Двухкорпусная вакуум-выпарная установка с центральной циркуляционной трубой и роторно-плёночным аппаратом типа "Sambey"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из наиболее рациональных способов производства кваса является приготовление его из концентрата квасного сусла, что позволяет значительно снизить потери сухих веществ на производстве по сравнению с настойным способом и, что самое главное, - перевести производство кваса на индустриальную основу.

ККС представляет собой продукт, полученный упариванием и термообработкой квасного сусла из ржаного солода, ржаной муки или других зернопродуктов. ККС -- наиболее пригодный вид сырья для производства кваса. Преимущества использования ККС:

* производится на специализированных заводах или цехах, благодаря чему имеет относительно стабильный состав;

* имеет длительный срок хранения;

* может транспортироваться на длительные расстояния;

* минимальные потери при его использовании в производстве кваса.

Традиционно ККС производился из ржаных зернопродуктов: ржаного ферментированного и неферментированного солодов и ржаной муки. Однако стремление производителей повысить эффективность производства ККС привело к тому, что в рецептуры стали включать ячменную и кукурузную муку. Все эти виды зернопродуктов разрешены действующим стандартом на ККС.

В настоящее время концентрат квасного сусла выпускается большим количеством предприятий по различным схемам, отличающимся набором сырья, технологией и оборудованием для его производства, а, следовательно, продукт получается с различным составом и характеристиками.

Наиболее распространены 2 схемы производства ККС:

* из свежепроросшего ржаного солода и ржаной муки;

* из смеси сухих зернопродуктов: ржаного и ячменного солода и ржаной муки; допускается замена ржаной муки на кукурузную или ячменную.

Стадии производства ККС:

а)подготовка зернопродуктов;

б)затирание зернопродуктов;

в)фильтрование заторов и кипячение сусла;

г)упаривание квасного сусла;

д)термообработка ККС;

е)розлив ККС.

Особенности подготовки и затирания зернопродуктов зависят от набора сырья, используемого при производстве ККС.

Рассмотрим две основные схемы:

* из свежепроросшего ржаного солода,

* из смеси сухих зернопродуктов.

По первой схеме в состав зернопродуктов входят 50 % свежепроросшего ржаного солода и 50 % ржаной муки. Для гидролиза крахмала и некрахмальных полисахаридов сырья при затирании добавляют Цитороземин Пх и Амилоризин Пх по 0,5 % к массе сырья, можно использовать другие ферментные препараты с амилолитической и цито- литической активностью.

Солод получают по обычной схеме: замачивают 24 часа при температуре 18...20 °С до влажности 45 %, проращивают 3...4 суток при температуре 14...18°С, затем зерно передают в камеру томления, где температура поддерживается с помощью калорифера 55...60°С или температуру повышают путем самосогревания за счет увеличения слоя солода. Томление проводят 3...4 суток, затем солод подают на дробление на молотковой дробилке или волчке и смешивают с водой (1:3...4) в заторном чане.

Ржаная мука не подготовлена к воздействию ферментов, поэтому ее предварительно разваривают. Муку смешивают с водой (1:4), вносят суспензию ферментных препаратов для разжижения, выдерживают паузу 20...30 минут при 70 °С и разваривают 30...40 минут в заторном котле или при избыточном давлении 0,3...0,4 МПа, что соответствует температуре около 130... 140 °С.

Разваренную муку передают в заторный чан, охлаждают до температуры 75...80°С и перекачивают солодовый затор. При перемешивании вносят ферментные препараты и выдерживают паузы: 50...52 °С - 40...60 минут, 63 °С - 1,5...2 часа, 70°С - 1,5...2 часа, 75 °С - 30...40 минут, проверяют полноту осахаривания и передают на фильтрование.

По второй схеме в состав зернопродуктов входят 35...42% ржаного ферментированного или неферментированного солода, 50 % ржаной муки, 8... 15 % ячменного солода в качестве источника ферментов. Ржаную муку на 40...50 % можно заменять кукурузной или на 25 % ячменной мукой.

Дробленые зернопродукты смешивают в 3-х разводных чанах при гидромодуле 1:4. К затору из ржаной муки добавляют 10 % от расчетного количества ячменного солода или ферментные препараты, выдерживают для разжижения 20...30 минут при температуре 70...72°С, а затем разваривают под давлением 0,3...0,35 МПа. Исследованиями киевских ученых показано, что разваривание под давлением можно заменить кипячением при обработке несоложеного затора ферментными препаратами Амилоризином Пх и Цитороземином Пх или другими препаратами, содержащими амилолитические, протеолитические и цитолитические ферменты. В этом случае затор из ржаной или кукурузной муки кипятят в заторном котле 20...30 минут.

Ржаной ферментированный солод затирают отдельно при температуре 15...20 °С. Подготовленный затор из несоложеной части перекачивают в заторный чан с разводкой ржаного ферментированного солода, температура после смешивания должна установиться 80 °С. Аналогично затирают ржаной неферментированный вместе с ячменным солодом и вносят в смесь разваренного несоложеного сырья и ржаного ферментированного солода. В объединенном заторе выдерживают все паузы, описанные для первой схемы.

Особенностью затирания в производстве ККС является также более низкая степень гидролиза крахмала, чем в пивоваренном производстве. Рекомендуется осахаривание проводить до желто-бурой окраски затора с йодом для того, чтобы в сусле не содержалось большого количества Сахаров, из которых при брожении образуется излишний спирт. При этом в сусле накапливается больше декстринов, которые создают полный, «сытный» вкус в квасе.

Неполное осахаривание заторов, присутствие в повышенных концентрациях некрахмальных полисахаридов создает высокую вязкость сусла, что вызывает затруднения при фильтровании ржаных заторов.

Поэтому в производстве ККС используют несколько способов фильтрования заторов:

* одноступенчатый на фильтр-прессе;

* двухступенчатый на горизонтальной шнековой центрифуге и сепараторе;

* в фильтрационном аппарате.

По одноступенчатому способу затор разделяют на фильтр-прессе, первое сусло с содержанием сухих веществ 12... 14 % передают в напорный сборник, если позволяет конструкция фильтра, проводят промывку дробины горячей водой с температурой 76...78 °С.

Квасное сусло кипятят 1,5 часа в сусловарочном котле для коагуляции белков и направляют на упаривание. Белковый отстой отделяют на сепараторе или гидроциклонном аппарате и добавляют к затору при кипячении несоложеной части, так как в нем содержится до 85 % полноценного сусла.

По двухступенчатому способу затор сначала перекачивают в напорный сборник, оснащенный барботером, через который подается сжатый воздух для предупреждения оседания частиц дробины. Первое грубое фильтрование проводится на центрифуге, например, горизонтальной шнековой марки НОГШ-325. Сусло передают на сепаратор для более тонкого осветления. Дробину промывают водой с температурой 76...78 °С и извлекают из нее промывные воды на шнековой центрифуге. При необходимости промывку дробины проводят несколько раз, первая промывная вода проходит сепаратор и присоединяется к суслу, вторая направляется на приготовление следующего затора.

Эти способы обеспечивают достаточно быстрое разделение заторов и осветление, но трудоемки и энергоемки.

Состояние вопроса

Выпаривание производят в выпарных аппаратах различных конструкций.

Классификация аппаратов может быть произведена на основании различных признаков: расположения, вида, конфигурации и компоновки поверхности нагрева; взаимного расположения греющего пара и раствора, кратности и режима циркуляции и т. д.

Широкое применение в последние годы процесса упаривания при производстве пищевых продуктов привело к созданию большого количества выпарных аппаратов различной конструкции, их можно классифицировать по ряду признаков, а именно:

1) по расположению поверхности нагрева-- горизонтальные, вертикальные и реже встречающиеся наклонные;

2) по роду теплоносителя: с паровым обогревом, газовым обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями (масла, вода под высоким давлением) с электрообогревом. На химических и сахарных заводах чаще всего применяются аппараты с паровым обогревом, и потому в дальнейшем внимание будет уделено им;

3) по способу подвода теплоносителя: с подачей теплоносителя внутрь трубок (кипение в большом объеме), подача пара в паровую камеру снаружи трубок (кипение внутри трубок);

4) по режиму циркуляции: естественная и искусственная (принудительная) циркуляция;

5) по кратности циркуляции: однократная и многократная;

6) по типу поверхности нагрева: с паровой рубашкой, змеевиковые, с трубчатой поверхностью нагрева различной конфигурации.

Что касается требований, которые должны быть предъявлены к рациональным конструкциям, то они могут быть сведены к следующим:

1) простота, компактность, надежность, технологичность конструкции с точки зрения удобства и дешевизны изготовления, монтажа и ремонта, стандартизация узлов и деталей;

2) удовлетворение технологическим требованиям: соблюдение требуемого режима (температуры, давления, время пребывания), получение продукта или полупродукта надлежащего качества и требуемой концентрации, устойчивость в работе при неизбежных небольших колебаниях в отборе экстра-пара, по возможности более длительная работа между остановками на очистку при минимальных отложениях осадков на поверхности нагрева, удобство обслуживания и очистки, регулировки и контроля работы;

3) интенсивность теплоотдачи при высоких значениях К, малый вес и невысокая стоимость 1 м2 поверхности нагрева.

Разумеется, что удовлетворить всем этим требованиям в максимальной степени практически не представляется возможным, а потому задача кон-структура заключается в том, чтобы, ориентируясь на технические условия, создать наиболее рациональную конструкцию.

Далее рассмотрим конструктивные схемы нескольких выпарных аппаратов.

Роторно-пленочные выпарные аппараты

Роторно-пленочные выпарные аппараты применяют для концентрирования пищевых растворов, а также суспензий.

Роторно-пленочный аппарат представляет собой цилиндрический или конический корпус с обогреваемой рубашкой (рисунок 1.1). Внутри корпуса вращается ротор, распределяющий раствор по цилиндрической поверхности корпуса в виде пленки, а в некоторых случаях -- в виде струй и капель. Роторно-пленочные аппараты выполнены, как правило, из нержавеющей стали Х18Н10Т и углеродистой стали. Высота аппаратов достигает 12,5 м при диаметре 1,0 м, площадь поверхности теплообмена от 0,8 до 16 м2.

Роторно-пленочные аппараты бывают с жестким или размазывающим ротором. Жесткий ротор изготавливается пустотелым с лопастями. Зазор между лопастью и стенкой аппарата составляет от 0,4 до 1,5 мм. Исходный продукт подается в верхнюю часть аппарата и лопастями распределяется по цилиндрической стенке в виде пленки. Окружная скорость лопастей достигает 12 м/с. При работе под вакуумом (при давлении до 100 Па) вал ротора уплотняется специальным торцевым уплотнением. Нижний подшипник смазывается перерабатываемым материалом.

Рисунок 1.1 - Роторно-пленочный выпарной аппарат: 1- привод; 2- уплотнение; 3 - ротор; 4 - флажок; 5 - корпус; 6 - рубашка

Конструкция аппаратов позволяет благодаря осевому перемещению ротора регулировать толщину пленки и тем самым скорость процесса.

Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой

В нижней части вертикального корпуса 1 (рис.1.2) находится нагревательная камера 2, состоящая из двух трубных решеток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы, кипятильные трубы 3 (длиной 2--4 м) и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательной камеры подается греющий пар.

Раствор поступает в аппарат над верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затем поднимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего края вскипает. Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверх паро-жидкостной смеси, содержание пара в которой возрастает по мере ее движения. Вторичный пар поступает в сепарационное (паровое) пространство 5, где с помощью брызгоуловителя 6, изменяющего направление движения парового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесенная им влага. После этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

Упаренный раствор удаляется через нижний штуцер конического днища аппарата в качестве промежуточного или конечного продукта.

Как отмечалось, циркуляция раствора в аппарате происходит вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и паро-жидкостной смеси в кипятильных трубах. Возникновение достаточной разности плотностей обусловлено тем, что поверхность теплообмена каждой кипятильной трубы, приходящаяся на единицу объема выпариваемого раствора, значительно больше, чем у циркуляционной трубы, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем жидкости в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Следовательно, парообразование в кипятильных трубах должно протекать значительно интенсивней, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в этой трубе. В результате обеспечивается естественная циркуляция, улучшающая теплопередачу и препятствующая образованию накипи на поверхности теплообмена.

В аппаратах этой конструкции циркуляционная труба, как и кипятильные трубы, обогревается паром, что снижает разность плотностей раствора и паро-жидкостной смеси и может приводить к нежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостатком является также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительной разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата.

Рис 1.2 Выпарной аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой: 1 -- корпус. 2 -- нагревательная камера. 3 -- кипятильные трубы. 4 -- циркуляционная труба, 5 --сепарационное (паровое) пространство, 6 -- брызгоуловитель.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией

Рисунок 1.3 - Выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора: а) с соосной греющей камерой; б) с вынесенной греющей камерой; 1 -реющая камера; 2 -- сепаратор; 3 -- циркуляционная труба

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией просты по конструкции и применяются для выпаривания растворов с невысокой вязкостью, не склонных к кристаллизации. Эти аппараты бывают с соосной и вынесенной греющей камерой (рис. 1.3 а, б).

Выпарной аппарат состоит из сепаратора, греющей камеры и циркуляционной трубы. Сепаратор представляет собой цилиндрическую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают различной конструкции отбойники. Греющая камера выполнена в виде вертикального кожухотрубчатого теплообменника, в межтрубчатое пространство которого поступает греющий пар, а в греющих трубках кипит раствор. Нижние части сепаратора и греющей камеры соединены циркуляционной трубой.

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из необогреваемой циркуляционной трубы и кипятильных труб. Если жидкость в трубах нагрета до кипения, то в результате выпаривания части жидкости в этих трубах образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидкости. Таким образом, вес столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы -- паровое пространство -- циркуляционная труба -- трубы и т. д. При циркуляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипящей жидкости и снижается образование накипи на поверхности труб.

Для естественной циркуляции требуются два условия: 1 -- достаточная высота уровня жидкости в циркуляционной трубе, чтобы уравновесить столб парожидкостной смеси и создать необходимую скорость; 2 -- достаточная интенсивность парообразования в кипятильных трубах, чтобы парожидкостная смесь имела возможно малую плотность.

Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора

Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора позволяют повысить интенсивность циркуляции раствора и коэффициент теплопередачи.

На рисунок 1.4 показаны такие аппараты с соосной и вынесенной греющей камерой.



Рисунок 1.4 - Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора: а)с соосной греющей камерой; б) с вынесенной греющей камерой; 1 - греющая камера; 2 -- сепаратор; 3 - циркуляционная труба; 4 -- насос

Циркуляция жидкости производится пропеллерным или центробежным насосом. Свежий раствор подается в нижнюю часть кипятильника, а упаренный раствор отводится из нижней части сепаратора. Уровень жидкости поддерживается несколько ниже верхнего обреза кипятильных труб. Поскольку вся циркуляционная система почти полностью заполнена жидкостью, работа насоса затрачивается лишь на преодоление гидравлических сопротивлений.

Давление внизу кипятильных труб больше, чем вверху, на величину давления столба жидкости в трубах плюс их гидравлическое сопротивление. Ввиду этого на большей части высоты кипятильных труб жидкость не кипит, а подогревается. Закипание происходит только на небольшом участке верхней части трубы. Количество перекачиваемой насосом жидкости во много раз превышает количество испаряемой воды, поэтому отношение массы жидкости к массе пара в парожидкостной смеси, выходящей из кипятильных труб, очень велико.

Достоинствами аппаратов с принудительной циркуляцией являются высокие коэффициенты теплопередачи (в 3--4 раза больше, чем при естественной циркуляции), а следовательно, и значительно меньше площади поверхности теплопередачи, а также отсутствие загрязнений поверхности теплопередачи при выпаривании кристаллизующихся растворов и возможность работы при небольших разностях температур.

Недостаток этих аппаратов -- затраты энергии на работу насоса.

Применение принудительной циркуляции целесообразно при изготовлении аппарата из дорогого металла для выпаривания кристаллизующихся, и вязких растворов.

Пленочные выпарные аппараты

Пленочные выпарные аппараты применяются для концентрирования растворов, чувствительных к высоким температурам. При необходимом времени пребывания в зоне высоких температур раствор не успевает перегреться и его качество не снижается. Выпаривание в пленочных аппаратах происходит за один проход раствора через трубы.

Пленочные аппараты бывают с восходящей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой и падающей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой.

Пленочные аппараты (рисунок 1.5), как и описанные выше, состоят из греющей камеры и сепаратора. В греющей камере расположены трубы длиной от 5 до 9 м, которые обогреваются греющим паром.

На рисунок 1.5а показан пленочный выпарной аппарат с восходящей пленкой и соосной греющей камерой. Исходный раствор подается в трубы снизу, причем уровень жидкости в трубах поддерживается на уровне 20-25% высоты труб. В остальной части труб находится парожидкостная смесь. Раствор в виде пленки находится на поверхности труб, а пар движется по оси трубы с большой скоростью, увлекая за собой пленку жидкости. При движении пара и пленки жидкости за счет трения происходят турбулизация пленки и интенсивное обновление поверхности. За счет этих факторов достигаются высокие коэффициенты теплопередачи и большая поверхность испарения.

На рисунке 1.3 б показан аппарат с падающей пленкой и вынесенной греющей камерой. В таких аппаратах исходный раствор поступает сверху в греющую камеру, а концентрированный раствор выводится из нижней части сепаратора.

Рисунок 1.5 - Пленочные выпарные аппараты: а) с восходящей пленкой и соосной греющей камерой; б) с падающей пленкой и вынесенной греющей камерой; 1 - сепаратор; 2 - греющая камера

Недостатком пленочных аппаратов является неустойчивость работы при колебаниях давления греющего пара. При нарушении режима работы аппарат можно перевести на работу с циркуляцией раствора, как в аппаратах с принудительной циркуляцией.

Выпаривание с применением теплового насоса

Выпаривание с применением теплового насоса основано на использовании вторичного пара в качестве греющего в том же выпарном аппарате. Для этого температура вторичного пара должна быть повышена до температуры греющего пара. Повышение температуры вторичного пара достигается сжатием его в компрессоре или паровом инжекторе. В качестве компрессора обычно используется турбокомпрессор (рисунок 1.6). Вторичный пар с давлением рвт и энтальпией , выходящий из выпарного аппарата, засасывается в турбокомпрессор, в котором сжимается до давления р1. Энтальпия при этом возрастает до iсж. Таким образом, за счет сжатия пар приобретает теплоту

Дi=iсж - i

Сжатый пар поступает из турбокомпрессора в греющую камеру выпарного аппарата.

Рисунок 1.6 - Выпарной аппарат Рисунок 1.7 - Выпарной аппарат с с турбокомпрессором инжекторным тепловым насосом

В установках с паровым инжектором (рисунок 1.7) греющий пар из котельной поступает в паровой инжектор. Паровой инжектор представляет собой несложное устройство типа сопла Вентури, не требующее значительных затрат металла. За счет создания вакуума в инжектор засасывается вторичный пар давлением рвт и энтальпией i из выпарного аппарата. Каждая массовая единица греющего пара засасывает m массовых единиц вторичного пара. В результате получают греющий пар в количестве D(1+m) с давлением меньшим, чем давление греющего пара, но большим, чем вторичного пара. Часть пара, равная W--mD, сбрасывается с установки на побочные нужды.

Патентный поиск

(11) 906585

(51)М.Кл3 В 01D1/06,F28F13/16

(54) Аппарат для нагревания и выпаривания жидкостей

Изобретение относится к аппаратам для выпаривания и сгущения жидких продуктов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен вертикальный трубчатый аппарат, в нижней растворной камере которого установлено устройство для ввода газа или воздуха в раствор с тем, чтобы увеличить скорость его циркуляции [1].

Недостатком аппарата является необходимость дополнительного оборудования для очистки газа и компримирования.

Известен также аппарат для нагревания и выпаривания жидкостей, содержащий вертикальный корпус, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках и размещенные в каждой трубе электроды, подключенные к источнику постоянного тока. Применение электродов вызывает в жидкости движение ионов от электродов к заземленным трубам, в результате чего происходит турбулизация жидкости в трубах и интенсифицируется теплообмен [2].

Недостатком аппарата является сложность его конструкции ввиду необходимости размещения электродов в каждой трубе.

Цель изобретения -- упрощение конструкции аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в известном аппарате для нагревания и выпаривания жидкостей, содержащем вертикальный корпус, теплообменные трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, помещенные в жидкость электроды, подключенные к источниику постоянного тока, электроды установлены под нижней трубной решеткой и расположены горизонтально.

На Рис1 схематически изображен аппарат, продольный разрез; на Рис 2 -- узел I на Рис. 1.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, к которому приварены верхняя 2 и нижняя 3 трубные решетки, в которых закреплены кипятильные трубки 4. По оси аппарата размещена циркуляционная труба 5. Над верхней трубной решеткой установлена сепарационная часть 6 с ловушкой 7 капель, а под нижней трубной решеткой к корпусу аппарата крепится днище 8. Для подачи исходного раствора служит патрубок 9, а через патрубок 10 удаляется упаренный раствор. Греющий пар поступает через трубу 11, а конденсат отводится при помощи патрубка 12.

Вторичный пар удаляется через патрубок 13, расположенный сверху аппарата. Электроды могут быть выполнены, например, в виде проволочной сетки и установлены следующим образом. Между фланцами корпуса 1 и днища 8 закреплено кольцо 14, которое уплотнено с двух сторон при помощи прокладок 15. К кольцу 14 при помощи болтов 16 крепится Т-образное кольцо 17 из изоляционного материала, которое может быть выполнено как цельным, так и состоящим из отдельных секторов. На выступ кольца 17 снизу и сверху накладываются проволочные сетки-электроды 18 и 19, которые для повышения коррозионной стойкости могут быть выполнены, например, из сплавов никель-рутений или кобальт-рутений. Эти сетки крепятся к кольцу 17 при помощи фланцев 20 и 21 и болтов 22. Между проволочными сетками 18 и 19 с целью предотвращения замыкания их между собой расположена решетка 23 из изоляционного материала, например из поставленных на ребро пластин. Решетка 23 фиксируется с двух сторон фланцами 20 и 21.

К проволочным сеткам подводится постоянное напряжение при помощи проводников 24, проложенных в каналах, просверленных в кольцах 14 и 17. С наружной стороны каналов установлено уплотнение 25.

Выпарной аппарат работает следующим образом..

Раствор, подлежащий упариванию, поступает в аппарат над верхней трубной решеткой через патрубок 9 и опускается по циркуляционной трубе 5 вниз. Затем проходит через проволочные сетки 18 и 19 и поднимается по кипятильным трубкам 4, вскипая в них. При подаче постоянного напряжения на проволочные сетки 18 и 19 («плюс» на нижнюю и «минус» -- на верхнюю) начинается электролиз воды, являющейся основной частью большинства растворов. На сетке 18, служащей катодом, выделяются мельчайшие пузырьки газа. Эти пузырьки, уносимые потоком циркулирующей жидкости, поступают в кипятильные трубки 4 и являются дополнительными центрами парообразования, повышая интенсивность процесса выпаривания. Образующийся при кипении вторичный пар

поступает в сепарационную часть 6 аппарата и, проходя ловушку 7 капель, удаляется через патрубок 13 5 Упаренный раствор удаляется через патрубок 10. В межтрубное пространство корпуса 1 через патрубок 11 подается греющий пар, а конденсат отводится через патрубок 12.

Процесс выпаривания жидкости в значительной степени определяется количеством центров парообразования, образующихся в жидкости в единицу времени. В трубчатых выпарных аппаратах такие центры образуются в основном на теплообменной поверх- 15 ности, т.е. на стенках греющих труб и лишь при значительных температурных напорах процесс образования паровых пузырей начинается в объеме кипящей жидкости.

Установка электродов под нижней трубной решеткой позволит вводить в жидкость 20 мельчайшие пузырьки газа, которые резко увеличат количество образующихся паровых пузырей в объеме кипящей жидкости и ускорят процесс выпаривания. В результате повысится "производительность выпарного аппарата, сократится время пребывания продукта в нем, что приведет к повышению его качества.

Рис.1



Рис.2

(19) SU (11) 1248628 (13)A1

(51) МПК4 B01D1/06

(57) Выпарной аппарат

Выпарной аппарат, содержащий корпус, греющую камеру с вертикальными трубами, установленную в корпусе и образующую зоны восходящей и нисходящей циркуляций раствора, электроды, размещенные в зоне восходящей циркуляции и подключенные к источнику постоянного тока, и штуцера ввода и вывода раствора, греющего пара, конденсата и вторичного пара, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения производительности за счет подогрева раствора в зоне нисходящей циркуляции, он снабжен по крайней мере одним дополнительным электродом помещенным в зону нисходящей циркуляции и подключенным к источнику переменного тока.

Изобретение относится к конструкциям электродных выпарных аппаратов и может быть использовано в сахарной, химической и целлюлозной промышленностях для выпаривания и сгущения растворов.

Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение производительности за счет подогрева раствора 1 в" зоне нисходящей циркуляции.

На Рис. 1 изображен аппарат, общий вид с частичным продольным разрезом; на Рис. '2 - сечение А-А на Рис. 1; на Рис. 3 - узел I на Рис.1.

Выпарной аппарат состоит из корпуса 1, греющей камеры 2 с вертикальными трубами 3, установленной в корпусе и образующей зоны восходящей 4 и нисходящей 5 циркуляции раствора, электродов 6, размещенных в зоне 4 восходящей циркуляции и подключенных к источнику постоянного тока (не показан), штуцеров 7-11 ввода и вывода раствора, греющего пара, конденсата и вторичного пара и по крайней мере одного дополнительного электрода 12, помещенного в зону 5 нисходящей циркуляции и подключенного к источнику переменного тока (не показан).

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор через штуцер 7 10 поступает в корпус 1 аппарата. С помощью электродов 12 он нагревается в зоне 5 нисходящей циркуляции и в нагретом состоянии поступает в трубы 3 зоны 4 восходящей циркуляции, где нагревается до кипения посредством использования греющего пара, подаваемого через штуцер 9 в камеру 2. Для дополнительной интенсификации кипения раствора в трубах 3 применяются электроды 6.

Вторичный пар удаляется из корпуса через штуцер 11, сгущенный раствор - через штуцер 8, а конденсат греющего пара -через штуцер 10.



Рис.1

Рис.2



Рис.3

(19) SU (11) 1335314 (13)A1

(51) МПК4 B01D1/10, B01D1/06

(54) Выпарной аппарат

Изобретение откосится к выпарным аппаратам для получения дистиллята и концентрирования сточных вод и позволяет интенсифицировать процесс за счет повышения степени сепарации парожидкостной смеси. Внутри вертикального корпуса помещены греющие трубы, закрепленные в трубных решетках и установленные в корпусе с образованием циркуляционного вертикального канала, сепарационное устройство и расположенный над ним горизонтальный струйный распределитель выпариваемой жидкости. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в выпарных установках для получения дистиллята и концентрирования минерализованных вод.

Цель изобретения - интенсификация *процесса за счет повышения степени сепарации парожидкостной смеси.

На Рис.1 изображен выпарной аппарат с циркуляционным каналом в виде кольцевой щели; на Рис.2 - тоже виде центральной трубы.

Выпарной аппарат содержит вертикальный корпус J, греющие трубы 2, закрепленные в верхней 3 и нижней 4 трубных решетках, циркуляционный канал 5, сепарационное устройство 6, над которым установлен горизонтальный струйный распределитель 7 выпариваемой жидкости, выполненный в виде перфорированной тарелки с отверстиями 8, патрубки ввода 9 и 10, вывода 11 и 12 жидкости, отвода 13 вторичного пара.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная жидкость проходит по греющим трубам 2, закипает и поступает в верхнюю часть корпуса, где nor ступает на перфорированную тарелку 7 при повороте пароводяного потока на 180°, затем истекает в виде струй через отверстия 8 в циркуляционный канал 5.

При этом в объеме струй жидкости происходит интенсивное пароотделение. Вторичный пар отродится в верхнюю часть корпуса и отводится через патрубок 13, при этом он предварительно проходит через сепарационное устройство 6, выполненное в виде наклонных пластин, в котором дополнительное выделение паровой фазы. Благодаря этому в аппарате удается избежать увеличения гидравлического сопротивления циркуляционного канала и, таким образом, повысить интенсивность циркуляции жидкости, в результате чего достигается сокращение его габаритов.

Формула изобретения.

Выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус, греющие трубы, закрепленные в трубных решетках и установленные в корпусе с образованием циркуляционного вертикального канала, сепарационное устройство, размещенное над циркуляционным каналом, патрубки ввода жидкости и отвода вторичного пара, отличается тем, что, с целью интенсификации процесса за счет повышение степени сепарации парожидкостной смеси, он снабжен горизонтальным струйным распределителем выпариваемой жидкости, расположенным над сепарационным устройством.



Рис.1

Рис.2

(19) SU (11) 1611359 (13)A1

(51) МПК4 B01D1/06

(54) Выпарной аппарат

Изобретение относится к конструкциям выпарных аппаратов с естественной циркуляцией продукта и может быть использовано в выпарных и дистилляционных установках пищевой, химической и других отраслей промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности за счет интенсификации процесса теплообмена при увеличении скорости циркуляции продукта.

На Рис. 1 изображен выпарной аппарат с выносной греющей камерой; на Рис. 2 - разрез А-А на Рис. 1; на Рис. 3 - разрез Б-Б на Рис. 2.

Выпарной аппарат с естественной циркуляцией продукта состоит из выносной греющей камеры-испарителя 1 и центробежного отделителя 2 пара, соединенных циркуляционными трубами 3 и 4. На дне отделителя установлена направляющая ловушка 5 в виде рассеченного конуса, расположенная широким концом против кругового потока движения продукта, а узкой частью входит в возвратную циркуляционную трубу. Ловушка приваривается по контуру дна и боковой стенки отделителя. Изготавливается она из нержавеющей стали. Толщина листа-выкройки принципиального значения не имеет (0,5-3 мм). Высота ловушки равна высоте вращающегося потока жидкости, причем максимальная высота ловушки - у стенки отделителя. Ширина раструба на входе продукт та оптимальна, в пределах 2/3 радиуса, отделителя. Длина направляющей - 3/4 радиуса отделителя. Размеры подобраны из условия захвата потока жидкости в зоне максимальной кинетической энергии.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный продукт, предварительно нагретый в подогревателе до.температуры кипения, подают в камеру испаритель 1. В трубках камеры-испарителя, подогреваемых рабочим паром, продукт начинает кипеть, образуя паровые пузырьки, которые, поднимаясь, влекут за собой.жидкие частицы. Образовавшаяся парожидкостная смесь через -. циркуляционную трубу 4 попадает в сепаратор-отделитель 2, где происходит отделение вторичных паров от жидкости и их удаление. Жидкость захватывается 20 направляющей ловушкой 5 и через возвратную циркуляционную трубу 3 возвращается в камеру-испаритель, и цикл повторяется.

За счет многократного повтора это--25 го цикла из продукта удаляется необходимое количество воды. По достижении необходимой концентрации продукт откачивается из аппарата насосом.

Движение концентрируемой жидкости 30 в выпарном аппарате циркуляционного типа осуществляется за счет разности плотности в камере-испарителе (парожидкостная смесь) и в возвратной циркуляционной трубе (жидкость).

Предлагаемая конструкция позволяет увеличить скорость циркуляции за счет использования дополнительно гидродинамического эффекта потока жидкости, направленного ловушкой в циркуляционную трубу по ходу движения естественной циркуляции концентрируемой жидкости. При этом поток жидкости в ловушке движется в направлении от ее широкой части - раструба к узкой, т.е. происходит изменение проходного сечения потока в сторону уменьшения, что по закону гидродинамики приводит к увеличению скорости потока.

Формула изобретения.

Выпарной аппарат с естественной циркуляцией, состоящий из выносной греющей камеры-испарителя и центробежного отделителя пара, соединенных циркуляционными трубами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет интенсификации процесса теплообмена при увеличении скорости циркуляции продукта, он снабжен установленной на дне отделителя направляющей ловушкой, выполненной в виде конической поверхности, ограниченной контуром поверхности дна и боковой стенки отделителя по месту их соединения, причем она установлена так, что широкий ее конец направлен против кругового движения продукта, а узкий соединен с возвратной трубой.

Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что направляющая ловушка выполнена шириной раструба. на входе продукта в пределах 2/3 радиуса отделителя, а длиной - 3/4 радиуса отделителя.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Описание принципа работы технологической схемы

Технологическая схема двухкорпусной выпарной установке показана в графической части, чертеж 1.

Исходный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в змеевиковый конденсатор, который обогревается вторичным паром из ВА2,скандинсированный раствор самотёком поступает в первый подогреватель и подогревается там, при помощи конденсата из ВА2,потом подогретый раствор поступает во второй подогреватель который подогревается засчёт конденсата изВА1,потом подогретый раствор поступает в ВА1, в нём раствор обогревается свежим водяным паром из котельной 0,5 МПа. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус ВА2. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса, а основной раствор поступает в ёмкость 2. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор самотёком подается в ёмкость 2.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

Несконденсированный раствор со змеевикового конденсатора поступает в расширитель 1,потом с помощью вакуумного насоса подаётся в резервуар а потом сконденсировавшись поступает в канализацию.

Производительность двухкорпусной выпарной установки по испаренной влаге составляет 2850 кг/ч.

двухкорпусная вакуумная выпарная установка

Описание принципа работы проектируемого аппарата

Проектируемым аппаратом является двухкорпусная вакуум-выпарная установка с центральной циркуляционной трубой и роторно-плёночным аппаратом типа «Sambey».

Рассмотрим принцип действия на примере 1 корпуса (рисунок 2.1).

Роторно-пленочный выпарной аппарат.

Роторно-пленочные выпарные аппараты применяют для концентрирования пищевых растворов, а также суспензий.

Роторно-пленочный аппарат представляет собой цилиндрический или конический корпус с обогреваемой рубашкой (рисунок 2.1). Внутри корпуса вращается ротор, распределяющий раствор по цилиндрической поверхности корпуса в виде пленки, а в некоторых случаях -- в виде струй и капель. Роторно-пленочные аппараты выполнены, как правило, из нержавеющей стали Х18Н10Т и углеродистой стали. Высота аппаратов достигает 12,5 м при диаметре 1,0 м, площадь поверхности теплообмена от 0,8 до 16 м2.

Роторно-пленочные аппараты бывают с жестким или размазывающим ротором. Жесткий ротор изготавливается пустотелым с лопастями. Зазор между лопастью и стенкой аппарата составляет от 0,4 до 1,5 мм. Исходный продукт подается в верхнюю часть аппарата и лопастями распределяется по цилиндрической стенке в виде пленки. Окружная скорость лопастей достигает 12 м/с. При работе под вакуумом (при давлении до 100 Па) вал ротора уплотняется специальным торцевым уплотнением. Нижний подшипник смазывается перерабатываемым материалом.

Рисунок 2.1 - Роторно-пленочный выпарной аппарат: 1- привод; 2- уплотнение; 3 - ротор; 4 - флажок; 5 - корпус; 6 - рубашка

Конструкция аппаратов позволяет благодаря осевому перемещению ротора регулировать толщину пленки и тем самым скорость процесса.

Аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой.

В нижней части вертикального корпуса 1 (рис.2.2) находится нагревательная камера 2, состоящая из двух трубных решеток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы, кипятильные трубы 3 (длиной 2--4 м) и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательной камеры подается греющий пар.

Раствор поступает в аппарат над верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затем поднимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего края вскипает. Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверх паро-жидкостной смеси, содержание пара в которой возрастает по мере ее движения. Вторичный пар поступает в сепарационное (паровое) пространство 5, где с помощью брызгоуловителя 6, изменяющего направление движения парового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесенная им влага. После этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

Упаренный раствор удаляется через нижний штуцер конического днища аппарата в качестве промежуточного или конечного продукта.

Как отмечалось, циркуляция раствора в аппарате происходит вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и паро-жидкостной смеси в кипятильных трубах. Возникновение достаточной разности плотностей обусловлено тем, что поверхность теплообмена каждой кипятильной трубы, приходящаяся на единицу объема выпариваемого раствора, значительно больше, чем у циркуляционной трубы, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем жидкости в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Следовательно, парообразование в кипятильных трубах должно протекать значительно интенсивней, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в этой трубе. В результате обеспечивается естественная циркуляция, улучшающая теплопередачу и препятствующая образованию накипи на поверхности теплообмена.

В аппаратах этой конструкции циркуляционная труба, как и кипятильные трубы, обогревается паром, что снижает разность плотностей раствора и паро-жидкостной смеси и может приводить к нежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостатком является также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительной разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата.

Рис 2.2 Выпарной аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой 1 -- корпус. 2 -- нагревательная камера. 3 -- кипятильные трубы. 4 -- циркуляционная труба, 5 --сепарационное (паровое) пространство, 6 -- брызгоуловитель.

Материальный расчет установки

X нач =6% - концентрация сухих веществ в концентрате квасного сусла до упаривания;

X кон =36% - концентрация сухих веществ в концентрате квасного сусла после упаривания;

Gк- производительность по готовому продукту, равна 100 кг/ч;

Р=0,03 МПа - остаточное давление (давление в конденсаторе).

Давление греющего пара 0,11 МПа

Материальный баланс:

(1)

Производительность установки определим по формуле:

(2)

откуда

.

Производительность установки по испаряемой влаге определим по уравнению:

Получим



Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением:

Тогда

(3)

(4)

Рассчитываем концентрации растворов в корпусах:

(5)

(6)

Концентрация раствора в последнем корпусе Х2 соответствует заданной концентрации упаренного раствора Хк.

Тепловой расчет аппарата

Определим температуры кипения растворов.

Общий перепад давления в установке равен:

МПа. (7)

В первом приближении общий перепад давлений распределяем между корпусами поровну. Тогда давление греющих паров в корпусах:

МПа,

МПа. (8)

Давление в змеевиковом многозаходном конденсаторе:

МПа, (9)

что соответствует заданному значению Рзк.

По давлению паров находим их температуры и энтальпии([1], таблица LVII, c.549-550):

Температуры кипения растворов в корпусах аппарата принимаем с учетом депрессий (температурной и гидродинамической).

Гидродинамическую депрессию принимаем 1,0 градус на корпус, тогда температуры вторичного пара в корпусах равны.



где - температура вторичного пара в первом корпусе, ;

- температура греющего пара во втором корпусе, ;

где - температура вторичного пара во втором корпусе, ;

- температура пара в конденсаторе, ;

Сумма гидродинамических депрессий

(10)

По полученным температурам находим давления вторичных паров по таблицам Ривкина

Гидростатическая дисперсия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.

(11)

где Н - высота кипятильных труб в аппарате, м;

с- плотность кипящего раствора, кг/м3;

е- паронаполнение, м3/м3, принимаем 0,5.

Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата. Принимаем удельную тепловую нагрузку аппаратов q=40000 Вт/м2. Тогда ориентировочная поверхность теплопередачи в первом корпусе равна /1, с. 88/.

(12)

где - теплота парообразования вторичного пара в первом корпусе, .

(13)

где - теплота парообразования вторичного пара в втором корпусе, .

По ГОСТ 11987 - 81 данный выпарной аппарат состоит из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре dвн = 38 мм и толщиной стенки д = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб Н = 4 м.

Давление в среднем слое кипятильных труб.

Тогда.

Определим гидростатическую дисперсию , в корпусах.

(14)

где - температура вторичного пара в среднем слое первого аппарата, .

(15)

где - температура вторичного пара в среднем слое второго аппарата, .

Сумма гидростатических депрессий равна

(16)

Температурная депрессия по корпусам равна

Сумма температурных депрессий равна

(17)

Температуры кипения растворов в корпусах равны

 (18)

(19)

Принимаем температуры кипения квасного сусла и температуры вторичного пара:

в первом корпусе tкип.н.=95,27єС;

во втором корпусе tкип.к.=82,82єС;

температура вторичного пара в первом корпусе tвт.п.1=91єС;

температура вторичного пара во втором корпусе tвт.п.2=76єС.

Начальная температура кваса tн=12єС.

Скрытая теплота парообразования воды при температуре tвт.п.1=91єС составляет r1=2280,7 кДж/кг и при температуре tвт.п.2=76єС составляет r2=2318,9 кДж/кг.

Полезная разность температур

Общая полезная разность температур равна

(20)

Полезные разности температур по корпусам равны, ?С:

; (21)

. (22)

Тогда общая полезная разность температур:

?С.

Проверим общую полезную разность температур:

. (23)

Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1 - й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

(24)

; (25)

, (26)

где 1,03 - коэффициент, учитывающий 3 % потерь тепла в окружающую среду; Сн, С1 - теплоемкости растворов соответственно исходного и в первом корпусах. По табл. II [2] Сн = 1,1199 кДж ?кг*к, С1 = 1,3069 кДж ?кг*к; Q1конц, Q2конц - теплоты концентрирования по корпусам, кВт; tн - температура кипения исходного раствора при давлении в 1- м корпусе;

tн = tвп1 + = 91+ 1 = 92 0С. (27)

Можно принять Iвп1 Iгп22660,2 кДж ?кг; Iвп2Iкк 2636,8 кДж ?кг.

Рассчитаем теплоту концентрирования для 2 - го корпуса:

Q2конц = Gсух·q = GH·xн·q, (28)

де q - разность интегральных теплот растворения при концентрациях х1 и х2, кДж ?кг.

Сравним Q2конц с ориентировочной тепловой нагрузкой для 2- го корпуса Q2ор:

(29)

Поскольку Q2конц составляет значительно меньше 3 % от Q2ор, в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q2конц.

W=0,066+0,072=0,138.

Получим систему уравнений:

w1+w2=0,138.

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D = 0,634 кг ?с; w1 = 0,7 кг ?с; w2 = 0,35 кг ?с;

Q1 = 1378,15 кВт; Q2 = 1211,27 кВт.

Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора в интервале изменения концентраций от 5 до 60 %. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии её не менее 0,1 мм?год, коэффициент теплопроводности

Расчёт коэффициентов теплопередачи

(30)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи . Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

, (м2·К)/Вт.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке б1 равен:

, (31)

гдеr1 - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

сж, лж, мж - плотность, теплопроводность, вязкость конденсата при средней температуре пленки соответственно;

 (32)

гдеДt1 - разность температур конденсации пара и стенки.

Расчет ведем методом последовательных приближений. В первом приближении примем Дt1=2,0?С. Тогда б1 равно:

Вт/м2·К.

Найдем , ?С, (33)

Тогда , ?С. (34)

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в пленочных растворах определяем по уравнению:

(35)

гдел - теплопроводность кипящего раствора, Вт/(м·К);

д - толщина пленки, м;

(36)

гден - кинетическая вязкость раствора, м2/с;

- критерий Re для пленки жидкости;



- линейная массовая плотность орошения, кг/(м·с);

- смоченный периметр, м;

µ - вязкость кипящего раствора, Па·с;

q - тепловая нагрузка, которую в расчете принимаем равной

, Вт/м2. (37)

Принимаем коэффициенты с=163,1; n=-0,264; m=0,685.

, м.

(38)

, м.

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м2; (39)

Вт/м2; (40)

Как видим .

Для второго приближения примем Дt1=3,0 ?С.

Вт/м2·К.

Найдем , ?С, (41)

Тогда , ?С. (42)

, Вт/м2.

Принимаем коэффициенты с=163,1; n=-0,264; m=0,685.

Проверим правильность второго приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м2; (43)

Вт/м2; (44)

Как видим .

Рассчитаем коэффициент для первого корпуса К1.

, Вт/(м2·К)

Далее рассчитаем коэффициент для второго корпуса К2.

, Вт/(м2·К)

Распределение полезной разности температур

Найдем полезные разности температур по корпусам:

Проверим общую полезную разность температур установки:

град (45)

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле:

. (46)

Тогда:

м2; м2.

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных изменений аппарата.

Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):

Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше методом, приводит к следующим результатам: К1=705,2 Вт ?(м2*к); К2= 721,5Вт ?(м2*к).

Распределение полезной разности температур:

град;

град.

Проверка суммарной полезной разности температур:

=.

Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

м2;

м2.

Определение толщины тепловой изоляции

Для корпусов

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

, (47)

где =9,3+0,058* - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт ?(м2*к); - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале 35 - 45 0С, = 40 0С; - температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенок аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимаем равной температуре греющего пара ;tв- температура окружающей среды (воздуха), 0С, tв=20 0С; - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт ?(м2*к).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1 - го корпуса:

Вт ?(м2·к).

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85 % магнезит + 15 % асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности = 0,09 Вт ?(м2*к).

Тогда получим:

м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,025 м и для других корпусов.

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для трубопровода:

Вт ?(м2·к).

Для изоляции возьмём цилиндр PAROCSection (PAROCE). При температура греющего пара 151,8 0С, данный цилиндр будет иметь теплопроводность л = 0,049. Тогда получим:

...