Методика расчета. Производительность установки по выпаренной воды W, кг/с:

Производительность установки по выпаренной воды W, кг/с:

.

Расходы исходного G _н, кг/с, и концентрированного продукта G _к, кг/с, рассчитываются из уравнений материального баланса [2, 4].

Гидростатическую депрессию в расчетах не учитываем. Принимаем значения физико-химических температурных депрессий:

в первом корпусе Δ t _ф1 = 1 °С;

во втором корпусе Δ t _ф2 = 2 °С.

Тогда ориентировочные температуры вторичного пара:

в первом корпусе t _в1, °С, t _в1 = t ₁ – Δt _ф1;

во втором корпусе t _в2, °С t _в2 = t ₂– Δt _ф2.

Температура греющего пара во втором корпусе t _г2 , °С:

t _г2 = t _в1

Определяем основные теплофизические характеристики воды и водяного пара [2] в корпусах выпарки по табл. 6 и заносим их в табл. 1.

Таблица 1

Наименование величины	Греющий пар	Первый корпус	Второй корпус
Температура кипения продукта, °С Температура вторичного пара, °С Энтальпия вторичного пара, кДж/кг Теплота парообразования, кДж/кг Температура греющего пара, °С Энтальпия греющего пара, кДж/кг Давление в корпусах, абсолютное, МПа	t г= Р гр =	t1 = t в1 = J 1 = r 1 = t г1= t г= Р 1 =	t2 = t в2 = J 2 = r 2 = t г2= Р 2 =

Ориентировочная массовая доля сухих веществ в продукте после первого корпуса выпарки В ₁, %, при равенстве площадей поверхностей теплопередачи в корпусах определяется по зависимости:

В ₁ = 0,32(В _н + В _к).

Определите удельные теплоемкости исходного продукта с_н, кДж/кг, и после первого корпуса выпарки с₁, кДж/кг, по справочной литературе [2] или рассчитайте по формулам:

- при температуре 20 ^оС

молоко цельное:

с_о = [1,926· + 4,186·(100 – )]/100;

обезжиренное:

с_о =.[1,717 · + 4,186·(100 – )]/100.

Поправку на искомую температуру определяют по формуле:

с₁ = с₀ + 0,00175× (t₁ – 20);

Коэффициенты самоиспарения b, кг/кг:

в первом корпусе ;

во втором корпусе .

Расход греющего пара, подаваемого в калоризатор первого корпуса выпарной установки , кг/с:

,

где – относительное количество вторичного пара первого корпуса, подаваемого в калоризатор второго. К _п ≈ 0,7.

Принимаем коэффициенты испарения в корпусах α ₁ = α ₁ = 1.

Количество воды, выпаренной в первом корпусе , кг/с:

.

Рассчитайте количество продукта после первого корпуса , кг/с; массовые доли сухих веществ в продукте после первого корпуса , %, и среднюю в продукте во втором корпусе , % [2, 4].

Величина физико-химической депрессии во втором корпусе , °C:

.

Уточните температуру вторичного пара во втором корпусе , °C.

Количество воды , кг/с, выпаренной во втором корпусе:

.

Определите количество воды, выпаренной в обоих корпусах вакуум-выпарной установки , кг/с.

Перепады температур между греющим паром и продуктом в калоризаторах Δt, ^оС:

- в первом корпусе Δt ₁ = t _г1 - t ₁ ;

- во втором корпусе Δt ₂ = t _г2 - t ₂.

Площади поверхностей теплопередачи в калоризаторах:

первого корпуса F ₁, м²: ,

где = 1,51 кВт/(м² К) – коэффициент теплопередачи в первом корпусе; t_{к 1} – температура конденсата греющего пара в первом корпусе, °С:

;

второго корпуса:

,

где – коэффициент теплопередачи во втором корпусе, кВт/(м²∙К); К ₂ =1,38 кВт/(м²∙К); t _к2 – температура конденсата греющего пара во втором корпусе, °С.

.

При значительной разнице F₁ и F₂, м², измените значение К _п и расчет повторите; при незначительной – примите большее.

Расход острого пара , кг/с: ,

где – коэффициент инжекции по заданию.

Удельный расход острого пара d, кг/кг: .

Контрольные вопросы к задаче № 1

1. Классификация вакуум-выпарных установок. Принципиальная схема и порядок работы двухступенчатой пленочной вакуум-выпарной установки.

2. Конструкции трубчатых и пленочных калоризаторов.

3. Преимущества применения многоступенчатых выпарных установок. Чем ограничивается число ступеней?

4. Что такое коэффициенты испарения и самоиспарения и как они влияют на эффективность работы установки?

5. Понятие – температурная депрессия. От каких параметров зависит величина депрессий? Ее влияние на процесс теплообмена в калоризаторе.

Таблица 2