Процессы и аппараты пищевых производств

Задание 2 
 

     2)Рассчитать  двухкорпусную выпарную установку,  с естественной циркуляцией, для  концентрирования Gн=3000 кг/ч сахарного  раствора от начальной концентрации  Вн=10%, до конечной Вк=30% при следующих условиях.

Обогрев производится насыщенным водяным паром  давлением р₁=150кПа

Давление  в барометрическом конденсаторе р₂=20кПа

Длина кипятильных труб l=2м, диаметр d=28х2мм

Материал  – сталь нержавеющая

Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения 

1.Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяет по основному уравнению теплопередачи

Для определения  тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур

необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов и их температур кипения по корпусам. 

2.Производительность  установки по выпариваемой воде  определяем из уравнения материально  баланса 

W=

3.В первом приближении на основании практических данных, принимаем, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением

W₁: W₂=1,0 :1,1

Тогда W₁₌

W₂=

4.Рассчитаем  концентрацию раствора корпусам 

B ₁=

B₂=

5.Общий перепад давлений в установке равен

кПа

Распределим перепад давлений между корпусами  поровну. Тогда давление греющих паров в корпусах равны

P₁=150 кПа

P₂=P₁-

кПа

Давление  пара в барометрическом конденсаторе

=85-65=20 кПа

что соответствует  заданной величине

По давлениям  паров, находим их температуры к  энтальпии

Давление, кПа             Температура,         Энтальпия,

P₁=150                           t₁=131,37

P₂=85                             t₂=95,14                      i=2668,6

P_бк=20                            t_бк=64 

6.Гидродинамическую  депрессию в расчетах обычно  принимают  градуса на корпус вторичных паров в корпусах равны

T_вп1=t₂+

T_вп2=t₂+

По температурам вторичных паров определяем их давления

         Температура ,        Давление ,кПа         Энтальпия, 

    t₁=96,14                          P=90                           i=2671,1

    t₂=65                               Р=25,7                        i=2105,4

Гидростатическая  депрессия обусловлена разностью  давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению:

Выберем стандартную высоту кипятильных  труб Н=2 м, а коэффицент паронаполнения Е=0,5.Плотность сахарных растворов в корпусах приблизительно равна

P₁=1054 ; P₂=1146

P_1ср=90 10²+ 10³ Па

P_2ср=25,7 10¹+ 10³ Па

Этим  давлениям соответствуют следующие  температуры кипения и теплоты  испарения растворителя

Давление, кПа              Температура,      Теплота конденсации,

P_1ср=525,4                      t_ср=120,5                    r=2251,2

P_2ср=564,1                      t_ср=135,2                    r=2161,1

Определяем  гидростатическую депрессию по корпусам

Физико-химическую депрессию раствора рассчитываем по формуле 

Температуры кипения растворов в корпусах равны

T_n=t₂₊

T₂=t₂₊

7.Полезные разности температур по корпусам равны

Тогда общая полезная разность температур

8.Расход  греющего пара и тепловые нагрузки  по корпусам определяем из  уравнений тепловых балансов  по корпусам

 

_Q1=D

_{D=0,63                             Q1=1478,7}

_{9.Коэффициент теплопередачи по корпусам определяем по уравнению}

Где

Для установившегося  процесса передачи тепла справедливо  уравнение 

q=

для первого  корпуса установки

 

 

_{Для второго корпуса  установки} 

 

 

10.Определяем  необходимые поверхности теплообмена

Площадь поверхности теплообмена корпуса  выпарной установки