Принцип работы распылительной сушильной установки

№ варианта	, кг/ч	, %	,					,
				3,0					0,4
					0,3
						0,2
							0,5
				3,5
						0,6
					0,7
								0,2
					0,3
				4,0
					0,4
							0,5
					0,6
						0,7
				4,5
							0,4

Задача 2

«Принцип работы четырехкорпусной выпарной установки»

Выполнить проектный расчет четырехкорпусной выпарной установки, если расход обезжиренного молока (G = 4, 22 кг/с), а смеси в четвертом корпусе (G' = 1,1 кг/с), начальная концентрация соответственно (Вн = 8,82%, Вн' = 41 %), конечная концентрация (Вк = 40%, Вк' = 43%).

3.1 Количество воды, выпариваемой в трех корпусах установки

(1)

где G – расход раствора на входе в первый корпус, кг/с

В_н- начальная концентрация раствора,%

В_к –конечная концентрация раствора, %

3.2 Количество воды, выпариваемое в четвертом корпусе установки:
(2)

3.3 Тогда количество выпариваемой воды по корпусам составит:

(3)

(4)

(5)

(6)

Проверяем, что W = W₁ + W₂ +W₃ =3,3 кг/с (7)

3.4 Из первого корпуса во второй переходит продукт с расходом:

(8)

После второго корпуса расход продукта составляет:

(9)

После третьего:

(10)

После четвертого:

(11)

3.5 Конечная концентрация сгущенной массы по корпусам:

(12)

(13)

(14)

(15)

3.6 Распределяем давления пара по корпусам:

Корпуса	Р,кПа	tн,°С	М, Дж/кт
1 корпус	33,1
2 корпус	30,9
3 корпус	19,9
4 корпус	12,5
Греющий пар	109,4

где t_н,-температура насыщенного пара, С

Р-давление пара,кПа

М-теплота парообразования,Дж/кг

3.7 Температурные потери по корпусам:

3.7.1 Температурные потери вследствие физико-химической дисперсии:

1)для первого корпуса:

(16)

для второго корпуса:

(17)

для третьего корпуса:

(18)

для четвертого корпуса:

(19)

для всех корпусов вместе:

(20) 3.7.2 Температурные потери вследствие гидравлической депрессии принимаются на основании опытных данных равными 1,5 °С для каждого корпуса, в целом по установке

(∆)_г.с = 6 °С.

3.7.3 Температурные потери вследствие гидравлической депрессии принимаются на основании опытных данных равными 1,5°С для каждого корпуса, в целом по установке

(∆)_г.=4 °С.

3.7.4 Сумма всех температурных потерь на установке:

(21)

3.8 Определяем полезную разность температур на установке

3.8.1 Полезная разность температур:

(22)

Полезная разность температур установки:

(23)

3.9 Определяем температуры кипения массы по корпусам из уравнений:

- для второго,третьего,четвертого корпуса:

(t)_кип.1 = (t_н)₁ + (∆)_ф.д.1 + (∆)_г.с.1 (24)

(t)_кип2 =(t_н)₂ + (∆)_ф.д.2 + (∆)_г.с.2 (25)

(t)_кип3 =(t_н)₃ + (∆)_ф.д.3 + (∆)_г.с.3 (26)

(t)_кип4 =(t_н)₄ + (∆)_ф.д.4 + (∆)_г.с.4 (27)

3.10 Рассчитываем коэффициенты теплопередачи по корпусам.

3.10.1 Учитывая, что обычно коэффициент теплопроводности труб в трубчатых теплообменниках мал по сравнению с коэффициентом теплоотдачи при конденсации пара в виде пленки на патрубках, коэффициент теплоотдачи (К) определяем для каждого из корпусов по формуле:

,

где α₁ – коэффициент теплоотдачи от пленки конденсата греющего пара к продукту;

α₂ – коэффициент теплоотдачи от вертикальной трубы теплообменника к продукту[8].

3.10.2 Для определения коэффициента теплопередачи используем эмпирическую формулу:

справедливую при температуре пленки t_пл до 120°С и скоростях движения конденсирующего пара в теплообменнике до 6 м/с.

Температура пленки конденсата определяется для каждого корпуса величиной:

где (∆t)_i - полезная разность температур на теплопередающих поверхностях корпуса.

Величины (∆t)_i пока не известна и уточняется в конце расчета, поэтому в качестве первого приближения принимаем:

- для первого корпуса:

(28)

- для второго корпуса:

(29)

-для третьего корпуса:

(30)

-для четвертого корпуса:

(31)

При таком разбиении по корпусам полезного перепада температур коэффициент теплоотдачи α₁ находится по формуле:

- для первого корпуса:

(32)

- для второго корпуса:

(33)

Для третьего корпуса

(34)

-для четвертого корпуса:

(35)

3.10.3 Коэффициент теплоотдачи α₂ находится по эмпирической формуле:

где А – коэффициент, зависящий от физических свойств кипящей жидкости, определяется по таблице эмпирических данных от концентрации упариваемой массы (В,%) и температуры кипения (t_кип,°С);

u – массовое напряжение поверхности нагрева,

,

Величину площади поверхности теплообмена F задаем

Вычислим величину коэффициента теплоотдачи:

- для первого корпуса:

(36)

- для второго корпуса:

(37)

-для третьего корпуса:

(38)

-для четвертого корпуса:

(39)

Где А_1,А₂,А₃,А₄-эмпирические коэффициенты[3,4].

3.10.4 Коэффициенты теплоотдачи для первого, второго,третьего и четвертого корпусов находятся по формулам:

(40)

(41)

(42)

(43)

Или при учете накипеобразования для компенсации образующегося теплового сопротивления примем эффективные значения коэффициентов теплопередачи равными:

(К₁)₂ = 0,9 · К₁ (44)

(К₂)₂ = 0,9 · К₂ (45)

(К₃)₂ = 0,9 · К₃ (46)

(К₄)₂ = 0,9 · К₄ (47)

3.11Определяем тепловые нагрузки корпусов:

3.11.1 Тепловая нагрузка первого корпуса (с учетом того, что продукт подается на вход при температуре кипения):

(48)

,Вт

3.11.2 Тепловая нагрузка второго корпуса:

(49)

3.11.3 Тепловая нагрузка третьего корпуса:

(50)

3.11.4 Тепловая нагрузка четвертого корпуса:

(51)

Здесь учтено, что при переходе продукта из первого корпуса во второй за счет теплоты перегрев происходит частичное самоиспарение воды из него.

Где с₁ , с₂,с₃ – теплоемкость продукта для молока обезжиренного [4].

3.12 Расход греющего пара на первый корпус:

(52)

Удельный расход пара:

3.13 Уточненное распределение полезной разности температур:

- для первого корпуса:

(53)

- для второго корпуса:

(54)

-для третьего корпуса:

(55)

-для четвертого корпуса:

(56)

3.14 Уточняем площади поверхностей нагрева корпусов:

- для первого корпуса:

(57)

- для второго корпуса:

(58)

-для третьего корпуса:

(59)

-для четвертого корпуса:

(60)

3.15 Округляем полученные площади теплообменников корпусов в большую сторону до значений кратных 10 м².

F₁=F₂=F₃=F₄

3.15.1 Фактическое массовое напряжение:

- для первого корпуса:

(61)

=0,008

- для второго корпуса:

(62)

-для третьего корпуса:

(63)

-для четвертого корпуса:

(64)

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К РАСЧЕТУ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ПО ТЕМЕ:

Принцип работы четырехкорпусной вакуум-выпарной установки»