- •1.Введение.
- •Описание трехкорпусной выпарной установки.
- •2. Технологический расчет.
- •2.1.Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов.
- •2.2 Концентрации упариваемого раствора.
- •2.3. Температура кипения растворов
- •2. Расчет барометрического конденсатора
- •2.1 Расход охлаждающей воды
- •2.2 Диаметр конденсатора
- •2.3 Высота барометрической трубы
- •2.4. Расчет производительности вакуум- насоса.
- •2.5.Расчёт предварительного теплообменника.
- •Приборы и средства автоматизации.
- •Заключение.
- •Список литература
Исходные данные
GН =1.4 кг/с, производительность установки по исходному продукту;
Хн =9.5 %, начальная концентрация сухих веществ в продукте;
ХК =40 %, конечная концентрация сухих веществ в продукте;
Рб.к.=12.99 кПа, абсолютное давление в барометрическом конденсаторе;
Рг.п =1.1 атм, давление греющего пара;
tн =9 0С, начальная температура охлаждающей воды
t =21 0С, температура продyктa, поступающего на сгущение;
Количество корпусов: 2
Продукт:
МЦ – молоко цельное,
Взаимное направление греющего пара и продукта – прямоток.
1.Введение.
Выпаривание – это процесс концентрирования растворов нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.
В пищевой промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.
Описание трехкорпусной выпарной установки.
Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки. Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в теплообменник (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем — в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.
Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.
Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатов при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.
Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.
2. Технологический расчет.
2.1.Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов.
Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:
,
подставив, получим:
2.2 Концентрации упариваемого раствора.
Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. Принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением
Тогда
Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:
Концентрация раствора в последнем корпусе соответствует заданной концентрации упаренного раствора.
2.3. Температура кипения растворов
Общий перепад давлений в установке равен:
Тогда давления греющих паров в корпусах равны:
Давление пара в барометрическом конденсаторе
Рассчитаем корпуса:
Корпус 1
По давлению находим температуру и энтальпию:
Температура кипения молока в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной , гидростатической и гидродинамической депрессий.
Найдем температурную депрессию ()
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора каждого корпуса определяется по уравнению:
где Н - высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ – плотность кипящего раствора, кг/м3. Которая определяется из уравнения:
ε – паронаполнение (ε=0.5), м3/м3.
По давлению в среднем слое кипящего раствора находим температуру:
Определим гидростатическую депрессию:
Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Примем для каждого корпуса
Температуры кипения раствора:
Найдем коэффициент теплопередачи:
Полезная разность температур:
Определение тепловых нагрузок.
Поверхность теплопередачи корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:
Расход греющего пара в 1-ом корпусе:
Расчет 2 корпуса проводим аналогично первому.
Корпус 2
По давлению находим температуру и энтальпию:
Найдем температурную депрессию ()
Давление в среднем слое кипящего раствора каждого корпуса определяется по уравнению:
где Н - высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ – плотность кипящего раствора, кг/м3. Которая определяется из уравнения:
ε – паронаполнение (ε=0.5), м3/м3.
По давлению в среднем слое кипящего раствора находим температуру:
Определим гидростатическую депрессию:
Гидродинамическая депрессия:
Температуры кипения раствора:
Найдем коэффициент теплопередачи:
Полезная разность температур:
Определение тепловых нагрузок.
Поверхность теплопередачи корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:
Выбираем по площади поверхности теплоотдачи выпарную установку с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой:
Номинальная поверхность теплообмена 62м2
Диаметр греющей камеры 1000 мм
Диаметр сепаратора 1400 мм
Диаметр циркуляционной трубы 600 мм
Высота аппарата 11500 мм
Длина трубы 4000 мм
Масса аппарата 4800 кг