Розрахунково-пояснювальна записка
До курсового проекту на тему
«Проект двохкорпусної випарної установки для концентрування яблучного соку»
Основне завдання випарювання
Основним завданням випарювання є часткове видалення з розчину розчинника і утворення концентрованого розчину, який піддають дальшому згущуванню, щоб мати напівпродукт або готовий продукт. Так, наприклад, при виробленні каустичної соди розчин КаОН упарюють на випарній станції до концентрації 50–60%, а потім у плавильних котлах з вогневим нагріванням остаточно упарюють його до сухого стану. У цукровому виробництві соки згущують у випарній установці до концентрації 65%, а потім уварюють густий сироп у вакуум-апаратах до утворення 92–93% сухих речовин. Такий напівсухий або сухий продукт більш транспортабельний, його краще зберігати, ніж рідкий розчин. Часто під час упарювання обмежуються утворенням лише концентрованого розчину.
Процес випарювання треба проводити так, щоб при заданій продуктивності випарної установки мати згущений розчин потрібної концентрації і відповідної якості, без втрат сухої речовини під час випарювання, при якомога меншій витраті палива.
Випарюють розчин в одному апараті або у випарній установці, що складається з кількох послідовно сполучених між собою апаратів безперервної дії, так званих корпусів. Застосування такої випарної установки багаторазової дії дає змогу значно знизити витрати палива на випарювання.
Як було вже сказано, процес упарювання часто проводять у два етапи. Це зумовлено потребою очистити і профільтрувати згущений розчин до остаточного упарювання, або потребою вести остаточне упарювання на «голому» вогні чи за допомогою високотемпературного теплоносія, оскільки для цього потрібна висока температура. Часткове випарювання (перший етап) найчастіше можна здійснити за допомогою водяної пари низького тиску у випарній установці багаторазової дії.
Вимоги до продуктів, що надходять до випарної установки і виходять з неї
Розчини, які надходять у випарну установку, не повинні мати механічних домішок. Для цього їх попередньо очищають, щоб на теплообмінній поверхні випарних апаратів не було відкладень. Іноді застосовують проміжну фільтрацію між тими або іншими корпусами для видалення утворюваного осаду.
Температура розчину, який надходить у випарну установку, повинна дорівнювати температурі кипіння або бути близькою до неї в першому по порядку корпусі для того, щоб випарний апарат працював тільки як випарник, а не частково і як підігрівач, бо в цьому разі коефіцієнт теплопередачі апарата дещо знижується.
У випадку, коли розчин має нижчу температуру, ніж температура його кипіння в першому корпусі, доцільно встановити окремі підігрівачі для попереднього підігрівання розчину.
Чим вища концентрація початкового розчину і чим менша його кількість, тим вищою буде продуктивність випарної установки і тим меншою витрата тепла на упарювання розчину до потрібної концентрації.
Для зниження витрати палива на остаточне упарювання розчину (після випарної станції), яке звичайно здійснюють в апараті одноразової дії, цей розчин треба випарити у випарній установці багаторазової дії до найбільш можливої високої концентрації, наскільки це допускають особливості технологічної схеми і гідромеханічні умови транспортування згущеного розчину.
Розрахунки
Матеріальний баланс
W2
W1
D K 
К
SnXn (Sn-W1) X1 (Sn-W1-W2) Xk
Тепловий розрахунок
Тепловий баланс
 |
Q4
Q1 Q6
 |
Q2 Q5
Q3
При тепловому розрахунку БВУ тепловий баланс складається для кожного корпусу окремо:
Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+Q6, (10)
Q1=D×I
Q2=S×c1×t1
Q3=S×c2×t2-W×cв×t2
Q4=W×i
Q5=D×ck×tk
Q6= Qн.с
де Q1 – кількість тепла, що надходить з первинної гріючою парою, Вт; Q2-тепло, що надходить з квасним суслом, Вт; Q3 – тепло, що виходить з апарата разом з концентратом квасного сусла, Вт; Q4- – тепло, що виходить з апарата разом з вторинною парою, Вт; Q5 – тепло, що виходить з апарата з конденсатом гріючої пари, Вт; Q6 – тепло, що виходить з апарата у навколишнє середовище, Вт.
Конструкційний розрахунок
Число трубок 
Діаметр внутрішньої трубки d=0,04 м
Діаметр зовнішньої трубки dз=0,043 м, тоді
Де t – крок між трубами, 
K – коефіцієнт використання трубної дошки, К=0,7…0,9
dц 
Dk= 
Товщина трубної решітки, стальної
Об’єм простору вторинної пари
А – напруга парового простору, Приймаємо А = 1500 м3/(м3ч)
ρ – густина вториної пари = 0,2166 м3/кг
= 0,08728 м3/кг
W1=533 кг/год
W2=587 кг/год
V1 
Приймаємо діаметр парового простору рівним діаметру корпуса апарата, знайдемо висоту:
Важливим показником роботи випарних установок є швидкість витання краплини в паровому просторі, час знаходження в ньому пари і швидкість пари.
Швидкість витання краплини:
Де 
– коефіцієнт опору який при Re < 500 дорівнює
dk – діаметр краплини
Re = 
Швидкість пари в над соковому просторі:
Для нормальної роботи установки, необхідно, щоб дотримувалась умова vв>vn
Патрубки розраховуємо за формулою 
Де G – кількість рідини
w – швидкість руху рідини
для входу розчину в апарат:
Для виходу розчину з апарату:
Для входу грійної пари:
Для входу вторинної пари:
Для виходу конденсату:
Гідравлічний розрахунок
Де 
– об’ємна витрата рідини
– перепад тиску в апараті
– ККД насоса
;
Де 
- коефіцієнт опору тертя, l – довжина труби (м), d – діаметр труби(м), 
– коефіцієнт місцевого опору, w – швидкість руху рідини.
Коефіцієнт опору тертя при ламінарному русі потоку (Re<2320) знаходять за формулою: 
;
При 2320 < Re<4000
При турбулентному русі в гідравлічно гладких трубах
(4000 < Re < 20 
) 
(Re<105) або
де 
- відношення діаметра трубопроводу до середньої висоти виступів шорсткості. При турбулентному русі в гідравлічно шорстких трубах (20 
<Re<500 
), коефіцієнт 
залежить від критерію Рейнольда і від шорсткості труб, його можна визначити за формулою:
або 
Для наближення розрахунків можна приймати наступні значення абсолютної шорсткості: труби стальної нові – 0,06–0,1
Визначаємо коефіцієнт Рейнольда 
;
- знаходимо за формулою 
;
- в’язкість соку.
С – концентрація, t – температура соку.
Отже 20 Re<500
Використовуємо формулу
,
Література
1.Малежик І.Ф., Циганков П.С. Процеси і апарати харчових виробництв: Підручник. К.:НУХТ, 2003. – 400 с.: іл.
2.Дытнерскибхй Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. – М.: Химия, 1983. -272 с. Ил.
3.Малежик І. Ф., Зоткіна Л.В., Немирович П.М., Саввова О.В. Процеси і апарати харчових виробництв: Метод. вказівки. – К.: НУХТ, 2002 – 64 с.
4.Стабников В.Н. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. К.: Выща шк., 1982. – 199 с.
5.Чубик И.А., Маслов А.М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. – М.: Пищевая промишленность, 1970.-184 с.
6.Запольський А.К., Салюк А. І. Основи екології: Підручник / Заредакцієї Ситника. – К.: Вища школа, 2001. – 358 с.:іл
Розрахунково-пояснювальна записка
Дата: 2019-12-10, просмотров: 211.
