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

пар из хвостовых корпусов имеет более низкую температуру; поэтому для обогрева других теплообменников экстрапар отби­ рают из головных корпусов, вторичный пар которых имеет бо­ лее высокую температуру.

5.При выпаривании без пароотбора выпаренная вода рав­

номерно распределяется по корпусам установки, т. е. Wi — W2=

W

= ...= Wn= —- , что видно из уравнения (199). При отсутствии

пароотбора расход греющего пара на выпарку меньше, чем при пароотборе. Однако при пароотборе экономичность всей уста­ новки, включая и заводские теплообменники, обогреваемые вто­ ричным паром, повышается.

в) Полезная разность температур и температурные потери при выпаривании

Определение полезной разности температур

Полезная разность температур при выпаривании — это раз­ ность между температурой греющего пара и температурой кипе­ ния раствора; эта разность является основным фактором, опре­ деляющим интенсивность выпаривания и производительность выпарной установки.

В выпарных установках различают полную и полезную раз­ ность температур. Полной разностью температур называется разность между температурами пара, обогревающего первый корпус, и вторичного пара, поступающего из последнего корпуса в конденсатор, т. е.

(203)

Полезная разность температур, обеспечивающая теплопере­ дачу, меньше полной разности температур на величину темпера­ турных потерь:

одинаковом давлении. Пренебрегая незначительным повышени­ ем температуры вторичного пара в результате взаимодействия его с брызгами кипящего раствора, принимают температуру вто­ ричного пара tBT равной температуре насыщенного пара чистого растворителя при заданном давлении.

Таким образом, можно записать:

(205)

164

С увеличением концентрации раствора и давления в аппара­ те физико-химическая депрессия возрастает; ее величину для растворов, кипящих под атмосферным давлением, обычно нахо­ дят по справочным таблицам, а для давлений, отличных от ат-

Рис. 88. К определению полезной разности температур при выпаривании.

парения воды при заданном давлении, Дж/кг.

С достаточной для технических расчетов точностью физико­ химическая депрессия сахарных растворов, фруктовых соков и молока может быть рассчитана по формуле

Гидростатическая депрессия Агс — разность между темпера­ турами кипения в верхнем слое раствора и в среднем по высоте слое, вызванная гидростатическим давлением столба жидкости. В расчетах принимают Лгс=1-т-2 град на каждый корпус.

Гидравлическая депрессия Аг— это разность между темпе­ ратурами вторичного пара над раствором и в конце паропрово­ да; она соответствует потере давления пара при движении его через аппарат и паропровод. В расчетах принимают Аг= 1 град на каждый корпус.

165

Температура кипения раствора выше температуры насыщен­ ного пара, находящегося над раствором, на величину Дф.х+ Д Гс:

при выпаривании; последнее приводит к увеличению поверхности

При заданной производительности аппарата W (в кг/с) и из­ вестном массовом напряжении U [в кг/(м2-с)] определяют не­ обходимую поверхность нагрева аппарата

W_

(213)

U

Распределение полезной разности температур между корпусами

При распределении полезной разности температур между от­ дельными корпусами следует руководствоваться следующими соображениями.

1. В последних корпусах выпарки условия теплообмена ухуд­ шаются и коэффициент теплопередачи падает. Чтобы для этих корпусов не требовалась чрезмерно большая поверхность нагре­ ва, полезную разность температур увеличивают от первого кор­ пуса к последнему.

2. Для уменьшения поверхности нагрева в корпусах, имею­

166

щих большую тепловую нагрузку, нужно в них обеспечить боль­ шую разность температур.

3. Минимальный полезный температурный перепад, при кото­ ром аппарат с естественной циркуляцией будет работать устой­ чиво, принимается для каждого корпуса 6—7 град, а для аппа­ ратов с принудительной циркуляцией допускается 4—5 град.

При проектировании выпарной установки ее корпуса могут иметь одинаковые поверхности нагрева или минимальную об­ щую поверхность нагрева. Одинаковая поверхность нагрева при всех корпусах имеет большое значение при конструировании и изготовлении установок, в которых корпуса имеют тепловые на­ грузки одного порядка. Благодаря однотипности и взаимозаме­ няемости таких поверхностей нагрева намного упрощается эк­ сплуатация и ремонт выпарной установки. Вариант выпарной установки с минимальной общей поверхностью нагрева рациона­ лен в том случае, когда изготовление аппаратов с одинаковой поверхностью нагрева требует большего расхода ценных мате­ риалов.

В промышленности большое применение получили выпарные установки, корпуса которых имеют одинаковые поверхности на­ грева.

Учитывая, что тепловые нагрузки по корпусам различны и определяются количеством выпаренной воды, выведем аналити­ ческую зависимость для распределения общей полезной разнос­ ти температур At по корпусам установки.

В соответствии с основным уравнением теплопередачи

Q = kF At

полезные разности температур в корпусах равны:

Так как по условию Fl= F2 =--- = F то, заменяя F\, F2 и Fn ве­ личиной F и складывая полезные разности температур отдель­

167