Определение количества выпаренной воды

ФБГОУ ВПО Кубанский государственный

Технологический университет

( КубГТУ)

Институт пищевой и перерабатывающей промышленности

кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

на тему «Проектирование выпарной установки с подвесной нагревательной  камерой»

Выполнила студентка группы 09-Т-ТК1

Юркевич Марина Владимировна

Допущен к защите

Руководитель проекта Мамин В.Н. __________________________________

Нормоконтролер________________________________________________

Защищен________________________

Члены комиссии: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2012г.

Введение

Выпаривание – тепловой процесс концентрирования растворов нелетучих веществ в жидких летучих растворителях при температуре кипения путем частичного удаления растворителя в парообразном состоянии.

В подавляющем большинстве случаев выпариванию подвергают водные растворы твердых веществ, и удаляемый растворитель представляет собой водяной пар, носящий название вторичного пара. Теплоту для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, однако чаще всего в качестве греющего теплоносителя при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим ( первичным) паром.

В пищевых производствах выпаривание применяют для сгущения полуфабрикатов и пищевых продуктов. Например, в консервной и кондитерской промышленности процесс выпаривания используют для получения концентрированных фруктовых и ягодных соков, паст, повидла, джема, начинки для карамели и других продуктов; в молочной промышленности – для сгущения молока, сыворотки, сливок; в свеклосахарной промышленности – для уваривания сахарного сока на сироп; в крахмало-паточной промышленности – для выпаривания кукурузного экстракта, паточных и глюкозных соков и сиропов; в масло-жировой промышленности – для удаления экстракционного бензина из мисцелл, и, наконец, выпаривание используется в спиртовой промышленности для упаривания барды.

Выпарные аппараты классифицируют по типу поверхности нагрева и по её расположению в пространстве, по роду теплоносителя, а также в зависимости от того, движется ли теплоноситель снаружи или внутри труб нагревательной камеры. Однако более существенным признаком классификации выпарных аппаратов, характеризующим интенсивность их действия, следует считать вид и кратность циркуляции раствора.

 В данной курсовой работе спроектирован один выпарной аппарат  с наружной циркуляционной трубой (первый корпус), входящий в состав выпарной установки.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..2

1 Общая часть……………………………………………………………….4

1.1 Описание технологической схемы и устройства…………………4

1.2 Принцип действия и назначение аппарата………………………..5

2  Расчетная часть……………………………………………………………6

2.1 Определение количества выпаренной воды………………………6

2.2 Температурный режим работы выпарного аппарата……………7

2.3 Определение расхода греющего пара...…………………………...8

2.4 Расчет поверхности теплообмена…………………………………..9

2.5 Конструктивный расчет выпарного аппарата……………………12

3  Вопросы стандартизации………………………………………………..17

4  Вопросы охраны труда и техники безопасности………………………18

5  Заключение………………………………………………………………..20

Список используемой литературы………………………………………....21

Общая часть

Описание технологической схемы и устройства

Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки приведена на рис. 1.

В целях экономии греющего пара при концентрировании пищевых продуктов широкое распространение в промышленности получили многокорпусные выпарные установки, состоящие из двух- четырех выпарных аппаратов (корпусов). Принцип многокорпусного выпаривания заключается в том, что вторичный пар, полученный при кипении раствора в предыдущем аппарате, используется в качестве греющего пара в последующем аппарате, где давление и, следовательно, температура кипения раствора будут меньше, чем в предыдущем аппарате.

Такая технологическая схема многокорпусной выпарной установки называется прямоточной, так как направление перехода раствора и вторичного пара из корпуса в корпус совпадают.

Принцип действия и назначение аппарата

Предварительно нагретый в подогревателе 4 до температуры кипения исходный раствор, поступает в выпарной аппарат 1, который обогревается свежим греющим паром из котельной. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично выпарной аппарат 3 обогревается вторичным паром второго корпуса и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса. Упаренный до требуемой концентрации раствор выводят из третьего корпуса. В некоторых случаях часть вторичного пара после первого и второго корпуса направляют для других нужд производства, такой пар называют экстра-паром.

Самопроизвольный переток раствора из корпуса в корпус происходит благодаря общему перепаду давления, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 5, где заданный вакуум поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом.

Данная технологическая схема обладает рядом преимуществ. В первую очередь температура кипения раствора понижается о корпуса к корпусу вместе с увеличением концентрации, что благоприятно сказывается на качестве продукта. Во-вторых, выпариваемый раствор перетекает из корпуса в корпус самотеком, и, наконец, раствор приходит в последующий корпус перегретым, следовательно, имеет место явление самоиспарения.

Благодаря этим преимуществам прямоточная схема нашла широкое распространение в пищевой промышленности. Реже применяются противоточная схема и схема с параллельным питанием корпусов.

Расчётная часть

В результате расчёта выпарного аппарата необходимо определить поверхность теплообмена F и расход греющего пара D. Кроме того, производят расчёт тепловой изоляции и конструктивный расчёт аппарата, в результате которого определяют число теплообменных труб, размеры греющей камеры и сепаратора, а также размеры патрубков для подачи исходной смеси, греющего пара и отвода упаренного раствора, вторичного пара и конденсата.

Определение количества выпаренной воды

Количество выпаренной воды W,кг/с, определяют из уравнений материального баланса:

где G_н – расход исходного раствора, кг/с.

B_н, B_к –концентрация начального и упаренного раствора, %

Тогда количество упаренного раствора G_к, кг/с, составит: