plik

1. Co to jest pomoc filtracjacyjna?

Substancje pomocnicze stosuje się w celu intensyfikacji procesu filtracji zawiesin, w których cząstki fazy
stałej ulegają deformacji
Głównym celem jest obniżenie oporów filtracji
Substancje wykorzystywane jako pomocnicze

muszą:



Mieć małą ściśliwość



Małą gęstość



Tworzyć warstwy o dużej porowatości



Być obojętne chemicznie, nie rozpuszczać się w cieczy filtracyjnej



Mieć małą powierzchnię właściwą

2. Na czym polega proces filtracji dwustopniowej

Definicja szybkości filtracji

U = ΔV/(F*dτ) = Δp/[μ*(Ro + Rf)]

U

– szybkość filtracji

– powierzchnia filtracyjna

– objętość uzyskanego przesączu w czasie τ

Μ – lepkość przesączu
Ro

– opór osadu filtracyjnego (Pa * m

* s/m

)

– opór przegrody filtracyjnej (Pa * m

* s/m

)

Τ- czas
Δp- różnica ciśnień w zawiesinie i za przegrodą filtracyjną

Jaki jest sens fizyczny stałych C i K

K [m

/s]- brak sensu fizycznego

C [m

] - ma sens fizyczny

C to objętość przesączu, jaką uzyskujemy do momentu utworzenia się warstwy osadu o oporze równym
oporowi tkanki filtracyjnej 

5. Rozwinięcie powierzchni ciała stałego aby przyśpieszyć procesy wymiany ciepła i masy

wydobywanie składników ze złożonej struktury np. sok z owoców

ułatwia wymieszanie składników

otrzymanie gotowego produktu w postaci sproszkowanej np. cukier puder

ułatwia oddzielenie części jadalnych i niejadalnych

Metody rozdrabniania

6. Przemywanie osadu:
Cel: usunięcie resztek cieczy filtrowanej z osadu
Zastosowanie: gdy produktem filtrowanym jest osad lub filtrat jest bardzo cenną cieczą

PYTANIE 8…

Co jest siłą napędową procesów wymiany masy

SIŁĄ NAPĘDOWĄ jest różnica potencjałów chemicznych w składnikach ( w szczególnych przypadkach może to
być różnica wartości stężenia, cieśnienia lub temperatury).

TRANSPORT MASY:

 Przenoszenie molekularne- DYFUZJA


Makroskopowe mieszanie elementów płynu- KONWEKCJA

PYTANIE 9… Na czym polega wymiana masy na zasadzie dyfuzji
Jeżeli w różnych punktach (A i B) płynu pozostającego w spoczynku lub poruszającego się ruchem laminarnym
będą różne stężenia obu składników to wówczas nastąpi spontaniczny ruch cząsteczek (Z wyższego do
niższego). Dyfuzja może być ustalona lub nie ustalona w czasie.
Zg

odnie z I prawem FICKA dla cieczy: molekularne przemieszczanie mas występuje w płynie pozostającym w

spoczynku lub poruszającym się ruchem laminarnym
PYTANIE 10… Na czym polega wymiana masy na zasadzie konwekcji
Jeżeli część układu znajduje się w ruchu to przenoszenie masy w tej części odbywa się pod wpływem procesu
makroskopowego mieszania.
Przenoszenie konwekcyjne masy wynika z:



Przepływu spowodowanego różnicami gęstości płynu na skutek różnicy stężeń lub temperatury
(konwekcja naturalna)



Sił działających na układ z zewnątrz, np. pompa, mieszadło (konwekcja wymuszona)

Konwekcyjne przenoszenie masy polega na tym, że wymieniany składnik znajduje się w strumieniu płynu i
przepływa wraz z nim z jednych miejsc układu do drugich.
PYTANIE 11… Zdefiniuj pojęcie oporu dyfuzyjnego ruchu masy

gęstość strumienia masy składnika- stosunek siły napędzającej procesu dyfuzji do oporu dyfuzji (eeee…. ? ;P )

PYTANIE 12… Opisz model warstewkowy ruchu masy

Model warstewkowy- Withmana
Istnienie przy powierzchni międzyfazowej bardzo cienkiej, nieruchomej warstwy płynu (na powierzchni
międzyfazowej prędkość płynu=0), dalsze warstwy płynu poruszają się ruchem laminarnym i tworzą warstwę
sigma0. W warstwach położonych jeszcze dalej mamy do czynienia z przepływem burzliwym, tak że w odległości
sigmaE-

płyn doskonale wymieszany, nie występuje różnica stężenia.

Zakłada się istnienie warstwy zastępczej o grubości sigma- liniowa zmiana stężenia i jest w niej zlokalizowany
całkowity opór ruchu masy; przenoszenie masy w tej warstwie odbywa się na drodze dyfuzji.

13.

Przenoszenie masy między fazami - przenikanie masy



Większość przemysłowych procesów dyfuzyjnych polega na przenikaniu składnika lub kilku składników z
głębi jednej fazy do drugiej przez powierzchnię międzyfazową np.. ekstrakcja, destylacja, suszenie;



Przenoszenie masy występuje wtedy, gdy ciecz kontaktuje się z inną cieczą lub z gazem;



zgodnie z modelem warstewkowym po obu stronach granicy faz wystąpią warstwy płynów, w których
zlokalizowane będą opory wnikania masy;

Przenikanie masy

Przenoszenie masy
podczas przenikania
obejmuje
następujące etapy:

wnikanie masy z wnętrza pierwszej fazy do powierzchni międzyfazowej;

przenoszenie masy przez powierzchnię rozdziału mas;

wnikanie masy od powierzchni międzyfazowej do wnętrza drugiej fazy;

14.
Intensyfikacja ruchu masy

 Trudna do realizacji;


W sytuacji, gdy ruch masy występuje między dwoma płynami możemy zmniejszyć opory konwekcyjnego
przenoszenia masy poprzez:


zwiększenie prędkości przepływu – cieńsza warstwa zastępcza



podwyższenie temperatury płynu – mniejsza lepkość i gęstość



Jeśli wymiana masy następuje między ciałem stałym a płynem – konwekcyjny opór wnikania jest mały i o
szybkości procesu decyduje opór dyfuzyjny;



Opór dyfuzyjny wynika z:



Struktury materiału



Ruch masy odbywa się w materiale heterogenicznym

Zmniejszenie oporu dyfuzyjnego może się odbywać jedynie przez zmniejszenie grubości warstwy, w której
odbywa się dyfuzja, lub przez zastosowanie odpowiedniej obróbki technologicznej, aby zniszczyć naturalną
strukturę materiału, poprawiając dzięki temu warunki wymiany masy.

15.

 Cechu rozpuszczalnika



mała rozpuszczalność



duża selektywność umożliwiająca ekstrakcję wybranego składnika



duży współczynnik rozdziału



duży współczynnik dyfuzji – większa szybkość procesu i mniejsze rozmiary ekstraktora



niepalność



niekorozyjność (w odniesieniu do tworzenia konstrukcyjnego ekstraktora)



nietoksyczność

16.



Ekstrakcja jednostopniowa: zmieszanie surówki z rozpuszczalnikiem, po osiągnięciu stanu równowagi
fizykochemicznej następuje rozwarstwienie mieszaniny dwufazowej na ekstrakt i rafinat oraz oddzielenie
ich sposobami mechanicznymi

 Ekstrakcja jednostopniowa

– charakteryzuje się małą skutecznością, względnie małą wydajnością oraz

małym stopniem wyekstrahowania; można ją wielokrotnie powtórzyć, otrzymując ekstrakcję
wielostopniową współprądową

17. Co jest siłą napędową suszenia?;>

Różnica między prężnością pary wodnej na powierzchni materiału a prężnością pary wodnej w otaczającym
gazie;
Różnice pomiędzy wilgotnością powietrza nad produktem, a wilgotnością produktu, różnica temperatur (w
początkowym okresie suszenia) oraz szybkość obiegu powietrza – stanowią siłę napędową suszenia.

18. Narysuj i opisz krzywą suszenia ciał stałych… :/… serio musze to rysowac:/?

Od X1 do A-

podgrzewanie materiału , ciepło jest zużywane głównie na podwyższenie temperatury materiału-

odparowanie wilgoci jest niewielkie
A-B - odcinek prostoliniowy
B-D -

odcinek krzywoliniowy zbliża się asymptotycznie do wartości odpowiadającej wilgotności równowagowej

(na tym rysunku to będzie Xr)– wilgotność równowagowa- siła napędowa procesu suszeniu jest równa

zeru, a więc prężność pary na powierzchni ciała stałego jest równa prężności pary wodnej w otaczającym
powietrzu

19. Narysuj krzywą szybkości suszenia i zaznacz I i II okres suszenia.

20. W jaki sposób zintensyfikować proces suszenia w I etapie??;>

Intensyfikacja procesu suszenia
- w I okresie suszenia wymiana masy jest limitowana oporami konwekcyjnego wnikania pary wodnej od
powierzchni do otaczającego gazu
-

zwiększenie prędkości przepływu gazu

podwyższenie temperatury- zwiększenie współczynnika dyfuzji pary wodnej

obniżenie wilgotności

21

W drugim

okresie suszenia główny opór ruchu masy znajduje się wewnątrz materiału

1odpowiednie przygotowanie materiału- zastosowanie procesów , które częściowo niszczą strukturę materiału.
Spowoduje to zwiększenie efektywnego współczynnika dyfuzji.

2Zmniejszenie

grubości materiału.

3zmiana kształtu materiału

22

Siła napędowa przewodzenia jest różnica temperatur.

Im ciało lepiej przewodzi ciepło, tj im większa jest przewodność cieplna właściwa Îť, tym gradient temperatury jest

mniejszy, przy tym

samym strumieniu ciepła Q i powierzchni A.

23Ruch ciepła metodą konwekcji moze wystąpic w cieczac i gazach, natomiast ruch ciepła metoda
promieniowania moze wystąpic w gazach i próżni

24

Konwekcja naturalna wystepuje w skutek różcy gęstości ktore zostały wywoławn różnicą temperatur.

Konwekcja wymuszona zachodzi kiedy ruch płynu wywołany jest siłami zewnętrznymi(pompa wentylatory)

Im ciało lepiej przewodzi ciepło, tj im większa jest przewodność cieplna właściwa Îť, tym gradient temperatury jest
mniejszy, przy tym samym strumieniu ciepła Q i powierzchni A.

25. Różnica pomiędzy ustalonym, a nieustalonym procesem wymiany
ciepła polega na tym że w ustalonym procesie wymiany ciepła profil
temperatury w przestrzeni pozostaje niezmienny w czasie, a w
nieustalonym profil temperatury w przestrzeni zmienia się w czasie



26.Równanie Fouriera jest to podstawowe równanie ustalonego
przewodzenia ciepła.

  dQ= - (lambda) A * dt/dl

Gdzie:
Q s

trumień ciepła prowadzonego w kierunku osi X (W)

Lambda -

współczynnik proporcjonalności zwany przewodnością cieplną

środowiska przewodzącego ciepło lub współczynnik przewodzenia ciepła.
dt/dl- gradient temperatury w kierunku osi x (K/m)

27.

Konwekcja -

występuje w warstwach cieczy i gazu znajdujących się w

ruchu. Przepływem ciepła przez konwekcję rządzą częściowo prawa
mechaniki płynów. Jeżeli konwekcja występuje wskutek różnic gęstości,
które zostały wywołane różnicą temperatur, to mówimy o konwekcji
naturalnej. Natomiast jeżeli ruch płynu wywołany jest siłami
zewnętrznymi (pompa, wentylatory), to mówimy o konwekcji wymuszonej,

Konwekcja jest jednym z kilku mechanizmów transportu energii cieplnej
(wymiany ciepła),

Wymiana ciepła (nazywana także transportem ciepła lub przekazywaniem
ciepła) jest to jeden ze sposobów (obok pracy) przekazywania energii
pomiędzy układami termodynamicznymi.





28.

Współczynnik przewodzenia ciepła przez przegrody określa, jaki strumień
ciepła przenika w ciągu 1 godziny przez 1m 2 materiału budowlanego
grubości 1 m, jeżeli różnica temperatur po obu stronach powierzchni
tegoż materiału wynosi 1 K. Przewodność cieplna w sposób decydujący
zależy od gęstości materiału.

Przewodzenie

ciepła - im ciało lepiej przewodzi ciepło, tj im większa

jest przewodność cieplna właściwa (lambda), tym gradient temperatury
jest mniejszy, przy tym samym strumieniu ciepła Q i powierzchni A.
Zależność ta ma bardzo duże znaczenie w przemyśle spożywczym. Wszędzie
tam, gdzie chodzi o mały opór cieplny (opakowania przy termicznym
utrwalaniu produktu, wymienniki ciepła itp.) korzystne jest zastosowanie
materiałów o dużym współczynniku (lambda). Natomiast dla celów
izolacyjnych należy dobierać materiały o jak najmniejszej przewodności
cieplnej właściwej, aby uzyskać jak największy gradient temperatury.

29. wspolczynnik wnikania ciepla- ilosc ciepla jaka wnika w jednostce
czasu od plynu do jednostki powierzchni [lub odwrotnie] przy roznicy
temp 1K miedzy scianka a plynem.

30. alfa= f [d,l,u,c,lambda, mi,p,beta, delta t, g]

d- wymiar charakterystyczny [m[
l-dlugosc przewodu [m]
u-predkosc przeplywu czynnika [m/s]
c-cieplo wlasciwe czynnika [J/K x kg]
lambda-wspolczynnik wnikania ciepla [ W/m x K]
mi-lepkosc czynnika [Pa x s]
p-gestosc czynnika [kg/m2]
beta- wspolczynnik rozszerzalnosci cieplnej [1K]
delta t-gradient temp [K]
g-przysp ziemskie [m/s2]

31. * Nusselta-okreslajaca podobienstwo termokinetyczne
*Prandlta-okreslajaca podobienstwo wlasciwosci fizycznych
*Reynoldsa-okreslajaca charakter przeplywu
*Grashofa-charakt. stosunek sily tarcia czast do sily wyporu spowodowany
roznica gestosci
*kryterium podobienstwa geometrycznego

32.c.doskonale czarne-absorbuje cale padajace na nie promienowanie
[a=1,r=0,p=0]
c.doskonale biale-odbija cale padajace na nie promieniowanie [a=0,r=1,p=0]
c.doskonale przezroczyste-przepuszcza cale padajace na nie
promieniowanie [a=0,r=0,p=1]

c.doskonale wykazuja max emisje energii, zas c.rzeczywiste [szare]
emituja znacznie mniej energii

33.Współczynnik emisji-stosunek energii emitowanej  przez ciało rzeczywiste do energii emitowanej przez ciało
doskonale czarne(funkcja temperatury i powierzchni). Wraz ze wzrostem tem i szorstkości powierzchni
współczynnik powierzchni zwiększa się.
34.Współczynnik absorpcji- odwrotność grubości warstwy po przejściu której światło ma e-krotnie mniejsze
natężenie. Jednostką jego jest odwrotność

metra

−1

). Współczynnik pochłaniania jest stały dla danej substancji

dla światła o ustalonym

składzie widmowym

35.Prawo Kirchhoffa-

dla węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna natężeń prądów wpływających(+) i

wypływających(–) jest równa 0. W naszym przypadku mówimy o stosunku emisji i absorpcji, więc: w układzie o
stałej temperaturze jednostka powierzchni ciała stałego emituje tyle samo, co absorbuje.

36.Prawo Stefana-Boltzmana?

Prawo Stefana-Boltzmanna opisuje

całkowitą moc wypromieniowywaną przez

ciało doskonale czarne

w danej

temperaturze. Zostało opracowane w

1879

przez

Jožefa Stefana

Ludwiga Boltzmanna

gdzie

Φ -

strumień energii

wypromieniowywany w kierunku prostopadłym do

powierzchni

ciała [W / m

]

σ -

stała Stefana-Boltzmanna

T -

temperatura

skali Kelvina

37.Co to jest przenikanie ciepła?

Przenikanie to przenoszenie ciepła przez przegrodę. Zjawisko przenikania obejmuje przejmowanie ciepła z
jednego ośrodka, przewodzenie przez przegrod ę i przejmowanie ciepła przez drugi ośrodek. Ciepło przenika
przez ścianę z ośrodka o temperaturze wyższej t

do ośrodka o temperaturze niższej t

Wzór na obliczanie strumienia ciepła przenikającego przez przegrodę ma postać:

-t

38.Podaj definicję (wzory i jednostki) naprężenia stycznego i szybkości ścinania?
Naprezenie styczne-

naprężeniem stycznym nazywamy stosunek wartości siły stycznej T do pola przekroju S

JEDNOSTKA [Pa]
Szybkość Scinania-jest pochodną odkształcania po czasie ,określa ona spadek szybkości wzdłuż szerokości y
szczeliny:
y= dv/dy
W przypadku dwoch rownoległych płytek przy liniowym spadku prędkości wzdłuż szczeliny pochodna w równaniu
sprowadza się do postaci:
y=vmax/y
39.Podaj definicje (wzór i jednostki)lepkości kinematycznej i dynamicznej.

Lepkość kinematyczna-nazywamy stosunek lepkości dynamicznej do gęstości cieczy w tej samej temperaturze.

JEDNOSTKA [m2/s]
Lepkość dynamiczna-jest określana z prawa niutonowskiego jako stosunek naprężenia stycznego do prędkości
ścinania.Miarą lepkości jest dynamiczny współczynnik lepkości

JEDNOSTKA [Pa*s]
40.Definicja i wykres krzywej płynięcia i krzywej lepkości płynu niutonowskiego.
Zamieszczam tu definicje krzywej płynięcia i krzywej lepkości płynu niutonowskiego,a w formie zdjęć ich
wykresy.
Definicja krzywej

płynięcia- Jeżeli krzywa płynięcia jakiegoś płynu nie jest prostą przechodzącą przez początek

układu współrzędnych płyn taki jest płynem nienewtonowskim, lecz płynem z granicą płynięcia. Płyn newtonowski
można też traktować jako specjalny przypadek płynu nienewtonowskiego. W przemyśle chemicznym dużą rolę
odgrywają płyny nienewtonowskie takie jak

polimery

czy

emulsje

Lepkość płynu niutonowskiego- Lepkość newtonowska η jest funkcją tylko temperatury i ciśnienia. Jest ona
całkowicie niezależna od szybkości ścinania. Tak więc krzywa płynięcia cieczy newtonowskiej, która jest
zależnością naprężenia stycznego τ i szybkości ścinania jest linią prostą o nachyleniu η. W ten sposób ciecz
newtonowską można wyczerpująco scharakteryzować przez jedną stałą η.

41 krzywa płynięcia płynu nieniutonowskiego





Większość surowców półproduktów i produktów przemysłu spożywczego ma krzywe płynięcia krzywoliniowe,
które w wielu przypadkach nie przechodzą przez początek ukł. Współrzędnych. Ciecze takie noszą nazwę cieczy
nie Newtonowskich.

42 granica płynięcia: Maksymalne naprężenie styczne



przy prędkości ścinania



* jeśli F zewnętrzne <F wewnętrzne to substancja nie płynie

jeśli F zewnętrzne > F wewnętrzne to substancja płynie

43 podział plynów nieniutonowskich

1.-ciecze o charakterystyce mieszanej
2.-ciecze dylatacyjne
3.-ciecze plastyczne
4.-ciecze pseudoplastyczne

44 ciecze tiksotropowe

–lepkość układu zmniejsza się w miarę przedłużania czasu ścinania przy stałej

prędkości ścinania

45 *Czynniki wpływające na lepkość:



=f(S,T,P,dn/dl,fv)

W wiskozymetri wyróżniamy 4 przepływy:

a)przepływ Poiseuille’a w przewodzie cylindrycznym
b)przepływ Couette’a między wspólnymi cylindrami
c)Przepływ couette’a miedzy stożkami a cylindrami
d)Przepływ Couette’a między 2 równoległymi płytkami

47  *Reometr kapilarny:

Zalety:
-

względnie tani przyrząd

łatwy do zbudowania i prosty w obsłudze

można uzyskać szybsze prędkości w ścinaniu w stosunku do przyrządów rotacyjnych

łatwa regulacja temperatury

przepływ przez kapilarę jest podobny do tego w różnych przemysłach

można badać proces pęcznienia wytłoczki

Wady:
-

trudność z zapewnieniem właściwego przepływu

-efekty wylotowe i wlotowe

48 *Sensor płytka-płytka

wady:
zerwanej próbki
rozwarstwienie odwarstwienie

System stożek płytka:

R promień zewnętrzny stożka
B-

kąt otwarty stożka

zalety:
-

uzyskujemy jednakową szybkość ścinania

mała objętość badanej próbki

możliwość pomiarów oscylacyjnych

łatwość obserwacji badanej próbki

wady:
-ogranic

zenie maksymalnej szybkości ścinania