Modelarea proceselor din industria alimentară

TEMA 1

Teorii de eficienţă.

Eficienţa operaţiei de separare se defineşte în funcţie de cantitatea de particule reţinute la trecerea gazului impur prin instalaţia de separare.

Separarea se poate realiza cu cicloane, filtre cu saci, camere de sedimentare, etc.

Ciclonul este echipament utilizat pentur separarea particulelor solide dintr-un gaz.

Principalele avantaje ale ciclonului sunt: adaptabilitatea la un domeniu larg al granulaţiei particulelor de separare, funcţionare simplă, fabricaţie şi întreţinere la un cost scăzut, compactibilitatea constructivă, lipsă a elementelor în mişcare, etc. Dintre dezavantaje, se pot menţiona: neeficienţa separării particulelor mai mici de 5μm şi necesitatea asigurrii unei căderi de presiune ridicată, astfel implicând echipamente de putere.

Parametrii cilconului:

- Capacitatea ciclonului;

- Căderea de presiune;

- Eficienţa ciclonului;

- Dimensiunile optime.

Teorii de eficienţă a ciclonului:

Teoria lui Leith-Richt ce se bazează pe toria distribuţiei uniforme a particulelor solide la nivelul oricărei secţiuni transversale;

Teoria lui Dietz ce ţine cont de turbulenţa amestecului şi distribuţia neuniformă a particulelor în gaz;

Teoria lui Barth ce se bazează pe definirea mărimii particulei teoretice, numită „critică”, pentru care forţele centrifuge exterioare şi forţele de atrafere vâscoase sunt în echilibru.

Curba de eficienţă a unui ciclon, pentru o anumită mărime a particulelor de praf în gazul vehiculat.

Modificarea densităţii prafului şi a vâscozităţii gazului, determină modificarea eficienţei ciclonului, caz în care pentru realizarea unei eficienţe cerute, este necesară modificarea vitezei de intrare a gazului în ciclon.

Curba de eficienţă denotă modul în care mărimile de particule din gaz influienţează eficienţa ciclonului (grafic A).

Temă de proiect:

Să se proiecteze curba de eficienţă a unui ciclon utilizând modelul Leith-Richt, având următoarele dimensiuni caracteristice:

D – diametrul corp cilindric, ;

De- diametrul exterior al tubului central de evacuare a gazului purificat, ;

Di - diametrul exterior al tubului central de evacuare a gazului purificat, ;

Db – diametrul părţii de evacuare a particulelor de solid (impurităţi), ;

H – înălţimea ciclonului, ;

a, b – înălţimea, respective lăţimea orificiului de alimentare a ciclonului, ;

h – înălţimea părţii superioare a ciclonului, h = 0.4H ;

s – înălţimea porţiunii interioare a tubului de evacuare a gazului purificat, s = 0.8.H ;

- densitatea particulelor de solid: ;

- viteza medie a gazului la intrarea în conducta de alimentare: ;

dp – diametrul particulelor de praf, dp = ;

.

1. corp cilindric;

2. corp conic;

3. orificiu de evacuare a particulelor solide;

4. orificiu de evacuare a gazului;

5. orificiu de alimentare cu gaz impurificat.

Ecuaţia eficienţei ciclonului:

; (exp(x) = e^x)

C – parametru ce depinde de mărimea ciclonului: ;

(în cazul cicloanelor cu orificiul de alimentare cu secţiune circulară);

- constantă ce intră în calculul timpului de susţinere a sistemului de particule în interiorul vârtejului: ;

- volumul părţii superioare: , ;

- volum efectiv corespunzător punctului inferior de întoarcere a vârtejului, în ciclon: