Operații unitare

CURS 1

Obiectivele disciplinei de studiu

Disciplina Operatii unitare în Alimentatie Publicã si Agroturism îsi propune.

- prezentarea si însusirea cunostintelor teoretico-practice referitoare la operatiile tip întâlnite la

procesele tehno logice din industria alimentarã;

- studiul factorilor de influentã, fenomenologia, bazele teoretice ale operatiilor unitare

- studiul aspectelor constructiv- functionale ale principalelor utilaje folosite pentru realizarea

operatiilor unitare.

1. METODE DE STUDIU AL FENOMENELOR DE TRANSFER

1.1. Analiza dimensionalã

1.1.1. Mãrimi fizice. Sistemul international de unitãti

1.1.2. Ecuatia de dimensiuni. Aplicatiile analizei dimensionale

1.1.3. Metode de analizã dimensionalã. Metoda Rayleigh. Metoda ð. Etape.

Pentru conducerea proceselor tehnologice este necesarã cunoasterea, cantitativã si calitativã, atât a

substantelor care intervin cât si a fenomenelor care au loc în cadrul procesului. În acest scop, în multe

cazuri, trebuie sã se recurgã la determinãri experimentale.

Experimentarea este scumpã si costisitoare, motiv pentru care se urmãreste reducerea la minim a

numãrului de experimente. De asemenea, pentru a putea face generalizarea rezultatelor, de real ajutor sunt

metodele reprezentate de analiza dimensionalã, similitudine si modelare.

1.1. ANALIZA DIMENSIONALÃ

Analiza dimensionalã reprezintã un ansamblu de cunostinte si metode, folosite pentru rezolvarea unor

probleme de inginerie, care se bazeazã pe formulele dimensionale ale mãrimilor fizice.

1.1.1. Mãrimi fizice. Sistemul international de unitãti

Mãrimile fizice sunt concepte folosite pentru a descrie calitativ si cantitativ fenomenele fizice. Ele

caracterizeazã proprietãtile, starea si miscarea materiei.

Caracteristica principalã a mãrimilor fizice este cã sunt mãsurabile, adicã se pot determina si evalua

cantitativ cu un mijloc de mãsurare. A mãsura o mãrime înseamnã a o compara cu o mãrime de aceeasi

naturã, consideratã unitate de mãsurã.

Rezultatul mãsurãrii este prezentat prin ecuatia fundamentalã a mãsurãrii:

A = [A]× A (1.1)

în care:

A este simbolul mãrimii mãsurate;

[A] - valoarea numericã a mãsurãrii (numãr abstract);

A - unitatea de mãsurã folositã.

Exemplu: acceleratia gravitationalã are valoarea si unitatea de mãsurã în S.I.: g = 9,81 m/s2

În functie de modul de definire, mãrimile fizice seclasificã în:

- mãrimi fundamentale

- mãrimi derivate.

Mãrimile fundamentale sunt mãrimi independente, care se definesc direct (nu se definesc functie de alte

mãrimi) prin stabilirea unitãtilor de mãsurã si prin indicarea procedeului de mãsurare.

Mãrimile fizice exprimate în functie de mãrimile fundamentale prin ecuatii matematice se numesc

mãrimi derivate.

Mãsura unei mãrimi presupune existenta unei unitãti de mãsurã. Rezultã cã ar trebui sã existe cel putin tot

atâtea unitãti de mãsurã câte feluri de mãrimi existã. În realitate, a fost posibil sã se defineascã unitãti de

mãsurã pentru toate mãrimile mãsurabile prin combinarea câtorva unitãti de mãsurã, numite

fundamentale.

Unitãtile de mãsurã ale mãrimilor fundamentale, denumite unitãti fundamentale sunt independente între

ele si alese arbitrar.

Unitãtile de mãsurã ale mãrimilor derivate, numite unitãti derivate, sunt dependente de unitãtile

fundamentale si se obtin din acestea pe baza ecuatiilor de definitie a mãrimilor derivate.

Toate aceste unitãti alcãtuiesc un sistem de unitãti de mãsurã. Existã mai multe sisteme de unitãti de

mãsurã: CGS (centimetru – gram – secundã), MKfS (metru – kilogram-fortã – secundã), Anglo-Saxon

(FPS = foot – pound – second), SI (sistemul international etc.

Unificarea prezentãrii numeroaselor fenomene fizice – mecanicã, electricitate, magnetism,

termodinamicã, fizicã atomicã si nuclearã etc. – a impus realizarea unui sistem de unitãti universal, care

sã permitã exprimarea mãrimilor fizice si a legãturii dintre aceste mãrimi în toate domeniile.

Astfel, s-a impus sistemul international de unitãti de mãsurã (SI), care a fost adoptat în tara noastrã în

1961, fiind legal si obligatoriu.

Unitãtile SI fundamentale sunt în numãr de sapte, considerate independente din punct de vedere

dimensional, fiind unitãti ale mãrimilor fundamentale - lungime, masã, timp, temperaturã termodinamicã,

intensitate a curentului electric, intensitate luminoasã si cantitate de substantã (tabelul 1.1).

Tabelul 1.1. Mãrimi fizice si unitãti de mãsurã fundamentale

Mãrimea Unitatea SI

Nr.

crt. Denumire Simbol

dimensional Notatie Denumire Simbol

1. Lungime L l metru m

2. Masã M m kilogram kg

3. Timp T ô secundã s

4. Temperatura termodinamicã q T kelvin K

5. Intensitatea curentului electric I I amper A

6. Intensitate luminoasã J I candelã cd

7. Cantitate de substantã N n mol mol

1.1.2. Ecuatia de dimensiuni. Aplicatiile analizei dimensionale

Ecuatia de dimensiuni (dimensionalã) sau formula dimensionalã este un model matematic de exprimare

a unei mãrimi oarecare, în functie de mãrimile exprimate în unitãti fundamentale. Aceasta se prezintã sub

forma produsului puterilor simbolurilor dimensionale ale mãrimilor fundamentale din ecuatia de definitie.

Ecuatia dimensionalã a unei mãrimi ce caracterizeazã fenomenele de transfer întâlnite în procesele din

industria alimentarã, pentru sistemul SI va avea forma:

A = La×Mb×Tc×q d (1.2)

în care:

L, M, T, q sunt simbolurile dimensionale pentru mãrimile fundamentale;

a, b, c, d - exponenti cu valori conform ecuatiei de definitie a mãrimiiA .