Определение площади поверхности нагрева и производительности выпарной установки

Отдельные корпуса выпарных аппаратов выпарной установки рассчитывают исходя из количества передаваемой теплоты в греющей камере каждого корпуса и напряжения надсокового пространства, которое принимают для первых корпусов выпарной установки равным 1500 м3/(м·ч), а для последних - 140 м3/(м·ч).

Минимальная высота надсокового пространства выпарного аппарата должна составлять 0,8…1,0 м. При этой высоте и нормальном температурном режиме унос капель упариваемого продукта не наблюдается. При увеличении температуры выпаривания унос капель значительно увеличивается и никакие сепарирующие устройства не обеспечивают отделения капель от вторичного пара.

Практика показала, что выпарные аппараты работают удовлетворительно в допустимых пределах изменения режима работы при высоте надсокового пространства, равной 1,5…2,0 м.

Чтобы выпарная установка обеспечивала заданную суточную производительность завода по свекле, в обогревающей камере каждого корпуса должен успеть сконденсироваться греющий пар в количестве, определенном тепловым расчетом. Через поверхность нагрева любого корпуса выпарной установки кипящему соку должна быть передана теплота, выделенная при конденсации пара.

При установившемся режиме работы выпарной установки для каждого ее корпуса должен соблюдаться тепловой баланс, записываемый в виде равенства:

1,03 * 10GD(i- ctk) = 24 * 60 * 60FnknΔt    (11.3)

 

Площадь поверхности нагрева любого корпуса выпарной установки (м2):

F= (1,03 * 10GD(i- ctk)) / 24 * 60knΔtn       (11.4)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду; G – масса свеклы, перерабатываемой за сутки, кг;  Dn – количество пара, которое необходимо сконденсировать в данном корпусе, кг на 100 кг свеклы;  in – энтальпия греющего пара, поступающего в данный корпус выпарки, Дж/кг; c – удельная теплоемкость конденсата, Дж/кг·К;  t– температура конденсата, выходящего из данного корпуса выпарки, °С; k – коэффициент теплопередачи данного корпуса выпарной установки, Вт/(м2·К);  Δt– полезная разность температур в данном корпусе, °С

 

Массовая производительность любого корпуса выпарной установки, соответствующая производительности завода (т/сут)

G = (24 * 60 * 60FnknΔt) / (1,03 * 10GD(i- ctk)     (11.5)

 

Производительность выпарной установки при заданных площадях поверхности нагрева ее корпусов определяют следующим образом. Из уравнения (1.15) для любого корпуса выпарной установки можно записать:

GDп / Fпkп = (24* 60 * 60 * Δt) / (1,03 * 10 * 540 * 4 * 186,8)      (11.6)

Величина (i- ctk) условно принята равной 2261 кДж на 1 кг пара.

Для отдельных корпусов установки эти уравнения примут вид:

GD1 / F1k1 = (24* 60 * 60 * Δt1) / (1,03 * 10 * 540 * 4 * 186,8)     (11.7)

GD2 / F2k2 = (24* 60 * 60 * Δt2) / (1,03 * 10 * 540 * 4 * 186,8)      (11.8)

GD3 / F3k3 = (24* 60 * 60 * Δt3) / (1,03 * 10 * 540 * 4 * 186,8)     (11.9)

Складывая уравнения (11.7), (11.8) и (11.9) и делая соответствующие преобразования, найдем производительность выпарной установки (т/сут):

G = (24 * 60* 60) / (1,03 * 10 * 540 * 4 * 186,8) Δt ((F1k1 +F2k2 + Fпkп ) / (D1 + D2 + Dп)     (11.10)

где Δt  – общая полезная разность температур всей выпарной установки, равная Δt =(Δt1 +ΔtΔtn )

 

При предварительных расчетах выпарной установки значения коэффициентов теплопередачи для отдельных корпусов можно принимать по табл. 11.3

 

11.3. Значение коэффициентов теплопередачи для отдельных корпусов выпарной установки [Вт/(м2·К)]

Тип выпарной установки Корпус выпарной установки Конденсатор
0 1 2 3 4
Четырехкорпусная, работающая под уменьшенным разрежением, с конденсатором - 2880 1700 910 480 350
Трехкорпусная, работающая под давлением, с конденсатором - 2380 1570 698 - -
Четырехкорпусная, работающая под разрежением, с нулевым корпусом 2440 1890 1260 665 350 -