Выпарная двухкорпусная установка для концентрирования сахарного раствора - Курсовая работа

Выпаривание обычно происходит при кипении, т.е. в условиях, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата. В промышленности обычно выпаривание проводят при кипении раствора. При выпаривании растворов твердых веществ в ряде пищевых производств достигают насыщения раствора, при дальнейшем удалении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, в результате которой выделяется растворенное вещество. Выпаривание применяют для повышения концентрации разбавленных растворов или выделения из них растворенного вещества путем кристаллизации. Процесс выпаривания широко используют в сахарном и консервном производстве при концентрировании сахарных томатных соков, молока и др.В теплообменных аппаратах могут происходить различные тепловые реакции: нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, кипение, затвердевание и сложные комбинированные процессы. Теплообменные аппараты применяются практически во всех отраслях промышленности и, в зависимости от назначения, называются подогревателями, испарителями, конденсаторами, регенераторами, парообразователями, кипятильниками, выпарными аппаратами и т.д. Установки, состоящие из одиночного аппарата вторичный пар, из которого не используется (при выпаривании под атмосферным давлением или при разряжении) или используется вне аппарата, называются однокорпусными выпарными установками. Большим распространением пользуются многокорпусные выпарные установки, включающие несколько соединенных друг с другом аппаратов (корпусов), работающих под давлением, понижающимся по направлению от первого корпуса к последнему. Образующийся в первом корпусе вторичный пар направляется на обогрев второго корпуса, в котором давление ниже и т.д., вторичный пар из последнего корпуса поступает в конденсатор или используется вне установки.Выпарной аппарат состоит из сепаратора 1, греющей камеры 2 и циркуляционной трубы 3. а - с соосной греющей камерой; б - с вынесенной греющей камерой; 1 - греющая камера; 2 - сепаратор; 3 - циркуляционная труба. Сепаратор представляет собой цилиндрическую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают отбойники различной конструкции, Греющая камера выполнена в виде вертикального кожухотрубного теплообменника, в межтрубное пространство которого поступает греющий пар, а в греющих трубах кипит раствор. Таким образом, масса столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы - паровое пространство - циркуляционная труба - труба и т.д.Принципиальная конструктивная схема выпарного аппарата с принудительной циркуляцией раствора представлена на рисунке 2. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора позволяют повысить интенсивность циркуляции раствора и коэффициент теплопередачи. Изза этого на большей части высоты кипятильных труб жидкость не кипит, а подогревается. Количество перекачиваемой насосом жидкости во много раз превышает количество испаряемой воды, поэтому отношение массы жидкости к массе пара в парожидкостной смеси, выходящей из кипятильных труб, очень велико. Она определяется производительностью циркуляционного насоса, поэтому аппараты с принудительной циркуляцией пригодны при работе с малыми разностями температур между греющим паром и раствором (3...5 °С) и при выпаривании растворов большой вязкости.Пленочные аппараты бывают с восходящей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой и падающей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой. При необходимом времени пребывания в зоне высоких температур раствор не успевает перегреться и его качество не снижается. а - с восходящей пленкой и соосной греющей камерой; б - с падающей пленкой и вынесенной греющей камерой; 1 - сепаратор; 2 - греющая камера. Пленочный выпарной аппарат с восходящей пленкой и соосной греющей камерой. В таких аппаратах исходный раствор поступает сверху в греющую камеру, а концентрированный раствор выводится из нижней части сепаратора. При нарушении режима работы аппарат можно перевести на работу с циркуляцией раствора, как в аппаратах с принудительной циркуляцией.Многокорпусные выпарные установки делятся по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на прямоточные, противоточные и комбинированные. Схемы с прямоточным и противоточным движением греющего пара относительно выпариваемого раствора представлены на рисунке 5. С целью экономии греющего пара в выпарных установках многократного выпаривания в качестве греющего пара во всех корпусах, кроме первого, используется пар из предыдущего корпуса. Многократное выпаривание можно осуществить при использовании греющего пара высокого давления либо при применении вакуума в выпарной установке. Давление в корпусах установок должно поддерживаться таким образом, чтобы температура поступающего в корпус пара была выше, чем температура кипения раствора в этом корпусе.Установка с

Содержание

Введение 3

1. Сравнительный анализ современных выпарных аппаратов и установок 5

1.1 Выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора 6

1.2 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора 8

1.3 Пленочные выпарные аппараты 10

1.4 Многокорпусные выпарные аппараты 14

2. Описание установки 16

3. Тепловой баланс аппарата 18

4. Технологический расчет выпарной установки 23

4.1 Тепловые балансы аппаратов 23

4.2 Тепловой баланс подогревателя 24

4.3 Тепловой баланс конденсатора 25

4.4 Определение количества выпаренной воды и расхода пара 26

4.5 Определение расхода охлаждающей воды конденсатора 27

4.6 Теплотехнический расчет выпарного блока 27

4.7 Расчет конструктивных размеров аппарата. 33

Вывод 35

Список использованных источников 37

выпарная установка тепловой расчет

Выпаривание - процесс концентрирования растворов твердых нелетучих или мало летучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя. Выпаривание обычно происходит при кипении, т.е. в условиях, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата.

В промышленности обычно выпаривание проводят при кипении раствора.

При выпаривании растворов твердых веществ в ряде пищевых производств достигают насыщения раствора, при дальнейшем удалении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, в результате которой выделяется растворенное вещество.

Выпаривание применяют для повышения концентрации разбавленных растворов или выделения из них растворенного вещества путем кристаллизации.

Процесс выпаривания широко используют в сахарном и консервном производстве при концентрировании сахарных томатных соков, молока и др.

В пищевой технологи выпаривают, как правило, водные растворы.

Выпаривание проводят в выпарных аппаратах. Процесс выпаривания может проводиться непрерывно и периодически. Аппараты периодического действия используются в основном в производствах малого масштаба.

Выпаривание осуществляют как под вакуумом, так и при атмосферном и избыточным давлениях.

В данной курсовой работе предложено рассчитать выпарной аппарат с естественной циркуляции, Процесс выпаривания происходит при температуре 100°С, а, следовательно, при атмосферном давлении. Рабочей средой является сахарный раствор. В ходе конструирования аппарата необходимо разработать аппаратно-технологическую схему процесса, а так же повысить экономический эффект, уменьшив энергопотери при помощи высокотехнологичных теплоизоляторов с низким коэффициентом теплопроводности, использовать вторичный пар в качестве рабочей среды подогревателя.