыс істеу теориясы, қуат
шығынын және өлшемдерін анықтауға арналған есептеу формулалары. 8. Ірі
ұсақтау үшін пайдаланылатын ұсақтағыштар. 9. Құрылғының жұмыс істеу
теориясын, қуат шығынын және өлшемдерін анықтауға арналған есептеу
формулалары. 10. Майда ұсақтау үшін пайдаланылатын ұсақтағыштар. 11.
Құрылғының жұмыс істеу теориясын, қуат шығынын және өлшемдерін анықтауға
арналған есептеу формулалары.

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет 172-188 бет
4.1.2. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі
процестері және аппараттары. 2 бөлім. Алматы. 1994 ж., 183 бет
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет

Дәріс 15. Механикалық процестер. Сұрыптау. Престеу.
Дәріс жоспары.
1. Сұрыптау процесі. Пішін және өлшемдер бойынша. Сұрыптау
тәсілдерінің сипаттамасы. Електердің түрлері. Сұрыптау машиналардың
түрлері.
2. Престеу. Шикізатты және тамақ өнімдерді қысыммен өңдеу. Гранулдеу.
Пішің беру. Штампілеу. Өнімдерді қысыммен өңдейтін машиналардың эмпирикалық
тәуелділіктері.

Тамақ өнеркәсібінде сусымалы материалдарды өндеуде оларды пішініне
және өлшеміне, газ және сұйық орталарда тұну жылдамдығына, магнитті
қасиеттеріне қарай ажырату қажет болады. Мысалы, сыра қайнату және спирт
өндірісінде астықты алдын-ала басқа заттардан тазартады; ұн тартатын
диірменде ұнды кебектен ажыратады, кейбір кезде сусымалы материалды металды
қоспалардаң ажыратады.
Сусымалы қоспаларды әртүрлі фракцияға ажырату сұрыптау процесі деп
аталады.
Ажыратылатын фракциялардың қасиеттеріне байланысты сусымалы
материалдарды сұрыптаудың мынадай тәсілдері болады:
1) бөлшектердің пішіні және өлшемі (размеріне) бойынша: елек және
триерлерді пайдалану арқылы;
2) тұну жылдамдығы бойынша: газды және сұйық орталарда ажырату;
3) электромагнитті қасиеттері бойынша сепараторларды пайдалану арқылы;
4) электростатикалық және флотация тәсілдерімен ажырату.
Бөлшектерді өлшемі бойынша сұрыптау електер жәрдемімен орындалады.
Тамақ өнеркәсібінде қолданатын електердің екі түрі болады: жүқа болат
табақшасына штампталған тесіктер; метал сымынан немесе нейлон, капрон,
жібек жіптерінен тоқылған торлар.
Тоқылган торлар квадратты немесе тік төртбұрышты пішінді, ал
штампталған тесіктердің пішіндері әртүрлі болады.
|[pic] |[pic] |
|15.1 - сурет. Елек. |15.2-сурет. Електі талдаудың |
|а- тоқылған торлар; б- штампталған |нәтижесі. |
|тесіктердің пішіндері. | |

Електің өткізу қабілеттігі оның пайдалы қимасымен сипатталады:
[pic]
мұнда ( - пайдалы қима; Fт - тордағы тесіктер қималарының ауданы;
F - тордың барлық қимасының ауданы.
Штампталған торлардың пайдалы ауданы 50%-ке, ал тоқылған торлардыкі -
70% -ке дейін болады.
Електер тесіктердің өлшеміне байланысты нөмірленеді. Квадратты тесігі
бар електер, тесік қабырғаларының өлшеміне (миллиметрмен) байланысты
нөмірленеді. Мысалы, №4 және № 0,4 електердің тесіктерінің өлшемдері 4
мм және 0,4 мм болады.
Сусымалы қоспалардың дисперстілігін анықтау үшін електі талдау әдісті
қолданады. Зерттелетің қоспаның мөлшерін тесіктерінің өлшемі біртіндеп
көбейетін електерден өткізіп, електерде қалған қалдықтар мен өткен
материалдарды таразыға тартып өлшейді. Горизонталь оське електің
размерлерін, сол жақтағы тік оське електе калған материалдың массасын
бастапқы өлшендіге процент есебімен, ал оң жақтағы тік оське електен өткен
массалық қосындыларын қоямыз. (15.2- сурет). Алынған нүктелерді қосып,
зерттелген қоспаның дисперсті құрамын сипаттайтын АВС қисық сызығын аламыз.
Сұрыптаудың әртурлі тәсілдері бар. Іс жүзінде бір және көп рет
сұрыптау қолданылады. Көп рет сұрыптаудың үш түрлі тасілі болады: майдадан
іріге, іріден майдаға және құрастырылған.
|[pic] |
|15.3 - сурет. Көп рет сұрыптау тәсімі: а- майдадан іріге қарай; б- іріден |
|майдаға қарай; в- құрастырылған. 1- жүктегіш шанақтар; 2- електер; |
|3-қабылдағыш шанақтар. |

Майдадан іріге қарай сұрыптауда аппараттарды пайдалану оңай, бірақ
тиімділігі аз, себебі кіші тесікті секциялар ірі бөлшектермен бітеліп
қалады. Іріден майдаға қарай сұрыптаудың тиімділігі жоғары, бірақ
қондырғыны пайдалаңу қиындау. Құрастырылған әдісте жоғарыдағы кемшіліктер
кем кездеседі.
Електер жазық, цилиндрлі немесе коңусты болады. Жазық електер
қайтпалы - ілгерімелі немесе дірілді, ал цилиндрлі електер айналмалы
қозғалыс жасайды. 15.4 -суретте тербелмелі және дірілдегіш електер
көрсетілген. Тербелмелі електер бір және көп ярусты болады. Бір ярусты
електе майдадан іріге қарай, ал көп ярустыда іріден майдаға немесе
құрастыралған тәсілде еленеді.
Дірілдегіш електерде 15.4 б -сурет бір және көп ярусты болуы мүмкін.
Мұнда електер дебалансы (3) бар арнайы дірілдеткіш жәрдемімен тербелмелі
қозғалыс жасайды.
|[pic] |[pic] |
|15.4-сурет. Електер: а-тербелмелі: 1-эксцентрик; 2- корпус; 3- тіреуіш; б |
|- дірілдегіш: 1- електің торы; 2- корпус; 3- дебаланс; 4- білік; 5 - |
|серіппе. |

Дірілдегіш електің артықшылықтары: тор тесігінің аз бітелуі;
өнімділігі үлкен; әмбебаптығы, яғни әртүрлі ылғал материалдарды елеу
мүмкіндігі; пайдалануға икемді; энергия шығыны аз.
Цилиндрлі немесе конусты електерді бурат деп атайды. Ұнды елеуге
арналган конусты бураттың тәсімі 15.5-суретте көрсетілген. Конусты
барабанның (3) беті торлы болады. Бұл тесіктердің өлшемі сусымалы
материалдың бағыты бойынша үлкейе береді. Бураттың өнімділігі барабанның
айналу жиілігі көбейген сайын көбейеді. Дегенмен, үлкен жиілікте ортадан
тепкіш күштің әсерінен материал барабанға жабысып, бірге айналуы мүмкін.
|[pic] |[pic] |
|15.5-сурет. Бураттың тәсімі: |15.6-сурет. Барабанды триердің |
|1-қоректендіргіш шнек; 2- қаптама; |тәсімі: 1- ұзын дән; 2- қысқа дән; |
|3-конусты барабан; 4- шнек. |3-шнек; 4- науа. |

Көлденең қимасы бірдей, ал ұзындығы әртүрлі бөлшектерді електерде
ажырату мүмкін емес. Мысалы, бүтін астық дәнін оның жартылай дәндерінен
немесе арам шөп дәндерінен ажырату үшін триерлер (15.6-сурет) қолданылады.
Триердің жұмысшы органы ішкі беті штампталған немесе бұрғыланған үяшықтары
бар барабан немесе дискі болады. Астықтың дәндері барабанның ішіне
салынады. Барабан айналғанда үяшықтар дәнмен толтырылады. Қысқа және арам
шөп дәндері үяшыққа тереңдеу жайғасады. Сондықтан барабан айналғанда ұзын
бүтін дәндер үяшықтардан бұрын барабан ішіне, ал қысқа және арамшөп дәндері
жоғары көтеріліп барабанның бұрылу бұрышы үлкен болғанда барабан ішіне
орналасқан науаға (4) түседіде, шнек (3) арқьлы триерден шығарылады.
Барабанның ең үлкен айналу жиілігін (6.11) - формула сияқты анықталады.
Жұмысшы айналу жиілігін былай қабылдауға болады:
[pic]
мұнда D, R- триер барабанының диаметрі, радиусы.
Дискілі триердің жұмьіс істеу принципі барабанды триердікіндей.
Дискінің ішкі бетіне үяшықтар штампталған болады.
Сәбіз, қызылша, картоп және астық дәндерінің ішінде әртүрлі металды
қоспалар болуы мүмкін. Бұл металды қоспалар ферромагнитті қасиетке және
олар оңдеу машиналарының (ұсатқыш, кескіш, үккіш және т.б.) жұмысшы
бөлшектерінің жұмыстан тез шығуына немесе сынуына септігін тигізеді.
Сондықтан, мұндай зиянды қоспалардан ажырату үшін магнитті сепараторлар
қолданылады. Шикізаттардан ферромагнитті заттарды ажырату үшін оларды
тұрақты магнит немесе электромагнит жанынан жүқа қабатта (100 мм-ден көп
емес) өткізеді.
Тұрақты магниттің көтеру күшін мына формуламен шамалап анықтауға
болады:
[pic], Н
мұнда В - магнитті индукция, Т (тесла);
F - магниттің көлденең қима ауданы, м .

Тұрақты магнитті сепаратор (15.7-сурет) сусымалы материал өтетін
науаға (2) 3-5° көлбеу бұрышпен орнатылған тақа тәрізді тұрақты магниттен
(1) құралады. Материал қабатының қалыңдығы ысырмамен (3) реттеледі.
Магнитпен ұсталған металды қоспалар мерзімді алынып тұрады.
|[pic] |[pic] |
|15.7 - сурет. Тұрақты магнитті |15. 8 -сурет. Электромагнитті |
|сепаратор: 1- тұрақты магнит; |сепаратор: 1- полюстер; 2- ось; |
|2-науа; 3- ысырма. |3-барабан; 4- науа; 5- қабылдағыш |

Электромагнитті сепараторларда (15.7-сурет) тұрақты токпен
қоректенетін электромагниттер орнатылады. Мұндай сепараторлардың көтеру
күші тұрақты магнитке қараганда көп болғандықтан кеңірек қолданылады.
Аппаратқа қозғалмайтын магнитті жүйе (полюстер) ор-натылады да, оның
сыртында латуннан жасалған барабан (3) ось бойынша айналады. Материал
барабанға науа (4) арқьлы беріледі. Ортадан тепкіш күш әсерінен материал
лақтырылып тасталады, ал ферромагнитті; қоспалар магниттен барабан бетінде
ұсталынып қалады. Барабан айналғанда ұсталған қоспалар магнит өрісінен
шығып, қабылдағышқа (5) түседі.
Материалдарды қысыммен өңдеу - престеу.
Тамақ өнеркәсібінде ең жиі қолданылатын механикалық процестердің бірі
престеу болады. Бұл кезде арнаулы механикалық құрылғылар - престер
жәрдемімен материалдарға сыртқы қысым әсер етеді. Престеу мынадай
мақсаттарды көздейді:
1) қатты денеден сұйықты ажырату;
2) пластикалық материалдарды қалыптау (формалау);
3) сусымалы материалдарды нығыздау;
4) материалдарды тесіктердең сығып шығарып, қажетті пішінді өнім алу
(экструзия).
Қатты денелерден сұйықты сығып шығару екі мақсатты көздеуі мүм-кін:
біріншіден сұйық бағалы компонент ретінде (шырын, өсімдік майлары, және
т.б.) қатты денеден ажыратылып алынады; екіншіден сұйық бағасыз компонент
ретінде (ірімшіктен) ажыратылады. Бұл кезде біртекті сұйық және біртекті
нығыздалған қалдық (брикет пішінді) алынады.
Пластикалық материалдарды қалыптау және штамптау, нан пісіру, макарон
және кәмпит өндірістерінде қолданады. Бұл процестерге экструзияда жатады.
Экструзия процесінде материалдар белгілі бір температурада тесіктерден
сығылып шығарылады да, қажетті пішінді: қабылдайды.
Сусымалы материалдарды нығыздау, престеу немесе брикеттеу арқылы
орындалып, қызылша, қант заводтарында қызылшалы қыспақтарды алуда
қолданады.
Сұйықты сығып алу процесіне мына негізгі факторлар әсер етеді: қысым
шамасы; материалдың құрамы мен қасиеттері, әсіресе оның беріктігі мен
кеуектілігі; материалдың өлшемдері; престеу уақыты; процестің термиялық
жағдайы; пресстелетін қабаттың қалыңдығы.
Жалпы жағдайда қысым өскен сайын престеу тиімділігі артады. Дегенмен,
өндірістің технологиялық ерекшеліктерімен қысымның шамасы шектеледі.
Сұйықты сыгып алу процесінің күрделілігіне байланысты қажетті қысым шамасын
есептеп анықтайтын тиянақты формула жоқ. Дегенмен, кейбір ізденістер бар.
Мысалы, өсімдік майын сығып алуда мына эмпирикалық формуланы пайдалануға
болады:
[pic]
мұнда W - шыққан май мөлшері, %; С - материалдың түріне байланысты
константа; W0 - материалдағы майдың бастапқы мөлшері, %; р - сығып
алудағы қысым шамасы, Па; ( - сығып алу уақыты; (- майдың кинематикалық
тұтқырлығы, м2/с; а - майдың түріне байланысты дәреже көрсеткіш.
Сығып алынатын сұйық сығу процесінде көлденең қимасы өзгеріп тұратын
капиллярлардың күрделі жүйесі бойынша сүзу процесіндегі ұзақ жол жүрүі
керек. Сондықтан, капиллярлар арқылы ағатын сұйық мөлшерін Пуазейль
теңдеуі арқылы анықтауға болады:
[pic]
мүнда (р - капиллярдағы қысымдар айырмасы; Па; d - капилляр диаметрі,
м; ( - сұйықтың динамикалық тұтқырлығы, Па·с; l - капилляр ұзындығы, м.
Бұл теңдеуге байланысты сығылып шығатын сұйықтың мөлшері қысымдар
айырмасы және капилляр өлшеміне тура пропорционал, ал сұйықтың тұтқырлығына
және капилляр ұзындығына кері пропорционал. Демек, сұйықтың толық сығылып
шығуы үшін қысымды көбейтіп, тұтқырлықты азайту керек.
Дегенмен, қысым шектен тыс көбейгенде капиллярлардың қимасы тарылады,
яғни престің өнімділігі азаяды. Сондықтан, тиімді қысым ша-масы материалдың
структуралы-механикалық қасиетін, алынатын сұйықтың мөлшері мен сапасын
есепке алып, тәжірибелік жолмен анықталады.
Сұйықтың толық шығуын қамтамасыз ету үшін материал кейбір кезде алдын-
ала ұсақталады және термиялық, электрлік әдіспен өңделеді. Сұйықтың
тұтқырлығын азайту үшін материалды технологиялық жағдай көтере алатын
температураға дейін ысытады.
Пластикалық тұтқырлы материалға жататын өнімдер қалыпталады және
штампталады.
Мұндай өнімдер белгілі бір шекке дейін ғана серпімді деформацияланады.
Бұл шектен өткен соң олар кері қайтпайтындай деформацияланады және тұтқыр
сұйық сияқты ағады. Мұндай тұтқыр денелердің ағысы Бингам заңына
бағынады.
Пластикалық тұтқыр денелерге релаксация құбылысы тән болады.
Релаксация (сорып алу) деп, тұрақты, белгілі деформацияда денедегі
кернеудің азаюын айтады. Релаксация уақыт бойынша, ягни белгілі мерзімде
өтеді. Релаксация мерзімі деп, тұрақты деформацияда кернеудің е (е -
натураль логарифмнің негізі) есе азаю уақытын айтады.
Осыған байланысты қалыптау, штамптау уақыты релаксация мер-зімінен аз
болмау керек. Тек осындай жағдайда процесс аяқталды деп есептеуге болады.
Қамыр тәрізді материалдарды штамптауда, олардың бетіне сурет салуда
кернеудің қажетті мәнін мына формуламен анықтауға болады:
[pic]
мұнда (қал - қалдық деформация;
( - штамптау уақыты,с;
( - тұтқырлық, Па·с.
Қалдық деформация мәні:
[pic]
мұнда ( - штампталған суреттің калыңдығы, м; h - штампталатын заттың
бастапқы қалыңдыгы, м.
(-дің мәні тәжірибе арқылы анықталады; кәмпитті бидай қамырының
түрлері үшін ( = 1,26 ( 9,9 Па·с.
Престеу процесінің тиімділігін сипаттайтын жалпы параметр нығыздау
коэффициенті болып табылады:
[pic]
мұнда Vб - материалдың бастапқы көлемі, м3; Vс - престеуден кейінгі
материалдың көлемі, м3.
Престеу процесін есептеуде престеу коэффициентін қолданады:

[pic]
( - ның мәні 3 тен 20-ның аралығында, ал КП = 60 ( 95%. Бұл
коэффициенттердің мәні престелетін материалдынң қасиетіне байланысты.
Барлык престеу процесін талдағанында Фурьенің модификациялық үқсастық санын
пайдаланады:

[pic]
мұнда Foп - престеудегі Фурье ұқсастық саны; с - престеу тұрақтылығы, м/с;
h - престелетін қабаттың қалыңдығы, м. Әр өнімнің престеу тұрақтылығы
тәжірибелік тәсілмен анықталады.
Престеуге жұмсалған жұмыс:
[pic]
мұнда АП - пресстеу жұмысы, Дж; F - престелетін материалдың (матрицаның)
көлденең қимасының ауданы, м ; р - престеу қысымы, Па; Һ0, Һс - материалдың
(брикеттің) бастапқы және соңгы биіктігі, м.
Жұмыс істеу әрекетіне байланысты престер мерзімді және үздіксіз
әрекетті, ал жұмысшы қысымды алу тәсіліне байланысты механикалық,
пневматикалық және гидравликалық болады. Өнеркәсіпте үздіксіз әрекетті
шнекті және білікті престер және мерзімді әрекетті пневматикалық престер
жиі қолданылады.
Қалыпталатын материалдардың физикалық қасиеттерінің әртүрлігіне
байланысты қалыптайтын машиналардың үш түрі болады: айдамалы, жаятын және
штамптайтын.
Брикеттеу машиналары - шақпақ қант және жем өндіруде кеңінен
қолданылады. Алынған брикеттер қатты және уатылмайтын болуы үшін,
материалдар ылғал күйінде немесе оларға байланыстырғыш сұйықтар (өсімдік
майы және т.б.) қосып престейді.
Сусымалы және пластикалық массаларды араластыру үшін қолданылатын
аппараттар әртүрлі. Жұмыс істеу әрекетіне байланысты мерзімді және үздіксіз
әрекетті. Айналу жиілігіне байланысты жай жүргіш және тез жүргіш.
Құрылымдарының (конструкция) түріне байланысты қалақты, барабанды, шнекті,
ортадан тепкіш және соққылы болады.
Пластикалық массаны араластыратын аппараттар әртүрлі ингредиенттердің
(су, ұн, ашытқы, қант, туз, май және т.б.) біркелкі қоспасын ғана алып
қоймай, сонымен бірге оны езеді, ауамен қанықтырады, оған белгілі
механикалық қасиет береді. Мұндай аппараттар мерзімді және үздіксіз
әрекетті болады.
Аппарат түрін таңдап алу араластырылатын материалдың қасиетімен
анықталады. Пластикалық масса , арпа қамыры, айналатын араластырғышы бар
аппаратта араластыру мүмкін. Эластикалық - серпімді массаны жоғары сортты
ұннан жасалған бидай қамырын араластыру үшін күрделі траекториямен
қозғалатын араластырғыштар қажет. Мұндай қамырды араластыру үшін кейбір
кезде бір-біріне қарама-қарсы горизонталь осьте әртүрлі жылдамдықта
айналатын екі араластырғыш органдар қолдануы мүмкін.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Елеу мәні. 2. Електер, олардың сипаттамалары және оларды дайындау
әдістері? 3. Електік анализ теориясының негіздері қандай? 4. Електердің ПӘК
және електердің анализдерінің нәтижелері графиктік және математикалық түрде
қалай көрсетіледі? 5. Елеуге арналған машиналар қандай белгілеріне
байланысты жіктелінеді? 6. Престеу процесі дегеніміз не? 7. Материалдарды
қысыммен өңдеудің мақсаты не? 8. Материалдарды қысыммен өңдеу теориясының
негіздерін қалай жазуға болады? 9. Тамақ өнімдерін қысыммен өңдеуге арналға
машиналардың жіктелуі? 10. Кеңінен тараған престердің құрылымын сипаттап
беріңіздер? 11. Тамақ өнімдерің қысыммен өңдейтің машиналардың жіктелуі.
12. Ең жиі қолданатың престердің құрылғысың және олардың өнімділігін
анықтау.

Ұсынылатын әдебиет:
4.1.3. Ә. Ақбердиев Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары
/оқулық/, Алматы. 1997 ж., 207 бет - 189 - 203 бет

14. Лабораториялық сабақтар тақырыптары және олардың қысқыша мазмұны

Әр лабораториялық сабақтың дайындалуын тақырыптың негізгі ережелерінің
қайталауынан бастау қажет және бақылау сұрақтарына жауап беру керек.
Оқулықпен жұмыс істеу кезінде қарастырыл отырған тақырып бойынша
есептерді шешу қажет. Есептерді өз бетімен шешу керек, себебі осы кезде
алған теориялық білімдері жақсы меңгеріледі және бекітіледі.
Барлық талап етілген есептерді өз бетімен шығару, одан кейін
оқулықтарда және оқу әдістемелік нұсқауларында шығарылып көрсетілген
есептерге талдау жасау өте пайдалы
Типтік есептерді біз аудиториялық лабораториялық сабақтарда шешеміз.
Үй тапсырмаларын орындау кезінде туындаған сұрақтарға студенттердің оқытушы
қол астындағы өздік жұмысы (ОСӨЖ) кезінде жауап беремін.
Қарастырылатын материалдарды толық меңгеру үшін әр тақырып бойынша
қысқаша конспект жасау керек, оған негізгі анықтамаларды, барлық
формулаларды және олардың ішіндегі шамалардың физикалық мәнін талдау
жасай отырып жазу керек.
Әр тақырыптар бойынша есептердің шешімдерін және барлық жазбаларды
лабораториялық сабақтарға арналған жеке дәптерге жазу керек.
Өздеріңіздің өз бетімен дайындалған материалдарыңыз одан әрі емтихан
алдындағы пәнді қайталау кезінде үлкен көмекші құрал болып табылады,
сонымен қатар іс жүзінде анықтама ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Тақырып 1: Қаптама құбырлы жылу алмастырғыштағы жылу беру процесін
зерттеу.
Жұмыстың мақсаты
1. Жылу алмасу процесінің негіздерін оқып үйрену.
2. Сынақ нәтижелері бойынша жылу беру коэффициенттерің анықтау және
оларды салыстыру.
3. Жылу тасымалдағыштың қозғалыс режимін анықтау.

Сынаудың өткізу әдістемесі
Қойылған талаптарға жету үшін аппаратта әртүрлі сұйықтың мөлшерлермен
үш сынақ өткізу керек. Сынақ алдында аппаратты қосуға дайындайды: аппаратқа
суық суды беру үшін вентильды 10 ашады (ең көп мөлшерде). Сосын конденсатты
ажырататың құбырдағы вентильды 14 ашады. (Вентиль 15 осы уақытта жабылу
туру керек). Аппаратқа бу (ыстық су) беру үшін вентильды 2 ашады. Будың
мөлшері, аппараттағы сұйықты 50(80 (С ысыту үшін, жеткілікті болу керек.
Осыдан кейін вентильды 17 ашады.
Осы кезден аппараттағы шыға берісінде судың температурасы көтеріле
бастайды. Біраз уақыт өткен кейін, аппараттың корпусы және құбырлары
ысытылып болғаннан кейін, шығатың сұйықтың температурасы түрақты болады (бу
қысымның түрақты және судың түрақты мөлшер кезінде).
Аппараттың шыға берісінде судың түрақты температурасы орнатылған
кездесынақ басталады. Осы уақыттан бастап, мөлшер өлшегіштін нольдік
көрсеткішін жазып алады, конденсат мөлшерін анықтайтын ыдыста вентильды
жабады.
Сынақ кезінде әр 3(5 минут сайың келесі көрсеткіштер тіркеледі:
- аппаратқа берілетін суық судың температурасы t2б;
- аппараттаң шығатың ысытылған судың температурасы t2c;
- судың мөлшер өлшегіш көрсеткіштері N;
- ысытатың будың қысымы рн бу құбырында орнатылған манометр арқылы;
- өлшегіш ыдыстағы конденсаттың мөлшері бойынша ысытатың будың
мөлшерін D;
конденсаттың температурасы (конд.термометр арқылы;
- аппараттағы қысым айырмасын (p су бойынша дифманометр арқылы.
Аппаратты сынау уақыты 20(30 минут. Содан кейін аппараттың тағы екі
сынағын өткізеді, бірақ берілетің судың мөлшерін екі және үш есе азайтып.
Сынақ кезінде алынған мәліметтерді сынақ хаттамасына №1 жазады.
Сынақты өткізіл болған сон аппаратты тоқтатады: біріншіден ысытатың
буды (суды) беретің вентильды жабады, сосын суық суды беретің вентильды
жабады және конденсатты өлшегіш ыдыстан ағызып алады.

Сынақ нәтижелерін өңдеу

Жылу өту коэффициентің (5) формула арқылы анықтау үшін алдын ала (1
және (2 жылу беру коэффициентерің анықтайды. Жылу беру коэффициентің (1
(3.1 – бөлім) формула арқылы есептейді. Жылу беру коэффициенті (2
критериалдық тендеуден анықталады. Оны тандау үшін алдын ала аппараттағы
судың қозғалыс режимің Рейнольдс саны арқылы белгілейді. Судың орташа
температурасы бойынша ((, с, (, (, () табады. Судың орташа температурасы
былай анықталады:

[pic]
Мөлшер тендеуінен судың қозғалыс жылдамдығың анықтайды:

[pic]
Мұндағы: [pic]- судың мөлшері.

Су ағынның көлденен қима ауданы

[pic]
мұнда: n( - бір жолдағы құбырлардың саны.

Судың қозғалыс режиміне байланысты критериалдық тендеуіді таңдайды.
Прандть критерийің (11) формула бойынша есептейді. Тандаған критериалдық
тендеу бойынша Нуссельт саның есептейді және жылу беру коэффициентің (2
анықтайды
[pic]
Анықталған жылу беру коэффициентері бойынша жылу өту коэффициентті К
табады. Одан кейін жазық қабырға үшін жылу өту коэффициентін есептейді
[pic].
Тексеру сұрақтары
1. Жылу алмасу процестерінің қозғаушы күші не болып табылады?
2. Жылу тарату тәсілдері қандай болады?
3. Жылу беру коэффициентінің шамасы жылу алмасу процесіне қалай әсер
етеді?
4. Жылу беру коэффициентінің шамасына қандай факторлар әсер етеді?
5. Жылу беру коэффициентінің шамасың жоғарлату үшін қандай әрекеттер
жасау керек?
6. Жылу өту коэффициентінің шамасы жылу алмасу процесінің
көрсеткіштеріне қалай әсер етеді?
7. Жылу өту коэффициентінің шамасың жоғарлату үшін қандай әрекеттер
жасау керек?
8. Орташа температуралық тегеуірін жылу алмасу процесінің
көрсеткіштеріне қалай әсер етеді?
9. Жылу өту тендеуінің іс жүзінде колдану?
10. Жылу процестердегі ұқсастық сандардың мәні неде?

Тақырып 2: Вакуум буландыру аппаратын сынау
Жұмыстың мақсаты
1. Буландыруға қәжетті ысытатын будын меншікті мөлшерің тәжірибе
бойынша анықтау.
2. Ысыту периодтын және буландыру период үшін жылу өту
коэффициенттерің анықтау.
Сынаудың өткізу әдістемесі

Сынақ алдында қондырғыны жүмысқа дайындайды:
1. Өлшегіш бакқа тұзды ертіндіні (немесе суды) 50 л мөлшерінде құйяды;
2. Вентильдар 13 және14 ашық болғанда ертіндінің 40 л өлшегіш бактан
ысытқыш арқылы вакуум-аппаратқа беріледі (жұмыс ертіндіні алдын ала
ысытылмай жүргізіледі). Құйылған ертіндінің мөлшерің өлшегіштің арнайы
суөлшегіш шынысы арқылы анықтайды;
3. ертіндінің бастапқы температурасың термометр 12 бойынша белгілейді;
4. вакуум-насосты қосады;
5. конденсаторға суытатың суды береді (вентиль 7);
6. вентиль 15 ашылады да аппарат конденсатормен және вакуум-насоспен
қосылады, аппаратта вакуум орнатылады. Вакуумнын шамасы вауумметр арқылы
анықталады.
7. Вакуумметрдің көрсеткіші бойынша аппараттағы қысым есептеледі р':
р' = B - pвак
(2.1)
мұнда: В – барометрлік қысым;
рвак – аппараттағы вакуум.
8. Аппараттағы ертіндінің орташа қабатына қысым р' жоғары болады
ертіндіні өз бағанасы қысым әсерінен:
р = р' + (р
(2.2)
мұнда: (р- ертінді бағанасынын орташа қабатына гидростатикалық қысым
(р = (·Н/2
(2.3)
мұнда: ( - тығыздық, кг/м3;
Н – аппараттағы ертінді баганасынын биіктігі, м.
9. Анықталған қысым р бойынша кестеден ертіндінің (немесе судың)
орташа қабатының бастапқы қайнау температурасың [pic]анықталады.
Өткізілген дайындықтан кейін қондырғынын сынағы басталады.
1. Аппараттың ысытатын камерасына вентиль 16 ашылған күйінде ысытатын
бу беріледі. Осы мезгілден сынақ басталады - ертіндінің ысыту периоды.
Уақыт белгіленеді. Конденсациялық горшоктан ауа шығарылады.
2. Сынақ басталғаннан кейін (ысытатын бу берілгеннен кейін) 5 минут
сайын келесі өлшеудер жасалады:
а) ертіндінің температурасы t;
б) ысытатын будын қысымы рыс;
в) аппараттағы вакуум рвак;
г) өлшегіштегі ысытатын будын мөлшрін D.
3. Ертінді есептелген қайнау температураға [pic] жеткен мезгілді
буландыру периодтын басталуы деп есептеледі – осы уақыт белгіленеді және 2
пунктта көрсетілген шамаларды өлшейді.
4. Ертінді қайнай бастаған сәттен 10 минут сайын жоғарыда көрсетілген
шамаларды өлшейді.
Сынақтын өткізу уақыты – 1,5(2 сағат.
Сынақтан алынған барлық мәліметтерді хаттамаға енгізеді.

Сынақ нәтижелерің өндеу және есептеу әдістемесі
Есептеуді өткізу үшін ысытатын будын қысымынын және температурасынын
орташа мәндерің, аппараттағы вакуумнын және конденсат мөлшерінің жалпы
мәндерің қолданады. Оларды жеке ысыту периоды және буландыру периоды үшін
сынақ хаттамасынан алады.
Буландыруға шығындалған ысытатын будын меншікті мөлшерін келесі
формула бойынша анықтайды:
[pic]
(2.4)
Буландырылған судын мөлшері:

[pic] (2.5)
Буландыруға шығындалған ысытатын будын мөлшері (Dбул) буландыру
периодында пайда болған конденсаттың мөлшеріне тең.
Жылу өту коэффициенті ертіндіні ысыту периоды үшін келесі формула
бойынша анықталады:
[pic] (2.6)
Ертіндіні қайнау температураға дейін ысыту үшін шығындалған жылу
мөлшері:
[pic] (2.7)
Ертіндіні ысыту периодының ұзақтығы (ыс сынақтың басталуынан ертінді
қайнау температураға дейін жеткен уақытына сәйкес болады.
Ысыту периодындағы орташа температуралық тегеуірің былай анықталады:
егер [pic], онда [pic] ; (2.8)

егер [pic] , онда [pic], (2.9)
2.1-суретте процес кезіндегі жылу тасымалдағыштардың
температураларының өзгеруі графигі көрсетілген:
[pic]
2.1-сурет. Буландыру процесі кезіндегі жылу тасымалдағыштардың
температураларының өзгеруі графигі.
(мұнда (tб ( (tү; (tм ( (tк; (tвып ( (tбул; [pic] ( [pic]; [pic] ( [pic];
(под ( (ыс; (вып ( (бул)

(tү = [pic] – tбас
(2.10)
(tк = [pic]– [pic]
(2.11)

Буландыру периоды үшін жылу өту коэффициентің төмендегі формуламен
есептеледі:
[pic] (2.12)
Буландыруға жұмсалған жылу мөлшері:
[pic] (2.13)
мұнда: r –ысытатын будын меншікті конденсациялану жылуы, Дж/кг; оны
кестеден буландыру периодіндеғі аппараттағы орташа қысым р( бойынша
анықтайды.
Буландыру периодінің ұзақтығы (бул ертінді қайнап бастағаннан сынақтың
соңына дейінгі уақытқа сәйкес келеді.
Буландыру периодындағы жылутасымалдағыштардың температуралар айырмасы:
[pic]
(2.14)
Тексеру сұрақтары
1. Вакуум-буландыру қондырғы қандай негізгі элементтерден түрады?
2. Вакуумдағы буландыру процесінің артықшылықтары неде?
3. Вакуум-аппаратта белгілі вакуумда судың қайнау температурасы қалай
анықталады?

Тақырып 3: Тамақ өнімдердің конвективті кептіру процесің зерттеу
Жұмыстың мақсаты

1. Кесек материалдарды конвективті кептурі процесін зерттеу.
2. Сынақ нәтижелері бойынша кептіру және кептіру жылдамдығынын
қисықтарын турғызу.
3. Турғызылған қисықтар бойынша кептіру процесінің периодтарың талдау.
Сынаудың өткізу әдістемесі

Кептіру объекті – кесек өнім (нан).
Сынау алдында үлгілерді дайындалады: нан кесектерінің қалындығы 7-10
мм кесіп дайындайды. Осы үлгілерден екі бюксаға (бюксалардын массасын алдын
ала анықтайды) сынамаларды алады (массасы 4-5 г) бастапқы ылғалдылығын
анықтау үшін. Бюксаларды сынамалармен бірге өлшейді де 40 минутқа
кептіргіш шкафқа орналастырады. Шкафтағы температура термореттегіш
жәрдемімен 130(С деңгейінде үсталады. Содан кейін бюксаларды шкафтан алады
да қайтадан өлшейді. Бюксаларды өлшеу нәтижелерін №1-хаттамаға жазады.
Қондырғыны сынаққа дайындайды: біріншіден желдеткішті қосады, содан
кейін калориферді, қәжетті ауанын мөлшерін орнатады, бақылау және
автоматикалық реттеу жүйесін қосады. Жұмысшы камерада белгілі температура
және ауанын ылғалдылығы орныққан кезде, яғни қалыптасқан режим қамтамасыз
етілсе, онда қондырғы сынауға дайын деп есептеледі.
Дайындалған үлгіні техникалық таразымен өлшейді ылғалды материалдын
массасын G1 анықтау үшін. Кесек материалдын үлгісін таразынын тягасына іліп
жұмысшы камераға орнатады. Үлгі ауа ағынына параллель және тік орналасу
керек. Материал кептіргішке орналасқан мезгілден кептіру процестін басталуы
болып есептеледі (сынаудын басталу уақытын №2-хаттамаға тіркейді).
Үлгінін массасын төмендеуімен бір уақытта сынақ кезінде психрометрмен
ауанын калорифер алдындағы tс және t'м, кептіргіш камера алдындағы tс1 және
t'м1 және кептіргіш камерадан кейін tс2 , t'м2 температураларын өлшейді.
Сынақ кезінде жұмысшы камерада ауанын қозғалыс жылдамдығын өлшейді.
Материал үлгінін массасы төмендеуі тоқтағанша сынақ жүргізіледі.
Сынақтардын барлық нәтижелерін №2-хаттамаға жазады.
Сынақ аяқталғаннан кейін үлгіні кептіргіштен шығарады, сонғы
ылғалдылықты анықтау үшін сынаманы алады, калориферді, желдеткіш пен
бақылау және реттеу жүйені электржүйеден ажыратады.

Сынақ нәтижелерін өндеу
Материалдын бастапқы ылғалдығын анықтау. Осы параметрді әр қайсы
бюксадағы үлгілер үшін N1-хаттамадан алынған нәтижелері бойынша анықтайды
(%):
[pic],
мұнда: gы- үлгідегі ылғалдылықтын массасы, г;
g2- кептіруден кейінгі үлгінін массасы, г.
Әр қайсы үлгінін ылғалдылығы бойынша материалдын орташа ылғалдылығын
анықтауға болады (%):
[pic]
Үлгінін құрғақ массасын анықтау. Бұл параметрді (г) осы формула
бойынша есептейді:
[pic],
мұнда: G1- ылғалды материалдын бастапқы массасы, г.
Кептіру процесіндегі материалдын ылғалдығын анықтау.
Ылғалдылықты әр қайсы өлшеу үшін анықтайды формула бойынша
[pic]
Ол үшін №2-хаттаманын және есептеулерінін нәтижелері бойынша
уақыттын әр қайсы мезгіл үшін алдын ала үлгінін массасын анықтайды:
[pic],
мұнда: Gn- осы мезгілдегі үлгінін массасы, г;
Gn-1- алдындағы өлшеудін үлгінін массасы, г;
(G1- өлшеу арасындағы массанын төмендеуі, г.
Үлгідегі ылғал массасы
[pic]
Кептіру қисығын турғызу. №2-хаттама берілгендері бойынша миллиметрлік
қағазда кептіру қисығын (материал ылғалдылығынын және уақыт арасындағы
тәуелділік) турғызады.
Абсциссалар осі бойынша сынау уақытын ( алады (сағ.), ординаталар осі
бойынша – материалдын ылғалдылығын Wk (%).
Тәжірибелік нуктелерді сызықпен қосады - бүл кептіру қисығы болады.
Кептіру қисығында нүкте болады – ол процесті екіге бөледі: жылдамдықтын
түрақты периоды және жылдамдықтын төмендеуі периоды.
Кептіру жылдамдығынын қисығы. Оны кептіру қисығынын графикалық
дифференциалдау әдісімен турғызады. Кептіру қисығында бірнеше нүкте
белгілеп алады (10(15). Осы нүктелер үшін кептіру жылдамдығы анықталады. Әр
қайсы нүктеге жанамалы сызықты өткізеді. Мысалы: 5-ші нүкте үшін tg(5=a/b
(мұнда а – ординаталар осіндегі кесіндінің ұзындығы, b - абсциссалар
осіндегі кесіндінің ұзындығы).
Осылай табылған жанамалардын енкею бұрышынын тангенстері барлық
нүктелер үшін %/сағ өлшем бірліктері бар және уақыт бірлігінде материал
ылғалдылығынын өзгеруін көрсетеді (dWk/d(), яғни осы нүктелердегі кептіру
жылдамдықтарына белгілі ылғалдылықта сәйкес келеді.
Тұзу сызықта орналасқан 1,2,3 нүктелер үшін енкею бұрышынын
тангенстері бірдей. Бүл нүктелер кептіру жылдамдығынын тұрақты периодында
жатыр деген сөз. Келесі нүктелер үшін тангенстері азаяды, сондықтан кептіру
процесінің жылдамдығы төмендейді. Кептіру жылдамдығынын мәндерін №3-
хаттамаға жазады.
№3-хаттамадан алынған мәліметтер бойынша миллиметрлік қағазда кептіру
жылдамдығынын қисығын турғызады dWk/d(=f(Wk). Ординаталар осі бойынша
кептіру жылдамдығын алады ((/сағ), абсциссалар осі бойынша материалдын
ылғалдылығын алады ((). Осы графикте де шекаралық нүктені және оған сәйкес
ылғалдылықпен екі кептіру периодын белгілейді.
Кептіру режимін анықтау. Психрометрдін көрсеткіштері, орташа мәндер tc
және №2-хаттама бойынша калорифер алдындағы, жұмысшы камера алдындағы және
одан кейінгі ауа үшін психрометрлік айырмашылықты анықтайды [pic]
Анықталған ( мәндері бойынша калорифер алдындағы ауанын салыстырма
ылғалдылығын (0, жұмысшы камера алдындағы (1 және жұмысшы камерадан кейін
(2 анықтайды.
Тексеру сұрақтары
1. Конвективті кептірудің сипаттамасын берініз.
2. Кептіру қисығы қалай турғызылады?
3. Кептіру жылдамдығынын қисығы қалай турғызылады?
4. Графикалық дифференциалдау әдісі қалай жүргізіледі?
5. Кептіру және кептіру жылдамдығынын қисықтарынын талдауын берініз.

Тақырып 4: Қалақшалы араластырғышты сынау
Жұмыстың мақсаты
1. Араластырғыштың әртүрлі айналу жиілігінде тұтынатын қуатты анықтау.
2. Жұмысшы мүшенің айналу санына тәуелді тұтынатын энергияның мөлшерің
талдауын жүргізу.
Сынаудың өткізу әдістемесі
Сынақ алдында қондырғының және сұйықтың негізгі параметрлермен танысу
керек: ыдыстың диаметрі D, сұйық қабатының биіктігі Н, сұйықтың тығыздығы
(, сұйықтың температурасы t, тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті (,
қалақшалардың айналу шенберінің диаметрі d, қалақшаның ені b, қалақшалардың
саны x.
Қалақшалы араластырғыштың сынағы бықылау-өлшеу аппаратураның
(тахогенераторді және өзі жазатың ваттметрді) тексеруінен басталады. Содан
кейін араластырғыштың бос күйіндегі, жұмысшы мүшенің белгілі айналу
жиілігінде, тұтынатың қуатың анықтайды. Араластырғыштың әртүрлі айналу
жиілігінде бес сынақ өткізу керек.
Сынақ нәтижелерін өндеу
Араластыру процесі үшін Euм және Reм мәндерін келесі формулалар
бойынша анықтайды
[pic] ; [pic]
мұндағы : ( - араластыратын сұйықтың тығыздығы, кг/м3;
d - араластырғыштың диаметрі, м
( - тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті, Па·с
Есептелінген EuM және RеM арқылы lgRеM және lgЕuM тәуелділік графигі
салынады және теңдеудегі тұрақты А және m шамалары анықталады.

lgEuM= lgA + m·lg ReM
m – дәреже көрсеткіші алынған түзуге көлбеу тангенс бұрышы ретінде
анықталады (tg( = ab/bc).
Тұрақты А түзудің ордината өсін, қиған кезіндегі пайда болған кесінді
түрінде немесе төмендегі теңдеумен анықталады.

lgA = lgEuM - m·lgReM
Осындай үш анықтау істеу керек және олардан коэффициенттердің орташа
мәнің алады.

[pic]
1-сурет. lgEuM = f (lgReM) тәуелділіктің графигі

Араластырғыш білігіндегі қуат

Nб=N1·(э.қ.· (бер,
мұнда: N1- ваттметр бойынша анықталатын қуат;
(э.қ.- электрқозғалтқыштың ПӘК-і;
(бер.- берілістің ПӘК-і.

Тәжірибелерден және есептеулердең алынған мәліметтерді хаттамаға
кіргізеді, содан кейін жұмысшы мүшенің айналу санына тәуелді тұтынатын
энергияның мөлшерің талдауын жүргізеді.

Тексеруге арналған сұрақтар
1. Араластыру процесінің мағынасын түсіндіріңіз.
2. Аралыстырғыштардың түрлері қандай болады?
3. Сұйықтың механикалық араластыруына кететін қуат шығынын қандай
физикалық шамалар анықтайды.
4. ReM және ЕuM модификацияланған критерилер не үшін қажет ?
5. Жалпы критерий теңдеуін қолдана отырып шығарылған есеп жолын
түсіндіріп берініз.

Тақырып 5: Мерзімді әрекетті центрифуганы сынау
Жұмыстың мақсаты
1. Ортадан тепкіш күш әсерінен ажыратудың негізгі заңдылықтарымен және
центрифуганың құрылысымен танысу.
2. Ажырату жылдамдығын және тұнба ылғалдылығының процестін уақытына
тәуелділігің анықтау.
Сынаудың өткізу әдістемесі

Процестің теориясымен және центрифуганың құрылысымен танысқаннан кейін
тәжірибелік сүзуді өткізеді. Барабанға алдын ала дайындалған суспензияны
белгілі мөлшерде беріледі, электрқозғалтқышты қосады және электрқозғалтқыш
косылған уақыттан бастап ағып шығатың фильтраттың мөлшерің жінағтағыш
ыдыстың өлшейтің шынысы арқылы 15(20 с сайың өлшейді. Центрифуга жүмыс
істеу кезінде ротордың айналу жиілігін, элктрқозғалтқыштың жоғарғы жағында
орнатылған (электрқозғалтқыштың және тахогенератордың біліктері бір бірімен
қатты бекітілген), тахогенератормен 4 өлшейді. Ажырату процесі
аяқталғаннан кейің центрифуганы тоқтатады және тұнба қабатының орташа
қалындығың өлшейді, тұнбаның ылғалдылығың анықтау үшін проба алады және
сынақтың нәтижелерің сынақ протоколына еңгізеді.

Сынақ нәтижелерін өндеу
Барабанның толық көлемі (м3)
[pic],
мұнда: D – барабанның ішкі диаметрі, м;
h – барабанның биіктігі, м.
Барабанның жұмыс көлемі (м3)

[pic]
мұнда: D1 – айналған кезіндегі тұнба сақинасының ішкі диаметрі, м.
Барабанның толтыру коэффициенті
[pic], немесе [pic]
Ажырату факторы
[pic]
мұнда: n – ротордың айналу жиілігі, мин-1;
R=D/2 - барабанның ішкі радиусы, м.
Тұндыру бетінің ауданы (м2)
[pic].
Өлшеу арасындағы (( уақыт ішіндегі ажыратудың орташа жылдадықтары
былай анықталады:
[pic],
мұнда: (V' - (( уақыт ішінде алынған сүзіндінің көлемі.
Есептеу және тәжірибе арқылы алынған нәтижелер бойынша тәуелділік
графиктерін турғызады: [pic] және [pic] (мұнда W – тұнбаның ылғалдылығы
өлшеген уақытта).
Тексеру сұрақтары
1. Тамақ өнеркәсібінде центрифугалардын қандай типтері және
конструкциялары қолданылады және олардың жұмыс істеу принципі?
2. Центрифугалардың жұмысың қандай параметрлер сипаттайды?
3. Ажырату факторы деген не және оны қалай анықтайды?
4. Центрифулаудан кейін тұнбаның ылғалдылығын қалай анықтайды?
5. Жұмыстың істеу тәртібін түсіндіріп және тәжірибелік нәтижелерді
сараптаңыз?

Тақырып 6: Сүзу процесін зерттеу және рамалы сүзгі-престе сүзі
коэффициенттерін тәжірибе бойынша анықтау
Жұмыстың мақсаты
1. Сүзгі-престің құрылысымен және оның жұмысымен танысу.
2. Тәжірибелік сүзіді жүргізу.
3. Тәжірибелік мәліметтер бойынша сүзу коэффициентерің анықтау.
4. Сүзі уақытың анықтау.

Сынаудың өткізу әдістемесі
Араластырғышы 3 істеп тұрған резервуарға 4 30(40 литр бор (мел)
суспензиясың құяды, осыдан кейін резервуардың қақпағын нығыздап жабады.
Сосын компрессор қондырғысы 1 қосылады және ауалы кран арқылы резервуарда
артықша қысым орнатылады (р = 0,01(0,02 МПа. Қысым, сынақ кезінде, осы
шамада сақталып түрады. Құбыр арқылы суспензия сүзгінің камераларына
беріледі. Сынақтың басталу уақыты, сүзгінің науасында сүзіндінің бірінші
тамшылары көрінгеннен кейін, белгіленеді.
Өлшегіш ыдыстарға келесі 0,5 л сүзінді жиналған сайын сүзіндінің
көлемін (Vс), уақытты (() және суспензияның температурасын (t) белгілейді.
Суспензия сүзіліп болған сон сынақ тоқтатылады. Сынақтан кейін сүзгіні
бөлшектейді, сүзгі бөгеттерінен тұнбаны тазалап алады да оның көлемін Vт
өлшейді. Сынақ нәтижелерін сынақ хаттамасына еңгізеді.

Сынақ нәтижелерін өндеу
а және b cүзу коэффициенттері мына теңдеу арқылы анықталады:
[pic]

Осы теңдеуден келесіні аламыз:
[pic].
2-суретте түзу сызықтың теңдеуі алынған ((/(V-V' координаталарда. Осы
сызық ординаталар осің ((/(V = b нүктеде қиылыстрады. Түзу сызықтың көлбеу
бұрышының тангенсі 2·а тең. Көрсеткіш V' - сүзгі бетінің бірлігіне қатысты
екі кезекті өлшеудің ортақталған мәні бойныша сүзіндінің көлемің:

1-сурет. График ((/(V = f(V')

[pic]

Сүзі бөгетінің кедергі коэффициенті және тұнбаның меншікті кедергісі
келесі формулалар бойынша анықталады:

[pic]; [pic][pic]
мұнда: ( - сүзіндінің динамикалық тұтқырлығы (суспензияның орташа
температурасы бойынша анықталады), Па·с;
S = Vт/Vс ;
Vт – тәжірибе жолымен анықталған тұнбаның көлемі.
Сүзгі-престің рамасының өлшемдері 250(250 мм, сондықтан бір раманың
ауданы f = 0,0625 м2. Осы жерден

F = f · n
мұнда: n – рамалардың саны.
Алынған мәліметтерді сынақ хаттамасына енгізеді.
Сүзідің оптималды уақытың анықтау үшін графикалық тәуелділік V=f(()
түрғызылады. Осьте О нүктесінің сол жағында (0 тең ((0 - сүзгіні жұмысқа
дайындау үшін қәжетті уақыт , (0 = 0,25 сағ) ОS кесінді салынады. V=f(()
тендеу бойынша түрғызылған қисыққа S нүктесінең жанаманы өткізеді.
Жанамамен қисық жанасқан нүктесінең ( осіне перпендикулярді түсіреміз. (
осінде кесінді ОВ пайда болады – оның ұзындығы сүзі процесінің тиімді
уақытына тең.
[pic]
2-сурет. График V=f(()

Тексеру сұрақтары
1. Сүзі процесінің мақсаты қандай?
2. Сүзгіде қысымдар айырмасың қандай тәсілдермен алынады?
3. Сүзі режимдері немен сипатталады?
4. Сиационарлы және стационарлы емес сүзілердің сипаттамасың берініз.
5. Сүзі коэффициентердің физикалық мәні қандай?
6. Сүзі коэффициентерді анықтайтың формулаларды талданыз.
7. Тәжірибелік қондырғының негізгі элементтері қандай?
8. Сүзгі-фильтрдің құрылысы қандай?
9. Жұмысты істеу тәртібі қандай?
10. Тәжірибелік нәтижелер қандай әдіспен өнделеді?

Тақырып 7: Аэроциклонды сынау

Жұмыстың мақсаты
1. Циклонның құрылысымен танысу.
2. Циклон жұмысының көрсеткіштерінің (ПӘК, ажырату факторы және т.б.)
анықтау.
Сынауды өткізу әдістемесі
Ауа жылдамдығын жапқыш құрылғынын ауданын өзгерту арқылы реттейді.
Оны белгілі мөлшерде циклонның кірер патрубкасына береді. Шаңды С1 белгілі
бастапқы концентрациясымен береді және оны форсунканын санлауы арқылы
реттейді. Шанаққа тозандатылатың материалды салады және форсунка арқылы оны
желдеткішпен циклонға берілетің ауа ағынына қосады.
Циклоннан шыққан шаң маталы фильтрде тұндырылады, жиналады және сонғы
концентрацияны С2 анықтау үшін массасы өлшенеді. Циклонның төменгі
патрубкасынан тұндырылған шаңды жинап алады және оны да өлшейді.
Бөлшектердің өлшемдерің қабылдап алады. Газдың (ауаның) тұтқырлығын
температураға байланысты кестелерден алады.

Сынақ нәтижелерін өндеу
Сынақ нәтижелерінің бастапқы С1 және сонғы С2 концентрациялар арқылы
циклонның ПӘК-ің анықтаймыз.
Аудағы шаңнын мөлшерің оның массасын өлшеу арқылы анықтайды. Ол үшін
ауаны маталы фильтр арқылы сүзеді. Фильтрдың массасын сүзі алдындағы және
сүзіден кейін өлшеп және фильтр арқылы өткен ауанын мөлшері бойынша ауанын
1м3 ішіндегі шаңнын мөлшерің табады.
Осы жұмыста да бастапқы концентрацияны массаны өлшеу арқылы есептейді,
бірақ өзгеше әдіспен. Белгілі уақытта ауанын белгілі көлеміне форсунка
арқылы белгілі мөлшерде шаң береді. Шаңнын бастапқы концентрациясы (г/м3)

[pic]
мұнда: G1 – циклонға берілетін шаңнын массасы, г/с;
V1 – циклонға берілетің ауанын көлемі, м3/с.
Циклоннан шығатың ауанын ішінде шаңнын сонғы концентрациясы
[pic],
мұнда: G2 – циклоннан шығатың шаңнын массасы, м/с;
V2 – циклоннан шығатың ауанын көлемі, м3/с.
Шаңнын тұну жылдамдығы (м/с)

[pic]
мұнда [pic] - газдың циклон ішінде жылдамдығы, м/с;
[pic] - газдың патрубкіге кірер жылдамдығы, м/с;
Sк – ауа кіретін патрубканын көлденен қима ауданы, м2.
Циклоннын гидравликалық кедергісі (Па)
[pic]
мұнда ( - кедергі коэффициенті, циклоннын құрылысына байланысты.

Тексеру сұрақтары
1. Тәжірибелік қондырғынын схемасын түсіндіріп берініз.
2. Тамақ өнеркәсібінде ортадан тепкіш тұндырғыштардың-циклондардың
қандай типтері және конструкциялары қолданылады?
3. Циклондардың жұмысын қандай негізгі параметрлер сипаттайды?
4. Ауанын шаңдану дәрежесі қалай анықталады?
5. Ажырату факторы нені сипаттайды?
6. Циклонның ПӘК-і қалай анықталады және оны жоғарлату жолдары қандай?

Тақырып 8: Шарлар көмегімен ұнтақтайтын диірмен.

Жұмыстың мақсаты
1. Шарлы диірменнің құрылысымен және жұмыс істеу принципімен танысу.
2. Електі талдау әдісі нәтижелері бойынша дисперсті құрамын және
ұсақтау дәрежесін анықтау.
3. Ұсақтауға шығындалған энергия мөлшерін анықтау.

Сынаудың өткізу әдістемесі
Жұмыс кезінде 500 г-ға тең материалды өлшеп ұнтақтау құралына береді.
Мысалы, материал ретінде кірпіш алуға болады және оны диірменнен өткіземіз.
Осы диірменде ұсақталған материалды жинайды және үлкен бақылау елеуішіне
себеді. Елеуіштер тесік өлшемі бойынша былай орналастырылады: тесігі үлкен
жоғарыда, содан кейін тесігі кішкентай елеуіштің астынан түбі келеді. Елеу
5 (10 минут жүргізілуі керек. Елеу аяқталғаннан кейін, әр елеуіштің түбінде
қалған қалдықты жеке-жеке өлшеп алады. Өлшегеннен кейінгі нәтижелерді
кестеге түсіреді. Кестедегі мәндерге байланысты ұнтақталу сипаттамасының
графигін салады. Содан кейін түйіршіктердің орташа өлшемдерін анықтайды.
Шарлы диірменнің майдалау дәрежесі мына тұжырым арқылы анықталады :

і = d'орт/d"орт .

Тексеру сұрақтары
1. Шарлы диірменнің құрылысың және жұмыс істеу принципін түсіндіріп
берініз.
2. Ұсақтағыштардың жұмысын қандай көрсеткіш сипаттайды?
3. Елек талдау әдісі қалай жүргізіледі?
4. Ұсақтауға шығындалатын энергия мөлшер қалай анықталады?

15. Студенттердің өзіндік жұмысы үшін тапсырмалар

Әдістемелік ұсыныстар
Әрбір студентке пәнді оқу барысында жеке үй тапсырмалары беріледі. Үй
тапсырмалары пәннің негізгі бөлімдерінің барлығын қамтиды және теориялық
білімдері қандай деңгейде меңгерілгенін және сол теориялық білімдері
практикалық есептерді шешуге қолдана алатындығын көрсетеді.
Әрбір тапсырма А4 формат беттерде орындалу және есептеу жұмыстарына
қойылатын талаптарға сай рәсімделіп жазылуы қажет. Өздік жұмыс анық
жазуымен жазылу керек. Есептеу - графикалық жұмыстың сыртқы бетінде
студенттің аты-жөні, мамандығы, курсы, тобы, вариант номері және тапсыру
уақыты көрсетулі керек.
Есептерді шешу кезінде оларға қысқаша түсініктемелер беріледі,
есептерде қолданатын барлық формулар міндетті түрде көрсетіледі және
қажетті сызбалады масштабын ескеріп орындалады. Үй жұмысының соңында
пайдаланылған әдибеттерге сілтеме жасау қажет.
Тапсырмаларды орындауды оны тапсырудың соңғы күніне қалдырмаңыз.
Өкінішке орай кебір студенттер солай жасайды. Сізге бұл жағдайда күрделірек
есептерді шешу кезінде қиыншылықтар туындайды.
Егер сіз тапсырма жұмыстарын орындағанда белгіленген графикті
ұстансаңыз, есептерді шешу кезінде туындаған сұрақтарға ОСӨЖ өткізу кезінде
жауап бере аламын.
Бақылау есептерінің номерін студенттің сынақ кітапшасының соңғы саны
бойынша (кесте 1), ал есепте көрсетілген шамалардың сандық мәндерін
студенттің сынақ кітапшасының соңғы санының алдындағы сан бойынша алады
(кесте 2).
Есептерді шығаруға қажетті жетіспейтін параметрлерді берілген
оқулықтың қосымша кестелерінен немесе басқа анықтамалық оқулықтардын алуға
болады.

тақырып: ҚАПТАМА ҚҰБЫРЛЫ ЖЫЛУ АЛМАСТЫРҒЫШТЫ ЕСЕПТЕУ

1- кесте
|Көрсеткіштер |өлшем|Шифрдің соңғы саны |
| |бірлі| |
| |ктері| |
| | |1 |
| | |1 |
| | |1 |
| | |1 |
| | |1 |

Пәндер