Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

счет испарения и самоиспарения раствора, учитывают в расчете соответствующими коэффициентами.

Введем следующие обозначения, в которых индекс н соответ­ ствует начальному (исходному) раствору, а индексы 1, 2, ..., п — номерам корпусов установки:

Вн, Bf, В2,

 

Вп— концентрация

раствора, % масс.;

сн, Cj,

с2,

...,

сп— теплоемкость

раствора, Дж/(кг-К);

 

tb

t2, ...

tn — температура кипения раствора, °С;

 

('i,

i2,

...,

in — энтальпия греющего пара, Дж/кг;

iETl,

('вт2>

 

!вт„ — энтальпия вторичного пара, Дж/кг;

скх> ск2> ••>

скп — теплоемкость конденсата, Дж/(кг-К);

<Kl> <к2> •••>

tК(1— температура конденсата, °С;-

Wlt

W2,

...,

 

Wn — количество воды, выпариваемой в корпусах установки,

Di,

D 2,

...,

 

кг/с;

кг/с.

 

Dn — расход пара,

Теплоемкость воды св, выпариваемой в корпусах, принимаем

постоянной.

Составим тепловые балансы для каждого из корпусов уста­ новки, имея в виду, что тепло раствора, приходящего во второй

Рис. 86. К расчету многокорпусной установки по методу И. А. Тищенко.

корпус, является теплом раствора, уходящего из первого корпу­ са, и т. д.

При установившемся процессе и отсутствии тепловых потерь запишем баланс тепла для / корпуса в соответствии со схемой, изображенной на рис. 86. В I корпус поступает тепло (в Вт):

1)с греющим паром D\i\\

2)с раствором GctH\

Из / корпуса уходит тепло (в Вт): 1) С вторичным паром ИРД'втГ,

2) с частично упаренным раствором GctPl—WcBtPl = (Gc—

—WlCs) tPl,

3)с конденсатом греющего пара D\CKltKl.

Тогда баланс тепла для / корпуса запишется в виде

Di Т + Gct» = ^ 1В Т , + (Gc - Wx съ) tPi + Dx cKi tKi.

С раствором, ушедшим из I корпуса во II корпус, поступает тепла

159

{ G c -W ^ ) *pi.

Тогда количество тепла, уходящего с раствором из // корпу­ са в III, составит

 

 

 

 

 

(& _ г 1Св- г 2Св)^ .

 

 

 

Уравнение теплового

баланса

для II корпуса

запишется

в

виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«2 + (& „ - ^

 

Св) 'р , = ^ 2 'вт, + ( К - ^ С в -

Г 2 Св ) / рг + D 2 CKj ^ .

Аналогично для любого п корпуса:

 

 

 

 

D

i

+

(Gc

— Г , с

в

—

с

--------- W„

, с W

=

 

 

п п

 

\

н

 

1

 

2 в

 

л—1 в/ РП—1

 

W п гвт„ +

(GcH — W i св

 

 

■W,cB-

 

Св)

"Ь D n сКп t Kfi.

 

Решая последнее уравнение относительно Wn, находим коли­

чество воды, выпаренной в п корпусе:

 

 

 

 

= В - —

 

СКП—

 

+

( ( % ~

" V

e ~

^ 2 св ------------

 

 

 

1вт„

■CRt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В‘Ря

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^Ря—1~ *Рд

 

 

(192)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г'вт„

св tpn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

 

1^2

Ск

 

 

 

 

 

называется коэффициентом ис-

---------—- = ап

 

 

гвт,г — Св

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

парения для данного

корпуса.

Числитель этой дроби-—это ко­

личество тепла,

которое отдает 1 кг греющего пара в п корпусе,

а знаменатель — количество тепла,

которое затрачивается

на

образование 1 кг вторичного пара в том же корпусе. Таким об­ разом, коэффициент испарения показывает, какое количество воды испаряется (или образуется вторичного пара) в корпусе за счет конденсации 1 кг греющего пара.

_1 t р

называется коэффициентом са-

Величина ----------- —=

‘вт„ — св t Рп

 

моиспарения и показывает, какое количество вторичного пара образуется в п корпусе за счет того, что раствор поступает в этот корпус с температурой tn- \ > t n, т. е. перегретым.

С учетом принятых обозначений формула (192) для опреде­ ления количества воды, выпаренной в любом корпусе, примет вид

П—1

Wn = Dnan + ( G c - Е Г „ с в ) Р „ .

(193)

1

 

Метод расчета, предложенный И. А. Тищенко, отличается громоздкостью. Недостатком этого расчета является также пре­ небрежение тепловыми потерями, что отражается на точности результатов и несколько обесценивает сложные вычисления. По­

160

лучаемый в расчете эффект от самоиспарения компенсируется

неучтенными тепловыми потерями.

(193)

Уточняя этот расчет, Г. Н. Костенко ввел в формулу

коэффициент

Дп= 0,98,

учитывающий тепловые потери.

Тог­

да с учетом

поправки

Г.

Н.

Костенко эта формула примет

вид

 

 

 

п—1

 

 

Wn = [d „ oc„ +

(Gc -

 

 

Е Г „ св)Р„]Д „.

(194)

Рассмотренный расчет без существенной погрешности значи­ тельно упрощается, если принять, что коэффициенты испарения а во всех корпусах равны единице (практически они составля­ ют 0,92—0,99), а произведения двух или больше коэффициентов

самоиспарений равны нулю.

Дальнейшее уточнение этого метода расчета, сделанное П. Д. Лебедевым, заключается в учете тепла пара, образующе­ гося при самоиспарении конденсата, переходящего в последую­ щий корпус через гидравлическую колонку или расширительный сосуд.

О с н о в ы м е т о д и к и р а с ч е т а в ы п а р н о й у с т а н о в к и по К л а с с е н у

Для расчета выпарной установки часто пользуются боЛёё простым методом, предложенным Классеном. В этом расчете принимают следующие допущения:

1)эффект самоиспарения компенсируется тепловыми поте­

рями;

2)1 кг греющего пара выпаривает в любом корпусе 1 кг во­

ды (а „ = 1 ), т. е. образует 1 кг

вторичного пара, что близко к

действительности.

 

Для двух- и трехкорпусных выпарных установок, работаю­

щих под давлением, этот метод

расчета дает вполне удовлетво­

рительные результаты. Погрешность в определении Wn и Dn воз­ растает с увеличением числа корпусов. Наибольшая ошибка имеет место для последнего корпуса, работающего под ваку­ умом и имеющего небольшое значение Wn■Объясняется это тем, что в последнем корпусе наблюдаются наибольший эффект самоиспарения и наименьшие тепловые потери, поэтому фак­ тическое количество выпаренной в нем воды больше расчет­ ного.

Основные положения метода Классена рассмотрим на при­

мере выпарной

установки, состоящей из п корпусов

(рис.

87),

с заданными

по корпусам отборами экстрапара

Еи

Е2,

Е3, ..., En-i и количеством воды W, выпаренной во всей уста­ новке.

Обозначив количество воды, выпаренной в I корпусе, W\= х, находим количества воды, выпаренной в корпусах:

П В. Н. Стабников, В. И. Баранцев

161

в /

корпусе

W i =

D i = х ,

во II корпусе

' W2 =

D2 = Di — Ei — x — Ex

в III корпусе

W3 = D3 = D2 — E2 = x — Ei — E2.

Для n корпуса

=

° n = D n - 1 - E n

- 1

= Х - Ег - Е2 ----------

E n - 1 •

(196)

Сложив эти уравнения, получим

 

 

U7 =

U71 + H 7 2 + Tr3 +

. . - + U 7 n = r t ^ - ( r t - l ) £ 1 -

 

 

- ( n - 2 ) E t

---------- En_ v

 

(197)

Рис. 87. К расчету многокорпусной выпарной установ­ ки по методу Классена.

Из последнего уравнения расход греющего пара, поступаю­ щего в / корпус, или количество выпариваемой из него воды х (в кг/с),

x = Wt = Di =

П7 + (я - 1) £ + (я - 2) Ег + • • ■+

 

 

-------------------- ------------------- 5--------------

— .

(198)

Подставляя в уравнение (196) значение x — Wi из уравне­ ния (198), находим количество воды Wn (в кг/с), выпаренное в любом корпусе выпарки,

W- ?1_ 2 £ 2 ----------

( п - 1 ) Е я_

 

(199)

Например, для V корпуса количество выпаренной воды

W — Ej — 2Ег — ЗЕ3— 4Et

Г.

5

Решая уравнение (199) относительно W, получим выражение, связывающее общее количество выпаренной воды с заданными пароотборами и количеством воды,.выпаренной в последнем кор­ пусе,

W = Е± + 2Еа + ЗЕ3 + . . . + ( „ _ 1) Еп_ х+ nWn.

(200)

162

Смотрите также файлы