Выпарные установки широко применяются в промышленности для выпара излишков жидкости при изготовлении вязких веществ (вазелина, солидола, смазочных масел, мыла и т.д.), а также получения твердых кристаллических веществ (каустической соды, соли, сахара и т.д.).

Типовые конструкции выпарных установок приведены в разделе 4 [4].

Расчет выпарной установки периодического действия при постоянном уровне раствора.

Такая установка работает по принципу постоянства объема в испарителе:

V=G₂/ρ₂=G₁/ρ₁=const м ³ .

Обычно используют испарители объемом V =1,5-2,5 м³. Соответственно и выход готового продукта будет составлять примерно G₂ ≈ 2,5 т.

Обычно площадь поверхности нагрева аппарата выбирают такой, чтобы обеспечить весь процесс выпара в 2 смены, т.е. за 14-16 часов.

Для обеспечения постоянного уровня при выпаре в испаритель постоянно подается сырье с начальной концентрацией b ₁и плотностью ρ ₁. В конце выпараплотность полученного раствора достигает величины ρ ₂. Вес готового (выпаренного) продукта составитсоответственно G ₂.

По уравнению теплового баланса определяется количество тепловой энергии, требующейся на начальный нагревсырья до кипения жидкости:

Q _к = G ₁ ·С₁·( t ₁ - t ₀ ) кДж,

где С₁= 4 кДж/(кг ^оС) – начальная теплоемкость водяного раствора,

t₀=20 ^oC– начальная температура подаваемого в испаритель сырья,

t₁=100 ^oC– температура кипения сырья в испарителе

Расход тепла на испарение жидкости при постоянном объеме можно определить по уравнению:

Q _и =V·[(i-i₀)/b₁·(b₂ρ₂-b₁ρ₁)-i·(ρ₂-ρ₁)+(ρ₂i₂-ρ₁i₁)] кДж ,

где b ₁=0,05 кг/кг – начальная концентрация раствора,

b ₂=0,5кг/кг – конечная концентрация раствора,

i ₁=377кДж/кг– начальная энтальпия раствора,

i ₂=452 кДж/кг– энтальпия упаренного раствора,

i=2600 кДж/кг–энтальпия греющего пара t _нас =120 ^о C .

ρ ₁=1010 кг/м3 – начальная плотность раствора,

ρ ₂=1225 кг/м3 – энтальпия упаренного раствора.

Полный расход тепла составит Q = Q _к + Q _и кДж.

Расход пара на работу испарителя с учетом сброса (возврата) конденсата определяется по формуле:

D = Q /( i ”- i ’) кг

где i” = 2707 кДж/кг– удельная энтальпия сухого насыщенного пара,

i’ = 504 кДж/кг – удельная энтальпия кипящей воды.

Часовой расход пара можно определить – d = D /15/1000 тонн/час.

Перерыв подачи пара на перезагрузку установки составит 24-15=9 часов.

По полученным данным определяется договорная величина подачи пара от котельной-источника пара с учетом дополнительных значений 5-15% на потери тепла при транспортировке пара от источника.

При замене пара на другой вид теплоэнергоресурсов, например, на электроэнергию при использовании в испарителе теплоэлектронагревательных элементов (ТЭНов) необходимо учитывать изменение их состояния в процессе эксплуатации.

Расчет необходимой электрической мощности, как и в предыдущем случае выполняется по формуле:

W = Q /КПД Вт.

КПД ТЭНов может быть снижен до 0,75, но не ниже. В противном случае нагревательные элементы нуждаются в чистке или замене.

Пример использования сушильной установки приведен в приложении 2.

Приложение 2.

Порядок расчета удельных норм расхода теплоэнергоресурсоа на выпуск продукции на примереиспользования сушильной установки.

Характеристика участка пропитки ООО ТД «ПолимерСтрой».

В состав участка пропитки входят следующие подразделения:

- отделение пропитки с установленной вертикальной трехкратной пропиточной машиной исушильной камеройс паровым подогревом, а также приточной и вытяжной вентиляционными установками;

- отделение приготовления пропиточного раствора, состоящее из двух помещений с установленными в них реакторами с лопастными мешалками (по два в каждом);

- склад химреагентов с устройствами дозирования и подачи на производство;

- электрощитовая и теплоузел.

Основным производственным процессом, выполняемым участком пропитки, является производство стеклосетки армирующей пропитанной типа СПАП-120, СПАП-150;СПАП-250, СПАП-370 и других видов, предназначенной для армирования абразивного инструмента, армирования цементных, гипсовых покрытий и других целей в строительстве.

Планируемый суммарный объем производства стеклосетки различных типов - 4-5 миллионов погонных метров в год.

Энергетическое обеспечение участка осуществляется:

- тепловой энергией в виде сухого насыщенного пара с избыточным давлением0,6 мПа от котельной ОАО «Кормовые добавки»,

- электрической энергией с напряжением 380 В от распределительной сетипредприятия ОАО «Витьба».

Снабжение сжатым воздухом технологических потребителей участка осуществляется от установленных в теплоузле компрессоров марки К-1 (мощность электропривода2,2 кВт) производительностью 0,16 м^З/мин и К-25 (мощность электропривода4,0 кВт) производительностью 0,55 м^З/мин.

Горячая вода, на отопление и горячее водоснабжение участка поступает от собственного теплоузла с установленным в нем бойлером и двумя центробежными сетевыми насосами типа К-8 (мощность электропривода2,2 кВт) производительностью 8м^З/час каждый. Бойлер обогревается конденсатом отработанного пара, поступающего из подогревателей сушильной камеры.

Питьевая вода завозится по заказу в специальной таре.

Для хознужд используется конденсат отработанного греющего пара.