Процес дезодорації рослинної олії

Дезодорована олія після обробки парою подається в рекупераційний теплообмінник (поз. Т), далі - в маслоохолджувачі (поз. Х1 та Х2) та полірувальний фільтр (Ф) і далі в баки готової продукції.

Пара, що відводиться з кожного напівциліндру, конденсується в скрубері вловлювача (поз. С).

Тиск в дезодораторі та деаераторі 0,4 кПа.

Температура олії, яка є абсорбентом на вході в скрубер зазвичай приймається 60°С, а на виході - 70°С.

В ежектори подається водяний пар, тиск якого 0,67 МПа.

В теплообмінниках-холодильниках дезодорована олія охолоджується до температури 40°С охолоджуючою водою температурою 15°С.

Полірувальний фільтр працює під тиском 0,3 МПа.

Конструкція дезодоратору забезпечує велику площу поверхні олії, малу висоту парорідинного шару, рівномірний розподіл пари та невеликі її витрати.

В даній конструкції створюються сприятливі умови для масопереносу від відгонки летких речовин [8].



2.2 Опис схеми технохімічного контролю

Таблиця 2.1 - Норми технологічного режиму

Найменування операції	Показники, що контролюються
	Тривалість технологічного процесу	Маса та об'єм матеріалів, що надходять	Температура, °С	Тиск	Інші показники
Сировина, що надходить	Тривалість циклу - 20 хв, При запуску - 40 хв	1000 кг/партія
Деаерація олії		Те саме	80-90	60-270 Па	Гріюча пара 0,3 МПа
Нагрівання в дуплекс - циліндрах дезодоратора		Те саме	250	0,13-0,4 кПа	Гостра пара 280°С
Зливання та охолодження олії		Те саме	55±5	0,5 МПа
Полірувальна фільтрація		Те саме	55±10	0,48-0,53 МПа

2.3 Розробка компоновки та будівельна частина

2.3.1 Розробка компоновки

Метою компоновки є з'ясування параметрів виробничої будівлі (поверховості будівлі, форми), типу організації внутрішнього обладнання у вигляді планів та розрізів будівлі і розташування в ній обладнання з прив'язуванням останнього.

В даному дипломному проекті виконано плани та розрізи ділянки дезодорування соняшникової олії.

Розробка компоновки здійснюється в декілька етапів у наступній послідовності.

На першому етапі розробки компоновки схему технологічну принципову перетворюємо в схему виробничих потоків та отримуємо спрощене, формалізоване зображення технологічної схеми. На площині зображуємо виробничі потоки у вигляді векторів, які указують напрямок руху сировини, матеріалів, проміжних та готового продуктів. Необхідно виділити основний потік, за яким іде основна маса продукту.

Згідно з першим принципом компоновки обладнання (найбільша простота форми (конфігурації) на виді зверху основного виробничого потоку дільниці або цеху, що проектується), структура основного потоку повинна бути максимально простою, а сам потік та вакуумні лінії - найбільш короткими, виключаються потоки, що перехрещуються.

Отримана схема виробничих потоків (зі спрощеною формою основного потоку) зображена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Рішення за формою виробничого потоку

Виробничий потік має комбіновану конфігурацію; він поєднує прямолінійну, поступову односторонню форми, а також такі потоки, що сходяться та розходяться. На даному етапі основному потоку надаємо найбільш простої форми - прямолінійної.

На другому етапі (згідно з другим принципом компоновки - урахування особливостей технології, процесів, обладнання, а також особливостей будівельної частини виробничого приміщення) на основі розрахованих розмірів апаратів та з урахуванням апаратів, розташованих один над одним каскадом, визначаємо сумарну висоту каскадів, висоту апаратів, проміжків по висоті між апаратами. Виявляємо на схемі апарати, розташовані один над одним каскадом, де переміщення продукту відбувається самопливом, тому відстань по висоті між такими апаратами повинна бути не менше 1,5 м.

Насосом продукт може переміщуватися як на малу, так і досить велику відстань, тому вимог до величини відстані, на яку олія перекачується насосом, немає.

Обираємо кількість поверхів - 2; висота першого та другого поверху - 6м. Основний потік має прямолінійну форму (рис. 2.1), тому обираємо будівлю прямокутної форми. Споруди, що мають у плані форму прямокутника, дозволяють більш просто та зручно організовувати загальнозаводську територію. В будівлях прямокутної форми зручніше розміщувати обладнання, створювати природну та штучну освітленість в робочих приміщеннях.

Попередньо обираємо параметри сітки колон: 6Ч6 м.

Урахування особливостей будівельної частини: неможна перетинати апаратами, які провисають, конструкції будівлі, що несуть, наприклад, ригелі, ребра плит перекриття та ін.

На третьому етапі виконується перший варіант компоновки на основі прийнятого рішення за структурою потоків та оцінка обраних параметрів будівлі.

На першому поверсі розміщуємо деаератор (поз. Д), відцентрові насоси (поз. Н1 та Н2), холодильники (поз. Х1 та Х2), фільтр.

На другому поверсі знаходяться: дезодоратор (поз. ДД), рекуперативний теплообмінник (поз. Т), скрубер (поз. С), холодильник (поз. Х3) та відцентровий насос (поз. Н3)

На четвертому етапі розглянемо перший варіант компоновки з точки зору третього принципу компоновки - забезпечення безпечного ведення процесу та умов праці. В схемі первинного очищення відсутні будь-які їдкі речовини.

Сходові клітки повинні бути з капітальними стінками як захист від вогню при пожежі та знаходитися на достатній відстані від апаратів, що працюють при високих температурах. Двері відчиняються назовні в сторону сходової клітки, щоб за небезпечної ситуації була можливість швидко покинути будівлю, а при виході зі сходової клітки - в сторону вулиці. Передбачені пожежні сходи.

Мінімальна відстань між апаратами - 0,8 м, ширина сходів для обслуговування апаратів - 0,7 м.

Всі площадки та монтажно-вентиляційний отвір мають огородження висотою 1м.

На п'ятому етапі коректуємо компоновку з урахуванням четвертого принципу - зручність монтажу, демонтажу, ремонту, заміни виробничого обладнання. Приймаємо рішення з розташування монтажно-вентиляційного отвору, установлюємо кран-балку, за допомогою якого можливо переміщати обладнання, розташоване на другому поверсі, на перший поверх через монтажно-вентиляційний отвір, поруч з яким знаходяться ворота. На першому поверсі є достатньо місця перед воротами для транспортування обладнання при його монтажі, заміні, ремонті та ін.

На шостому етапі коректуємо компоновку з урахуванням принципу зручності обслуговування та експлуатації технологічного обладнання (п'ятий принцип компоновки). Висота вузла, що обслуговується, від підлоги поверху або площадки - 1-1,5 м. Однакові апарати розташовані поруч для зручності їх обслуговування.

На сьомому етапі компоновки робимо чергове уточнення розмірів, форми та інших параметрів виробничої будівлі, виконуємо остаточний варіант компоновки. Для остаточного варіанту компоновки залишаємо попередньо прийняті параметри виробничої будівлі: кількість поверхів - 2 (висота першого поверху - 6 м, другого - 6 м), параметри сітки колон - 6Ч6 м, форма будівлі в плані - прямокутна.

2.3.3 Будівельна частина

Двоповерхова виробнича будівля має каркас прямокутної форми розмірами у плані 18Ч12 м і висотою у розрізі 12 м.

Фундаментом є конструкція, що розташована нижче рівня будівлі і приймає навантаження від ваги будівлі. В даному випадку використовується для будування монолітний фундамент склянкового типу.

Каркас будівлі створює так звану просторову етажерку, що складається із елементів системи з'єднаних між собою ригелів, колон та плит перекриття. Матеріал для виконання каркасу будівлі - залізобетон. Матеріали для виконання каркасу будівлі повинні бути міцними, стійкими, довговічними, вогнестійкими. Для опору ригелів на колону передбачені консолі. Переріз колон прямокутний 400Ч400 мм. Висота ригелів 800 мм, ширина 300 мм, довжина 5500 мм.

Зовнішні стіни необхідної міцності. Стійкі проти атмосферних впливів і корозії, мають необхідні тепло-, водо-, повітро- і звукоізоляційні властивості, довговічні та вогнестійкі. Товщина стін 400 мм.

Покрівля будівлі призначена для захисту від атмосферних опадів і підтримання у приміщенні необхідної температури.

Запроектований плоский (із схилом менше 2,3 %) дах, утеплений. Як несучу конструкцію даху використовують залізобетонні плити покриття. По плитах розташовують теплоізоляційний шар, зверху укладають зрівняльний шар, потім розташовують багатошарове гідроізоляційне покриття.

Підлога міцна, мало зношується, тепла, безшумна, легко ремонтується. Підлога укладається двома шарами цементу 40Ч60 мм, зверху ці шари вкриваються керамічною плиткою.

Ворота улаштовані для в'їзду різних транспортних засобів та вивозу обладнання, вони розташовані з протилежної сторони від сходів, таким чином забезпечується два виходи з будівлі. Розмір воріт - 3Ч3 м.

Двері дерев'яні 1200Ч2000Ч55 мм.

Сходи призначені для сполучення між поверхами. Висота маршу 1,5 м, число східців у марші - 10, висота сходинки - 150 мм. Розмір сходової клітки у плані 6000Ч3000 мм.

Природне освітлення в будівлі реалізується крізь вікна. Виконано двостороннє бокове освітлення. Віконні дерев'яні переплетіння мають стандартні розміри: ширину 3м і висоту 1,8 м. Засклення подвійне листовим склом d=3-4 мм.



3. НОРМАТИВНІ МАТЕРІАЛИ НА СИРОВИНУ І МАТЕРІАЛИ, ГОТОВУ ПРОДУКЦІЮ І КОРИСНІ ВІДХОДИ

3.1 Сировина та матеріали

В якості сировини на ділянці дезодорування використовують олію соняшникову рафіновану недезодоровану згідно ДСТУ 4492:2005 «Олія соняшникова. Технічні умови».

Основні органолептичні показники:

прозорість - олія прозора без осаду;

запах і смак - притаманний рафінованій соняшниковій олії без стороннього запаху, присмаку та гіркоти.

За фізико-хімічними показниками рафінована недезодорована олія повинна відповідати таким вимогам: колірне число - не більше ніж 12 мг йоду; кислотне число свіжовиробленої олії та олії наприкінці терміну зберігання - не більше ніж 0,25 та 0,60 мг КОН/г відповідно; пероксидне число під час випуску з виробництва та наприкінці терміну зберігання - не більше ніж 2,0 та 10 1/2 О ммоль/кг відповідно; масова частка фосфоровмісних речовин в перерахунку на стеароолеолецитин та в перерахунку на Р2О5, % - відсутність; масова частка нежирових домішок, % - відсутність; масова частка вологи та летких речовин - не більше ніж 0,10%; віск та воскоподібні речовини - для невимороженої олії не визначають, для вимороженої відсутні; мило (якісна проба) - відсутність; температура спалаху олії екстракційної -не нижче ніж 225°С; Ступінь прозорості, фем - не більше ніж 15; анізидинове - не нормують [10].

3.2 Готова продукція

Готовою продукцією ділянки дезодорування являється олія соняшникова рафінована дезодорована. Дезодорована олія поділяється на марки Д і П. Обидві марки поставляються як в торгівельну мережу, так і на підприємства громадського харчування.

Таблиця 3.1 - Органолептичні, фізико-хімічні показники олії соняшникової рафінованої дезодорованої [10]

Назва показника	Соняшникова олія рафінована недозодорована	Метод випробовування
	Невиморожена	Виморожена
Прозорість	Прозора без осаду	ГОСТ 5472
Смак та запах	Смак знеособленої олії, без запаху	ГОСТ 5472
Колірне число, мг йоду, не більше ніж	10	ГОСТ 5477
Кислотне число, мг КОН/г, не більше ніж - свіжовиробленої олії - наприкінці терміну зберігання	0,25 0,60	ДСТУ 4350 ГОСТ 5476
Пероксидне число, 1/2 О ммоль/кг, не більше ніж - під час випуску з виробництва; - наприкінці терміну зберігання	2,0 10,0	2,0 10,0	ДСТУ ISO 3960 ГОСТ 26593
Масова частка фосфоровмісних речовин, % - в перерахунку на стеароолеолецитин; - в перерахунку на Р2О5	Відсутність Відсутність	ГОСТ 7824
Масова частка нежирових домішок, %	Відсутність	ДСТУ ISO 663 ГОСТ 5481
Масова частка вологи та летких речовин, %, не більше ніж	0,10	ДСТУ ISO 662 ГОСТ 11812
Віск та воскоподібні речовини	Не визначають	Відсутність	Згідно з додатком А
Мило (якісна проба)	Відсутність	ГОСТ 5480
Температура спалаху екстракційної олії, °С	234	ГОСТ 9287
Ступінь прозорості, фем, не більше ніж	15	ГОСТ 5472
Анізидинове число	Не нормують	ДСТУ ISO 6885

За мікробіологічними показниками олія рафінована дезодорована виморожена та невиморожена марки Д повинна відповідати показникам, наведеним у таблиці 3.2

Таблиця 3.2 - Мікробіологічні показники олії соняшникової рафінованої дезодорованої вимороженої та невимороженої марки Д [10]

Показники	Допустимі рівні, не більше ніж	Методи контролювання
Кількість аеробних та факультативно-анаеробних мікроорганізмів, КУО/г, не більше ніж	500	ГОСТ 9225
Бактерії групи кишкових паличок (коліформи), у 1 г	Не допустимо	ГОСТ 9225
Коагулазопозитивні Stafilococсus, у 1 г	Не допустимо	Сан ПиН 42-123-4940-88
Патогенні мікроорганізми, зокрема бактерії роду Salmonella, у 25 г	Не допустимо	Сан ПиН 42-123-4940-88
Дріжджі, КУО/г	Не допустимо	ГОСТ 10444.12
Плісняві гриби, КУО/г, не більше ніж	100	ГОСТ 10444.12

Вміст токсичних елементів, пестицидів і мікотоксинів в олії соняшниковій не повинен перевищувати гранично допустимі концентрації, встановлені в МБВ № 5061, ДР «Допустимі рівні вмісту радіонуклідів Cs-137 i Sr-90 у продуктах харчування і питній воді» і зазначені у таблицях 3.3, 3.4 і 3.5 [10].

Таблиця 3.3 - Допустимі рівні вмісту токсичних елементів і мікотоксинів в олії соняшниковій [10]

Назва токсичного елемента	Допустимі рівні, мг/кг, не більше ніж	Методи контролювання
Свинець	0,1	ГОСТ 30178; ДСТУ ISO 12193
Миш'як	0,1	ГОСТ 26930
Кадмій	0,05	ГОСТ 30178
Ртуть	0,03	ГОСТ 26927
Мідь	0,5	ГОСТ 30178; ДСТУ ISO 8294
Залізо	5,0	ГОСТ 30178; ДСТУ ISO 8294
Цинк	5,0	ГОСТ 30178
Афлатоксин В1	0,005	МУ 2273, МУ 4082
Зеараленон	1,0	МР 2964

Таблиця 3.4 - Допустимі рівні вмісту пестицидів в олії соняшниковій [10]

Назва пестициду	Максимально допустимі рівні, млн-1 (мг/кг)	Методи контролювання
	Для безпосереднього використовування на харчові цілі	Для перероблення на харчові продукти	На технічні ціл
ГХЦГ гама-ізомер (гексахлоран)	0,05	1,0	більше ніж 1,0	ДСТУ EN 1528-1
Гептахлор	не допустимо	ДСТУ EN 1528-1
ДДТ	0,1	0,25	більше ніж 0,25	ДСТУ EN 1528-1

Таблиця 3.5 - Допустимі рівні радіонуклідів [10]

Назва радіонуклідів	Допустимі рівні, Бк/кг	Методи контролювання
Cs-137 (цезій-137)	600	МУ 5779
Sr-90 (стронцій-90)	200	МУ 5778



3.3 Корисні відходи

Деодистилят - погони процесів дезодорування олій та жирів, що сконденсовані у рафінованій олії.

Деодистилят повинен відповідати вимогам ДСТУ 4610:2006 «Деодистилят (олія срруберна, олія кисла). Технічні умови».

Таблиця 3.5 - Органолептичні та фізико-хімічні показники деодистиляту [11]

Назва показника	Характеристика деодистиляту	Методи випробування
	Деодистилят рідких олій	Деодистилят твердих олій та модифікованих жирів
	ДР - 1	ДР - 2	ДТ - 1
Колір	Темно-коричневий	Згідно з чинною нормативною документацією
Запах	Специфічний для жирних кислот, без стороннього запаху	Згідно з чинною нормативною документацією
Масова частка вологи та летких речовин, %, не більше ніж	0,4	0,8	0,4	ДСТУ ISO 6622 ГОСТ 11812
Масова частка загального жиру, %, не менше ніж	99,6	99,2	99,6	СОУ 15.4-37-208
Кислотне число, мг КОН/г, не більше ніж, не менше ніж	20,0	50,0	50,0	ГОСТ 29039
Масова частка неомільних речовин, %, не більше ніж	2,0	15,0	6,0	ДСТУ ISO 3596 ДСТУ ISO 18609 ГОСТ 5479
Пероксидне число, Ѕ О ммоль/кг, не більше ніж	10,0	Не визначають	ДСТУ ISO 3960 ГОСТ 26593

Таблиця 3.6 - Вміст токсичних елементів [11]

Назва токсичного елемента	Допустимі рівні, мг/кг, не більше ніж	Методи контролювання
Ртуть	0,1	Згідно з ГОСТ 26927
Кадмій	0,4	Згідно з ГОСТ 30178, ГОСТ 26933
Свинець	5,0	Згідно з ГОСТ 30178, ДСТУ ISO 12194, ГОСТ 26932
Миш'як	1,0	Згідно з ГОСТ 26930
Мідь	80,0	Згідно з ГОСТ 30178, ДСТУ ISO 8294, ГОСТ 26931
Цинк	100,0	Згідно з ГОСТ 30178, ГОСТ 26934
Залізо	200,0	Згідно з ГОСТ 30178, ДСТУ ISO 8294

Таблиця 3.7 - Допустимі рівні мікотоксинів [11]

Назва мікотоксину	Допустима концентрація, мг/кг, не більше ніж	Метод випробування
Афлатоксин В1	0,1	Згідно з МР № 4082
Зеараленон (Ф-2)	3,0	Згідно з ГОСТ 28001
Т-2 токсин	0,2	Згідно з ГОСТ 28001

Таблиця 3.8 - Допустимі рівні пестицидів [11]

Назва пестициду	Гранично-допустимий рівень, мг/кг	Метод випробування
ДДТ (сума ізомерів і метаболітів)	0,5	Згідно з МР
ГХЦГ (сума ізомерів)	0,2	Те саме
Карбофос	5,0	Те саме
Хлорофос	3,0	Те саме

Сумарний вміст радіонуклідів у деодистиляті марки ДР - 1 під час використовування в кобікормах не повиненперевищувати 600 Бк/кг [11].



4. ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ

4.1 Початкові дані для розрахунку

Продуктивність установки Т=72 т/добу

Початкова кислотність олії (КЧ=0,4 мг КОН/г) жп=0,2%

Кінцева кислотність олії (КЧ=0,06 мг КОН/г) жк=0,03%

Маса жирних кислот, що утворюються в результаті гідролізу ацилгліцеридів жг=0,03%

Витрати гострої пари при дезодоруванні Дуд=50 кг/т

Молекулярна маса найбільш летких жирних кислот (для більшості вітчизняних рослинних олій, окрім кокосової та пальмоядрової, приймається по міристиновій кислоті) Мжк=228

Молекулярна маса води Мв=18

Тиск у верхній частині скрубера Р=1066 Па

Парціальний тиск парів міристинової кислоти при температурі в верхній частині скрубера (із запасом) 80°С Рк=0,5 Па

4.2 Розрахунок матеріального балансу

Маса вільних жирних кислот, що відганяються:

жун= жп- жк+ жг, (4.1)

жун=0,2-0,3+0,3=0,2%=2 кг/т

Маса одоруючих речовин, які відганяються, для рослинної олії нормальної якості складає в середньому жо=250 мг/кг=0,25 кг/т

Маса нейтральної олії, що уноситься:

Жн=Дуд*0,001, (4.2)

Жн=50*0,001=0,05%=0,5 кг/т

0,001 - відсоток уносу нейтральної олії

Загальна маса жирових погонів, яка уноситься з дезодоруючої олії:

?жу= жун+ жо+ Жн, (4.3)

?жу= 2+0,25+0,5=2,75 кг/т

При годинній продуктивності m=3 т/год маса жирових компонентів, що уносяться, складає:

П= ?жу* m, (4.4)

П=2,75*3=8,25 кг/год

У скрубері велика частина погонів поглинається олією, що зрошується.

Маса жирних кислот, що уносяться ежектором:

gжк=(Дуд*Мжк*Рк)/(Мв*(Р-Рк)), (4.5)

gжк =(50*228*0,5)/(18*(1066-0,5))=0,3 кг/т

Кількість механічно унесених парогазовою сумішшю в конденсатори одоруючих речовин та нейтрального жиру приймаються по практичним даним 50% від маси жирних кислот:

У= gжк*0,5, (4.6)

У= 0,3*0,5=0,15 кг/т

Сумарна кількість жирових компонентів, які уносяться в конденсатори пароежекторного вакуум-насосу:

Ук= gжк+У, (4.7)

Ук=0,3+0,15=0,45 кг/т

Відповідно за годину:

Уч=Ук*m, (4.8)

Уч=0,45*3=1,35 кг/год

Кількість жирових компонентів, які сорбуються олією в скрубері:

К=П-Уч, (4.9)

К=8,25-1,35=6,9 кг/год

Маса та склад компонентів, що надходять в скрубер, поглинаються абсорбентом та, що уносяться в конденсатори при дезодоруванні олії приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Баланс жирових компонентів у скрубері при дезодоруванні рослинної олії

Компоненти	Прихід у скрубер	Унесене із скрубера	Поглинене абсорбентом
	Кг/т	Кг/год, Кг/с	%	Кг/т	Кг/год, Кг/с	%	Кг/т	Кг/год, Кг/с	%
Всього	2,75	8,25 0,0023	100,0	0,45	1,35 0,00038	100,0	2,3	6,9 0,0019	100,0
В тому числі: Жирні кислоти	2	6 0,0017	72,73	0,3	0,9 0,00025	66,67	1,7	5,1 0,0014	73,91
Одоруючі речовини	0,25	0,75 0,0002	9,09	0,15	0,45 0,00013	33,33	0,6	1,8 0,0005	26,09
Нейтральний жир	0,5	1,5 0,00042	18,18

Абсорбція з газової фази жирових погонів у скрубері здійснюється охолодженим циркулюючим абсорбентом (олією рафінованою дезодорованою). Маса цієї олії по технологічним умовам складає Gм=600 кг.

Поступово олія збагачується поглиненими вільними жирними кислотами і нейтральними продуктами, тому її періодично змінюють на свіжу. Зміну проводять так, щоб абсорбент цілком обновився приблизно 1 раз на 3 доби. За цей час у циркулюючій олії накопичуються наступні компоненти:

Всі компоненти Gк=6,9*24*3=496,3 кг

У тому числі:

вільні жирні кислоти Gжк=5,1*24*3=367,2 кг;

нейтральні продукти (одоруючі речовини та нейтральний жир) G=1,8*24*3=129,6 кг

Загальна маса циркулюючого абсорбенту (олії) і поглинених компонентів до кінця третьої доби складає:

О= Gм+ Gк, (4.10)

О=600+496,3=1096,3 кг

Концентрація вільних жирних кислот в циркулюючій суміші:

а=( Gжк*100)/О, (4.11)

а=(367,2*100)/1096,3=33,5%

Питома витрата абсорбенту (олії) на поглинання жирових компонентів у скрубері у розрахунку на 1 т олії, що дезодорується:

z= Gм/(72*3), (4.12)

z=600/(72*3)=2,78 кг/т

При встановленому режимі щодоби зі скрубера виводиться:

Gс=О/3, (4.13)

Gс=1096,3/3=365,3 кг суміші абсорбенту з погонами, що конденсувалися і подається 600/3=200 кг свіжої олії.

Вихід дезодорованої соняшникової олії та маса відходів, що утворилися наведені в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Матеріальний баланс дезодорування рослинної олії

Прихід	%	Кг/т, кг/год, кг/с	Вихід	%	Кг/т, кг/год, кг/с
Рафінована недезодорована рослинна олія	100,0	1000 3000 0,833	Рафінована дезодорована рослинна олія	99,725	997,25 2991,75 0,831
			Відходи при дезодоруванні (погони, що переходять в абсорбент)	0,23	2,3 6,9 0,0019
			Безповоротні втрати	0,045	0,45 1,35 0,00038
Всього	100,0	1000 3000 0,833		100,0	1000 3000 0,833

Загальна маса відходів олії при дезодоруванні збільшується за рахунок циркулюючої в скрубері олії, що використовується на технічні цілі, і складає:

gо= z+3, (4.14)

gо=2,78+3=5,78 кг/т

Питома витрата рафінованої недезодорованої олії на 1 т дезодорованої:

В=1000*(1000/997,25)=1002,76 кг

Питома витрата рафінованої недезодорованої олії, що циркулює в скрубері:

В1=1000*1000(997,25-2,78)=1005,56 кг

Маса технічної олії (абсорбенту), що утворюється в установці продуктивністю Т=72 т/добу:

gг= gо*Т, (4.15)

gг=5,78*72=416,16 кг/добу [12].

4.3 Розрахунок теплового балансу

1) Тепловий баланс стадії попереднього нагрівання (деаератор)

Схема теплових потоків:

t1=25°С початкова олія t2=110°С

t3=120°С пара(0,3 МПа) t4=120°С

ік=561,5 кДж/кг іп=2724,7 кДж/кг

Рівняння теплового балансу:

Q1+ Qп = Q2+ Qк+ Qвтр, (4.16)

Q1, Q2 - кількість теплоти олії на вході та виході відповідно, кВт;

Qп, Qк - кількість теплоти пари та конденсату на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1=Gп*С1*Т1,

Gп - витрати олії недезодорованої, кг/с;

С1 - питома теплоємність олії за певної температури, кДж/кг*К;

Т1 - температура, К.

Q1=0,833*1,76*298=436,89 кВт

Q2= Gп*С2*Т2=0,833*2,154*383=687,21 кВт

Qвтр=0,05*( Q2- Q1)=0,05*(687,21-436,891)=12,516 кВт

Як теплоносій на цій стадії використовується пара тиском 3 МПа.

Qп=Д*іп,

Qк=Д*ік,

Д - витрати пари, кг/с;

іп, ік - питома ентальпія пари та конденсату.

Qп=Д*2724,7,

Qк=Д*561,5,

Витрати пари знаходимо з рівняння теплового балансу:

436,891+2724,7*Д=687,21+561,5*Д+12,252

Д=0,12 кг/с

Qп=2724,7*0,12=326,964 кВт

Qк=561,5*0,12=67,38 кВт

Перевірка правильності балансу:

436,891+326,964=687,21+67,38+12,516

763,855=766,59

2) Рекуперативний теплообмінник (нагрівання)

Схема теплових потоків:

t1=110°С олія недезодорована t2=230°С

t4=120°С олія дезодорована t3=240°С

Рівняння теплового балансу:

Q1+ Q3 = Q2+ Q4+ Qвтр,



Q1, Q2 - кількість теплоти недезодорованої олії на вході та виході відповідно, кВт;

Q3, Q4 - кількість теплоти дезодорованої олії на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1=Gп*С1*Т1=0,833*2,154*383=687,21 кВт

Q2=Gп*С2*Т2=0,833*2,618*503=1096,94 кВт

Q3=Gп*С3*Т3=0,831*2,659*513=1133,539 кВт

Q4=Gп*С4*Т4=0,831*2,136*393=698,234 кВт

Qвтр=0,05*( Q2- Q1)=0,05*(1096,94-687,21)=20,487 кВт

Перевірка правильності балансу:

687,21+1133,539=1096,94+698,234+20,487

1820,749=1815,661

3) Дезодоратор

Нагрівання за допомогою змійовиків (І дуплекс-циліндр)

Схема теплових потоків:

t1=230°С недезодорована олія t2=250°С

t4=260°С пара(0,3 МПа) t3=260°С

ік=561,5 кДж/кг іп=2724,7 кДж/кг

Рівняння теплового балансу:

Q1+ Qп = Q2+ Qк+ Qвтр,

Q1, Q2 - кількість теплоти олії на вході та виході І дуплекс-циліндру відповідно, кВт;

Qп, Qк - кількість теплоти пари та конденсату на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1= Gп*С1*Т1=0,833*2,618*503=1096,539 кВт

Q2= Gп*С2*Т2=0,833*2,69*513=1149,515 кВт

Qвтр=0,05*( Q2- Q1)=0,05*(1149,515-1096,539)=2,649 кВт

Як теплоносій на цій стадії використовується пара тиском 3 МПа.

Qп=Д*іп,

Qк=Д*ік,

Д - витрати пари, кг/с;

іп, ік - питома ентальпія пари та конденсату.

Qп=Д*2724,7,

Qк=Д*561,5,

Витрати пари знаходимо з рівняння теплового балансу:

1096,539+2724,7*Д=1149,515+561,5*Д+2,649

Д=0,026 кг/с

Qп=2724,7*0,026=70,8422 кВт

Qк=561,5*0,026=14,599 кВт

Перевірка правильності балансу:

1096,539+70,8422=1149,515+14,599+2,749

1167,381=1166,863

Нагрівання гострою парою

Схема теплових потоків:

t1=250°С недезодорована олія t2=260°С

t4=280°С гостра пара(0,67 МПа) t3=280°С

ік=371,88 кДж/кг іп=2658,18 кДж/кг

Рівняння теплового балансу:



Q1+ Qп = Q2+ Qк+ Qвтр,

Q1, Q2 - кількість теплоти олії на вході та виході циліндру відповідно, кВт;

Qп, Qк - кількість теплоти пари та конденсату на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1= Gп*С1*Т1=0,833*2,69*513=1149,515 кВт

Q2= Gп*С2*Т2=0,833*2,755*533=1223,189 кВт

Qвтр=0,05*( Q2- Q1)=0,05*(1223,189 -1149,515)=3,684 кВт

Як теплоносій на цій стадії використовується гостра пара тиском 0,67 МПа.

Qп=Д*іп,

Qк=Д*ік,

Д - витрати пари, кг/с;

іп, ік - питома ентальпія пари та конденсату.

Qп=Д*2658,18,

Qк=Д*371,88,

Витрати пари знаходимо з рівняння теплового балансу:

1149,515+2658,18*Д=1223,189+371,88*Д+3,684

Д=0,0338 кг/с

Qп=2658,18*0,0338 =89,846 кВт

Qк=371,88*0,0338 =12,569 кВт

Перевірка правильності балансу:

1149,515+89,846=1223,189+12,569+3,684

1239,361=1239,442

4) Тепловий баланс охолодження дезодорованої олії (рекуперативний теплообмінник)

Схема теплових потоків:

t1=260°С олія дезодорована t2=120°С

t4=230°С олія недезодорована t3=110°С

Рівняння теплового балансу:

Q1+ Q3 = Q2+ Q4+ Qвтр,

Q1, Q2 - кількість теплоти дезодорованої олії на вході та виході відповідно, кВт;

Q3, Q4 - кількість теплоти недезодорованої олії на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1=1220,253 кВт

Q2=698,234 кВт

Q3=687,21 кВт

Q4=1096,94 кВт

Qвтр=0,05*( Q1- Q2)=0,05*(1220,253-698,234)=26,1 кВт

Перевірка правильності балансу:

1220,253+687,21=698,234+1096,94+26,1

1907,463=1911,422

5) Тепловий баланс охолодження в теплообмінниках-холодильниках

Схема теплових потоків:

t1=120°С олія дезодорована t2=40°С

t4=25°С вода охолоджуюча t3=15°С

Рівняння теплового балансу:



Q1+ Q3 = Q2+ Q4+ Qвтр,

Q1, Q2 - кількість теплоти дезодорованої олії на вході та виході відповідно, кВт;

Q3, Q4 - кількість теплоти охолоджувальної олії на вході та виході відповідно, кВт;

Qвтр - теплові втрати, кВт.

Q1= Gп*С1*Т1=0,831*2,138*393=698,234 кВт

Q2= Gп*С2*Т2=0,831*1,82*313=473,387 кВт

Qвтр=0,05*( Q1- Q2)=0,05*(698,234-473,387)=11,242 кВт

Q3= Gв*С3*Т3

Gв - витрата охолоджуючої води, кг/с

С3-питома теплоємність води при певній температурі

Q3= Gв*4,19*288=1206,72*Gв кВт

Q4= Gв*С4*Т4=Gв*4,18*298=1245,64*Gв кВт

Витрати води знаходимо з рівняння теплового балансу:

698,234+1206,72*Gв=473,387+1245,64*Gв+11,242

Gв=5,488 кг/с

Q3=1206,72*5,488=6622,853 кВт

Q4=1245,64*5,488=6833,458 кВт

Перевірка правильності балансу:

698,234+6622,853 =473,387+6833,458 +11,242

7321,087=7318,087

Таблиця 4.3 - Розрахунки теплового балансу

Стадія	Прихід, кВт	Витрата, кВт
Підігрівання рослинної олії в деаераторі	763,86	766,59
Нагрівання рослинної олії в рекуперативному теплообміннику	1820,75	1815,66
Нагрівання олії за допомогою змійовиків І дуплекс-циліндру дезодоратора	1167,38	1166,86
Нагрівання гострою парою в дуплекс-циліндрах	1239,36	1239,44
Охолодження дезодорованої олії в рекуперативному теплообміннику	1907,46	1911,42
Охолодження дезодорованої олії в холодильниках	7321,09	7318,09
Всього	14218,89	14218,06

дезодоратор рослинна олія рафінування

4.4 Розрахунок основного та допоміжного обладнання

1) Дезодоратор

Вихідні дані для розрахунку:

Продуктивність m=3 т/год

Температура олії в дезодораторі t=230°С

Залишковий тиск в дезодораторі р=0,4 кПа

Початковий вміст летких речовин в дезодоруючій олії, в тому числі одоруючі речовини а1=0,58%=0,0058 т

Початковий вміст нейтральної олії а2=99,42%=0,9942 т

Кінцевий вміст летких речовин в олії в1=0,025%=0,00025 т

Кінцевий вміст нейтральної олії в2=99,975%=0,99975 т

Початкова молярна концентрація дистилюємих речовин (по стеариновій кислоті) у рослинній олії:

Х=а1*Мс/(в1*Мжк+а1*Мс), (4.17)

Х=0,058*874/(0,9942*284+0,0058*874)=0,017615 кмоль стеаринової кислоти / кмоль олії.

Кінцева концентрація стеаринової кислоти на виході олії з дезодоратору:

Х1= а2*Мс/(в2*Мжк+а2*Мс), (4.18)

Х1=0,00025*874*(0,99975*284+0,0025*874)=0,0007689

кмоль стеаринової кислоти на кмоль олії

При такій кінцевій концентрації стеаринової кислоти мінімальні витрати пари для відгонки летких компонентів в процесі безперервного дезодорування:

(Дв/Дс)мін=(р-+Х1(ра-р))/ра, (4.19)

(Дв/Дс)мін=(400-+0,0007689*(1466-400)=0,26 кмоль водяної пари на кмоль олії.

У вищенаведених рівняннях Мс - молекулярна маса олії (Мс=874); Мжк - молекулярна маса стеаринової кислоти (Мжк=284); р - тиск в дезодораторі (р=400 Па); ра - парціальний тиск парів стеаринової кислоти при 230°С (ра=1466 Па); Дв - висхідна кількість водяної пари в дезодораторі, кмоль; Дс- кількість стікаючої олії (Дс=6250/874=7,15 кмоль)

Необхідний надлишок пари не піддається теоретичному розрахунку та знаходиться експерементальним шляхом. За практичними даними, при безперервному дезодоруванні витрати пари вищі теоретично розрахованих в 5-6 разів. В розглянутому випадку витрати пари при п'ятикратному надлишку становлять:

(Дв/Дс)мін*5=0,26*5=1,3 кмоль пари на кмоль олії (4.20)

Технологічні показники

Тривалість дезодорування олії в апараті безперервної дії приймається ф=2,3 год=8280 с.

При продуктивності дезодоратору m=72 т/добу=3 т/год місткість апарату по масі:

G=3*2,3=6,9 т, (4.21)

По об'єму:

V=6,9/0,787=8,767 м3, (4.22)

Годинні витрати гострої пари для відгонки вільних жирних кислот та одоруючих речовин при п'ятикратному надлишку:

Д=( m*(Дв/Дс)мін*Мв*5)/Мж, (4.23)

Д=(3000*0,26*18*5)/874=80,32 кг/год

Максимальні витрати гострої пари приймаються за даними заводу-виготовлювача обладнання 100 кг/год.

Питомі витрати гострої пари на 1 т олії:

Дуд=Д/m, (4.24)

Д=100/3=33,33 кг

Питомі витрати гострої пари на 1 кг відгоняючих погонів:

Дуд'=475/8,25=57,58 кг, (4.25)

8,25 - кількість летких погонів, що відгоняються напротязі 1 год при дезодоруванні олії (табл. 4.1).

При максимальних витратах гострої пари (100 кг/год) швидкість водяної пари в трубі дезодоратора:

Wn=Д*н/(0,785*D2*3600) (4.25)

Питомий об'єм перегрітої водяної пари при температурі 230°С и тиску 400 Па:

н=R*T/р, (4.26)

н=462*503/400=581 м3/кг

Wn=100*581/(0,785*0,772*3600)=34,68 м/с

Теплові втрати, що покриваються органічними теплоносіями.

При поверхні апарату f=108 м2 та витратах з 1 м2 теплоїзоляції qn=1100 кДж/(м2*год) втрати становлять:

Q=1100*108=118108 кДж/год=33 кВт (4.27)

2) Деаератор

Загальний об'м апарату 4,54 м3.

Продуктивність m=3000 кг/год

Температура олії на вході в теплообмінник t1=25°C

Температура олії на виході з теплообмінника t2=110°C

Початкова температура пари t3=120°C

Кінцева температура пари t4= 120°C

Питома теплоємність олії в в інтервалі температур

25-110°C c=2,2 кДж/(кг*К)

Теплова нагрузка на деаератор:

Q=m*c*(t2- t1)*1,05, (4.28)

Q=3000*2,2*(110-25)*1,05=589050 кДж/год= 163625 Вт

Необхідна площа поверхні деаератору:

F=Q/(K*?Tср), (4.29)

К - коефіцієнт теплопередачі (250 Вт/(м2*К));

Тср - середня різниця температур в процесі теплопередачі між теплообмінюючими середовищами, °С.

?Тср=((120-110)+(120-25))/2=52,5°С, (4.30)

F=163625/(250*52,5)=12,5 м2

3) Рекупераційний теплообмінник

Продуктивність m=3000 кг/год

Температура дезодорованої олії нав ході

в теплообмінник t1=260°C

температура дезодорованої олії на виході

з теплообмінника t2=120°C

Початкова температура вихідної олії на вході

в теплообмінник t3=110°C

Початкова температура олії на виході

з теплообмінника tх=230°C

Питома теплоємність дезодорованої олії в інтервалі

температур 120-230°С Сд=2,32 кДж/(кг*К)

Питома теплоємність вихідної олії в інтервалі

температур 110-260°C Са=2,2 кДж/(кг*К)

Прирівнюючи прихід тепла до витрати та враховуючи добру ізоляцію, знаходимо:

Q= m* Са*( tх- t3)= m* Сд*( t1- t2), (4.31)

3000*2,2*( tх-110)=3000*2,32(260-120)

tх=258°С

Q=676558,4 кДж/год=187932,9 Вт

Поверхня теплообмінника (за формулою 4.29):

F=187932,9/(250*6,182)=121,6 м2

?Тср=((260-257,6)+(120-110))/2=6,182°С

4) Олієохолоджувач

Продуктивність m=3000 кг/год

Температура дезодорованої олії на вході t1=120°C

Температура дезодорованої олії на виході t2=40°C

Початкова температура води t3=15°C

Кінцева температура води tх=25°C

Питома теплоємнвсть дезодорованої олії

в інтервалі температур 40-120°С Сд=1,95 кДж/(кг*К)

Теплова нагрузка на олієохолоджувач (1.28)

Q=3000*1,95*(120-40)=324948 кДж/год=90263,3 Вт

Площа теплообміну апарата (4.29).

Середня логарифмічна різниця температур:

?Тср=((120-25)/2-(40-15)/2))/(2,3 lg(47,5/12,5))=26°С

F=90263,3/(300*26)=11,6 м2

Витрати води в олієохолоджувачі:

W=Q/(tx-t3)*4,19*1000)), (4.32)

W =90263,3/((25-15)*4,19*1000))=2,15 м3

5) Полірувальний фільтр

Середня продуктивність фільтру такого типу 1000кг/(м2*год).

Діаметр 520 мм.

Висота 1185 мм.

Поверхня фільтрації 6,7 м2.

Об'єм 165 л.

6) Скрубер

За відомими даними витрати пари в скрубері становлять 1/3 від маси олії: (3000*1,3)/100=39 кг/год.

Тепловий баланс скрубера. Тепло, що відводиться циркулюючою олією, в процесах:

- охолодження 39 кг/год водяної пари від 230 до 70°С

Q1=39*1,97*(230-70)=12292,8 кДж/год

- охолодження 1,5 кг/год повітря від 230 до 70°С

Q2=1,5*1*(230-70)=240 кДж/год

- охолодження 2,5 кг/год жирних кислот і нейтральної олії від 230 до 70°С

Q3=2,5*2,31*(230-70)=1732,5 кДж/год

- тепло, що виділяється при абсорбції 6,9 кг/год жирових погонів

Q4=335*6,9=2311,5 кДж/год

Сумарна кількість тепла, що відводиться олією в скрубері:

?Q=Q1+Q2+Q3+Q4=12292,8+240+1732,5+2311,5=16576,8 кДж/год=4604,67 Вт

Максимальні витрати циркуляційної соняшникової олії при перепаді температур її на вході та виході ?t=7°С:

G= ?Q/(С*?t), (4.33)

G=16576,8/(1,95*7)=1214,4 кг/год

Витрати циркулюючої олії по об'єму:

V=G/с, (4.34)

V=1214,4/984=1,2 м3/год

У вищенаведених розрахунках:

1,95 -питома теплоємність водяної пари, кДж/(кг*К); С - питома теплоємність соняшникової олії в інтервалі температур 60-70°С, С=1,95 кДж/(кг*К); 230-70°С - початкова та кінцева температури парогазової суміші; 1,0 - питома теплоємність сухого повітря, кДж/(кг*К); 2,31 - питома теплоємність жирних кислот та нейтральної соняшникової олії в температурному інтервалі 230-70°С, кДж/(кг*К); 335 - питома теплота поглинання парів жирних кислот з водяної пари рідким абсорбентом, кДж/кг; с - густина абсорбенту (олії) при середній температурі 67°С, с=894 кг/м3.

Нагрузка на насадку. При висоті шару насадки в скрубері hн=1 м та питомій поверхні циліндрічних кілець розмірами 25?25?0,5 мм f=90 м2/м3 загальна поверхня насадки становить:

?f=0,785*d2*hн*f, (4.35)

?f=0,785*222*1*90=283 м2

7) Теплообмінник-холодильник для абсорбенту

Теплова нагрузка за відомими даними ?Q=16576,8 кДж/год=4604,67 Вт.

Необхідна площа поверхні теплообміну холодильника (4.29):

?Тср=((66-35)+(60-27))/2=32

F= 4604,67/(300*32)=0,48 м2

Витрати води в холодильнику (1.32):

W”=16576,8/(35-27)*4,19*1000=0,49 м3/год

8) Відцентровий насос

Напір насосу:

Н=(р2-р1)/(с*g)+НГ+hП, (4.36)

Н=(100-0,4)/(998*9,81)+15+5,5=20,5 м вод.ст.,

р1 - тиск в апараті, з якого перекачується рідина; р2 - тиск в апарті, в який подається рідина; НГ - геометрична висота підйому рідини; hП - сумарні втрати напору на всмоктувальній та нагнітальній лініях.

Корисна потужність насосу:



NП=с*g*Q*Н, (4.37)

NП=998*9,81*0,012*20,5=2408,43 Вт=2,4 кВт

9) Пароежекторний блок

Тиск всмоктування першого парового

ежектору рн1=1066 Па, 8 мм рт. ст

Тиск викиду на останній ступені рк=106600 Па, 800 мм рт. ст

Маса парогазової суміші, що відсмоктюється з дезодораційної установки при найвижчій нагрузці, а тому числі:

водяної пари Д=475 кг/год

газоподібних продуктів д1=25 кг/год

Тиск робочої пари на вході в ежектор р0=784,5 кПа

Початкова температура охолоджуючої води Тв.п=27°С

Кінцева температура води на виході з конденсатору

першої ступені Тв.к1=33°С

другої Тв.к2=43°С

третьої Тв.к3=59°С

Визначення числа ступеней та ступені стискування. Загальна ступість стиснення в багатоступінчастому пароежекторному блоці при заданих вихідних даних:

k.заг=рк/рн1, (4.38)

k.заг=106600/1066=100

Якщо прийняти, що стиснення у всіх ступенях буде однаковим, тоді:

k.ст=, (4.39)

k.ст==3,16

Z - число ступеней = 4

Однак від такого рівномірного розподілу ступенів стиснення часто приходиться відмовлятися, так як тиск перед першим конденсатом повинен бути узгоджений з температурою охолджуючої води.

Методом попереднього підбору для практичних розрахунків приймаються наступні ступені стиснення:

Ежектор перший к.ст1=5,0

другий к.ст2=2,5

третій к.ст3=3,0

четвертий к.ст4=2,67

Перевіряючи правильність підбору прийнятого розподілу ступенів стиснення, знаходять:

Кзаг=к1*к2*к3*к4, (4.40)

Кзаг=5,0*2,5*3,0*2,67=100

На основі прийнятих ступеней стиснення визначають тиск всмоктування та нагнітання для кожного ежектору (табл. 4.4)

Таблиця 4.4 - Розрахунковий тиск всмоктування та нагнітання для чотириступеневого пароежекторного вакуум-насосу

Ежектор	Позначення	Тиск всмоктування, кПа	Ступінь стискання	Позначення	Тиск нагнітання, кПа
Перший	Рн1	1,066	5,0	Рк1	Рк1=к1*рн1=5,0*1,066=5,33
Другий	Рн2	5,33	2,5	Рк2	Рк2=к2*рк1=2,5*5,33=13,3
Третій	Рн3	13,3	3,0	Рк2	Рк3=к3*рк2=3,0*13,3=40,0
Четвертий	Рн4	40	2,67	Рк4	Рк4=к4*рк3=2,666*40=106,6



Для чотириступеневого пароежекторного вакуум-насосу, пряцюючого з наведеними вище параметрами, робочі органи ежекторів мають діаметри, наведені в таблиці 4.5.

Таблиця 4.5 - Діаметри робочих органів ежекторів

Ступінь	Сопло	Дифузор
Перша	21,3	297
Друга	5,0	50,0
Третя	4,5	22,4
Четверта	4,9	14,0

Визначення витрат робочої пари в ежекторі першої ступені. Ступінь розширення робочої пари в ежекторі першої ступені визначають за рівнянням:

е1=р0/рн1, (4.41)

е1=784500/1066=736

Ступінь стискання парогазової суміші к1=5.

Розрахункове значення ступені стиснення при діаметрі дифузора більше 100 мм збільшують на 5%, звідки к1=5*1,05=5,25.

Виходячи з отриманих значень е=736 та к1=5,25, знаходять по діаграмі (рис. 4.1) питому витрату робочої пари; вона становить в1=2,60 кг/кг парогазової суміші, що відсмоктується.



Рис. 4.1 - Діаграма для визначення питомої витрати робочої пари в ежекторах вакуум-насосу

Годинні витрати робочої пари ежектором першої ступені:

Д1=в1*G1, (4.42)

Д1=2,6*500=1300 кг/год

Визначення витрат охолоджуючої води в конденсаторі першої ступені. Початкова температура охолджуючої води Твн=27°С. При залишковому тиску в конденсаторі першої ступені рк1=5,33 кПа температура насичення водяної пари дорівнює Т'нас=34,05°С. Кінцева температура води, що виходить с конденсатору, повинна бути нижче температури насічення не менше ніж на 1°С. Таким чином, температура води, що виходить дорівнює:

Т'в.к= Т'нас-1, (4.43)

Т'в.к=34,05-1=33,05=33°С

Витрати води на конденсацію та охолодження робочої та ежектуючої пари:

W=(i(Д+Д1-G'п))/(Т'в.к-Тв.н)*4,19*1000, (4.44)

W=2600*(1300=475-81,2))/33-27)*4,19*1000=175,2 м3/год

і - середня тепловіддача 1 кг пари в процесі конденсації, кДж/кг; Д - витрати робочої пари, кг/год; Д1 - кількість парогазової суміші, що відсмоктується ежектором з апарату або конденсатору, кг/год; G'п - маса водяної пари, що не сконденсувалася, G'п=81,2, ця величина знайдена наступним чином.

Маса сухих газів, що відсмоктюються ежектором другої ступені з конденсатору першої ступені, складає:

da1=d1+d2+d3, (4.45)

da1=25+2,8+7,0=34,8 кг/год

d1 - маса газів, що надходять в конденсатор з парогазовою сумішшю, кг/год; d2 - маса повітря, натікаючого в конденсатор, кг/год; d3 - маса повітря, що вноситься охолоджуючою водою, кг/год.

Зниженням температури несконденсованих газів через порівняно невелике значення цієї величини можна знехтувати.

Температуру парогазової суміші, що виходить з конденсатору першої ступені:

Т1=Тв.н+4+0,1*(Тв.к-Тв.н), (4.46)

Т1=27+4+0,1*(33-27)=31,6°С

Маса водяної пари в 1 кг парогазової суміші, що виходить з конденсатору:

П1=((0,622*рп1)/(рк1-рп1)/(((1+(0,622*рп1))/(рк1-рп1)), (1.47)

П1=((0,622*4210)/(5330-4210))/(((1+(0,622*4210))/(5330-5210))=0,7 кг

рп1 - парціальний тиск парів води при температурі 31,6 °С, Па; рк1 - тиск нагнітання в ежекторі першої ступені, Па.

Маса парогазової суміші, що відсмоктується з конденсатору першої ступені:

G'= da1/(1-П), (4.48)

G'= 34,8/(1-0,7)=116 кг/год

В тому числі:

G'п= G'- da1, (4.49)

G'п=116-34,8=81,2 кг/год

Визначення витрат робочої пари ежектором другої ступені. Ежектор другої ступені відсмоктує з першого конденсатору парогазову суміш масою G'=116 кг/год. При ступені розширення робочої пари в соплі:

е2=р0/рн2, (4.50)

е2=784500/5330=147

та ступені стиснення парогазової суміші в ежекторі другої ступені к2=2,5 питома витрата робочої пари за діаграмою (рис. 4.1) становить в2=1,7 кг/кг, а загальна витрата робочої пари:

Д2=в2* G', (4.51)

Д2=1,7*116=197 кг/год

Маса парогазової суміші на виході з ежектора другої ступені:

? G2= G'+Д2, (4.52)

? G2=116+197=313 кг/год

в тому числі маса водяних парів в ній:

G”= ? G2- da1, (4.53)

G”=313-34,8=278,2 кг/год

Визначення витрат води в конденсаторі другої ступені. В цей конденсатор надходить парогазова суміш масою ? G2=313 кг/год, в тому числі повітря da1=34,8 кг/год, водяної пари278, 2 кг/год. Підсоси повітря через нещільності в ежекторі другої ступені та конденсаторі d4=0,8 кг/год.

Маса повітря, що вноситься водою:

d5=0,04*W2, (4.54)

d5=0,04*9,9=0,4 кг/год

W - маса охолджуючої води, що подається в другий конденсатор змішування, W=9,9 м3/год (розрахунок наведено нижче).

Загальна маса сухого повітря, що відсмоктується ежектором третьої ступені:

da2= da1+ d4+ d5, (4.55)

da2=34,8+0,8+0,4=36 кг/год

Температура парогазової суміші, що відсмоктується з конденсатора другої ступені:

Т2=27+4+0,1*(43-27)=32,6°С

Парціальний тиск водяних парів при Т2=32,6°С дорівнює рп2=4918 Па. Маса водяної пари в 1 кг парогазової суміші:



П2=((0,622*рп2)/(рк2-рп2)/(((1+(0,622*рп2))/(рк2-рп2)), (4.56)

П2=((0,622*4918)/(13300-4918))/(((1+(0,622*4918))/(13300-4918))=

=0,27 кг

Маса парогазової суміші, що відсмоктується з конденсаторів другої ступені:

G”= dа2/(1-Д2), (4.57)

G”=36/(1-0,27)=49 кг/год,

в тому числі маса водяної пари G”'=49-36=13 кг/год.

Витрати охолоджуючої води в конденсаторі другої ступені:

W2=(2515*( Gп”- Gп”'))/((Т''в.к-Тв.н)*4,19*1000), (4.58)

W2=(2515*(278,2-13))/((43-27)*4,19*1000)=9,9 м3/год,

2515 - тепловіддача 1 кг конденсуючої пари за даними параметрами, кДж/кг; Т''в.к - температураводи, що виходить з конденсатора.

Температура насичення парів води при залишковому тиску в барометричному конденсаторі другої ступені 13300 Па дорівнює 51,57°С. Температура води, що виходить з конденсатору приймається Т''в.к=43°С.

При виборі цієї температури приймається до уваги необхідність попередження випадання з води солей жорсткості, яка зазвичай наблюдається при температурі вище 60°.

Визначення витрат робочої пари в ежекторі третьої ступені. Ежектор відсмоктує з конденсатора другої ступені G”=49 кг/год парогазової суміші.

Сиупінь розширення робочої пари в соплі е3=784500/13300=59.

Ступінь стиснення в цьому ежекторі к3=3.

Питомі витрати робочої пари при вказаних значеннях е3 та к3 за діаграмою (рис. 4.1) становить в3=2,6 кг/кг.

Витрати робочої пари на ежектор третьої ступені:

Д3=в3* G”, (4.59)

Д3=2,6*49=128 кг/год

Визначення витрат охолджуючої води в конденсаторі третьої ступені. В конденсатор третьої ступені надходить парогазова суміш масою ?G3=Д3=49+128=177 кг/год, в тому числі повітря масою da2=36 кг/год та водяна пара масою Gп4=177-36=141 кг/год.

Підсоси повітря через нещільності в ежектор третьої ступені та барометричний конденсатор приймаються d6=0,4 кг/год. Повітря, що виділяється водою, d7=0,1 кг/год.

Загальна маса сухого повітря, що відсмоктується з третього конденсатора ежектором четвертої ступені:

da3= da2+ d6+ d7, (4.60)

da3=36+0,4+0,1=36,5 кг/год

Температура парогазової суміші, що відсмоктується з конденсатора третьої ступені:

Т3=Тв.н+0,1*(Т'''в.к-Тв.н), (4.61)

Т3=27+0,4+0,1*(59-27)=30,6°С

Парціальний тиск парів води при Т3=30,6°С дорівнює рп3=4391 Па.

Маса водяної пари в 1 кг парогазової суміші становить:

П3=((0,622*рп3)/(рк3-рп3)/(((1+(0,622*рп3))/(рк3-рп3)), (4.62)

П2=((0,622*4391)/(40...