Основные принципы расчета выпарной установки

Хачикян К.Ю., Ефремов Г.И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

При работе выпарной установки определяют массу выпаренной воды, расход пара на выпарную установку, что позволяет также вычислить количество тепла, передаваемого в каждом корпусе через поверхность нагрева.

Количество воды, выпариваемой в час,

W = С (1 — x₀ / x_к), (1)

где С — количество раствора, поступающего на упаривание в час, кг; x₀ и x_к — начальная и конечная концентрации паточных сиропов, соответственно.

Расчет выпарной станции сводится к определению поверхности нагрева каждого корпуса и определению их производительностей. Сравнительно небольшие размеры часто используемых в промышленности выпарных установок позволяют применять упрощенные методы их расчета. В расчетах делаются следующие допущения: 1) коэффициент испарения во всех корпусах принимается равны 1, т. е. каждый килограмм пара испаряет килограмм влаги; 2) при расчете не принимается во внимание тепловые потери и теплота концентрирования растворов.

Для расчета выпарной установки необходимо предварительно составить схему установки; затем провести продуктовый расчет выпарной установки, определить количество выпариваемой влаги в единицу времени; распределить количество влаги, выпариваемой по корпусам, рассчитать пробоотбор из первого и второго корпуса установки, рассчитать изменение концентраций по корпусам и теплоемкости; распределить перепад давлений между греющим паром и давлением в последнем корпусе. При этом желательно, чтобы температура кипения в первом корпусе была не выше 100° С. Необходимо составить тепловой баланс по каждому корпусу, произведя распределение полезной разности температур; затем определить поверхность нагрева корпусов. Площадь поверхности нагрева корпусов определяют по формуле

F = Q/К∙t , (2)

где F — площадь поверхности выпарного корпуса, Q — количество тепла, переданного от пара к раствору, кДж/с; t — средняя полезная разность температур теплоносителей, ^оС; К — коэффициент теплопередачи, Вт/(мк-К).

Пуск выпарной установки и прекращение ее работы.

Перед пуском выпарную установку подвергают проверке на герметичность всей аппаратуры и трубопроводов, пропуская воду температурой 60—70 ^оС. Чтобы убедиться в герметичности всей установки, создают вакуум, включая подогреватели и сборники соковых конденсатов. После того как вакуум достигнет максимума, вакуум-насос отключают от системы и наблюдают за разрежением. При хорошей герметичности разрежение не должно уменьшаться. Однако следует иметь в виду, что разрежение может снизиться из-за неисправности вентилей и задвижек.

При пуске выпарной установки в первую очередь заливают водой барометрический ящик, открывают вентили на оттяжках всех корпусов выпарки, подогревателей раствора и сборников конденсата. Затем включают сифоны или автоматы - водоотводчики, открывают сиропный вентиль на I корпусе и включают в работу насос, подающий раствор на выпарную установку через подогреватель. После заполнения поверхности нагрева I корпуса начинают заполнять II корпус и включают пар на I корпус. После заполнения II корпуса раствор передают в III и включают насосы, откачивающие конденсат. Нагреваясь, раствор закипает поочередно во всех корпусах. Когда в III корпусе будет достигнута концентрация раствора 54—55%, включают насос, откачивающий раствор из установки через подогреватель и при надобности включают подогрев барометрической воды.

При откачивании раствора необходимо поддерживать равномерность движения раствора и установленный уровень его во всех корпусах. При остановке выпарной установки прекращают подачу раствора в I корпус и туда вместо раствора направляют конденсат пара из II и III корпусов или промывные воды, или чистую воду. При этом выпарная установка продолжает работать до полного удаления раствора из последнего корпуса. После этого прекращают подачу пара на выпарную установку, отключают ее от конденсатора и спускают воду из выпарных корпусов. Для нормальной работы выпарной установки необходимо: поддерживать нормальный уровень раствора по корпусам, регулируя подачей раствора; поддерживать разрежение в последнем корпусе выпарной установки, что обеспечивается необходимым количеством и температурой воды, подаваемой на конденсатор; следить за равномерной подачей жидкого сиропа в 1 корпус, его концентрацией и отбором густого сиропа, отводом неконденсирующихся газов.