Тепловий розрахунок дифузійної установки.

Міністерство освіти і науки України

Національний університет харчових технологій

Кафедра теплоенергетики та холодильної техніки

Курсовий проект

з курсу «Теплотехнологія промислових виробництв»на тему:

«Проект системи теплоенерговикористанняцукрового заводу»

                                              Студента__4__курсу_10_групи

                                              спеціальності 144«Теплоенергетика»

              _______Ярошевського І.С.________

                                                        (прізвище та ініціали)

Керівник професор кафедри

                                              теплоенергетики та холодильної техніки,

                                              проф. д.т.н.Прядко М.О.

                                              Національна шкала____________

                                              Кількість балів______Оцінка ECTS_____

Члени комісії _______________ __________________

                                                    підпис             прізвище та ініціали

                                                        _______________ __________________

                                                    підпис             прізвище та ініціали

                                              _______________ __________________

                                                    підпис             прізвище та ініціали

м. Київ – 2017рік

Зміст

1.Розрахуноксхемитеплоенерговикористанняцукрового заводу…………………3

2. Температурний режим на ВУ……………………………………………………..4

3. Таблиця кількості напівпродуктів та продуктів цукрового виробництва…….5

4.Тепловий розрахунок дифузійної установки………………………………………8

5.Визначення витрати теплоти і пари на підігрівники, вакуум-апарати та інші споживачі………………………………………………………………………………146.Визначаємо необхідну продуктивність випарної установки……………………20

7. Таблиця розподілу відборів вторинної пари корпусів ВУ і відпрацьованої пари…………………………………………………………………………………..20

8. Таблицю розподілу конденсату по колонках на підставі принципової схеми відведення конденсатів і таблиці розподілу відборів вторинної пари з копусів ВУ……………………………………………………………………………………..23

9. Уточнення величини відборів вторинної пари з корпусів ВУ і їх продуктивності з урахуванням визначеної фактичної кількості пари самовипаровування……………………………………………………………………28

10. Визначенняконцентрацїрозчину на виході з корпусів ВУ…………………...29

11. Остаточний температурний режим на ВУ………………………………………30

12. Визначення витрат теплової енергії та необхідної теплової потужності для забезпечення технологічних потреб…………………………………………………34

13. Забезпеченняцукрового заводу технологічною парою……………………...35

14.Схема.

Розрахуноксхемитеплоенерговикористанняцукрового заводу.

Вихідні дані для розрахунку.

1.Продуктивність заводу А=9 тисяч тонн буряків на добу, дигестія цукрових буряків Д=16.5 %.

2. Дифузійна установка – колонна (КДУ).

3. Величина відкачки дифузійного соку S_відк = 112%(1120 кг/т).

4. Схема очистки дифузійного соку – класична схема очистки

5. Випарна установка 5-ти корпусна з підвищеним температурним режимом (ПТР).

5.1 Випарні апарати –оснащена на всіх корпусах ОВА з гравітаційно-стікаючою плівкою. Всі ОВА працюють в безнакипному режимі

5.2 Регулювання продуктивності випарної установки здійснюється за допомогою перепусків пари.

6. Концентрація сиропу після випарної установки 69%.

7. Для живлення дифузійного апарата використати жомопресову воду і конденсат.

8. В технологічній схемі ТЕЦ експлуатуються деаератори атмосферноготиску з робочою температурою104^оС.

9. Відведення конденсатів з тепловикористовуючих установок здійснити в збірники. В конденсатній схемі передбачити каскадне охолодження конденсату з одержанням пари самовипаровування якомога вищого потенціалу.

10. В теплотехнологічній схемі заводу використати теплоту вторинних енергоресурсів, а саме:

-Теплоту конденсатів з останніх корпусів ВУ за умови забезпечення їх кінцевої температури на рівні ~70^оС.

-Теплоту конденсатів відпрацьованої пари і вторинної пари першого корпусу перед їх поверненням у ТЕЦ.

11. В продуктовому цеху реалізувати трьохпродуктову схему уварювання утфелівI,II,III кристалізації.

2. Приймаємо температурний режим на ВУ.

Умовам пункту 5 вихідних даних для розрахунку відповідає випарна установка, температурний режим якої наведено в таблиці 1.

Таблиця температурного режиму на ВУ

Таблиця 1

№ кор- пу-сів ВУ	Т-ра грію- чої пари , оС	Корис на різ- ниця тем-пера-тур, D , оС	Т-ра кипі-нняроз- чину, оС	Деп- ресія D, оС	Т-ра вто- рин- ної пари, оС	Між корпу-сні втрати, D оС	Розрах. темпера-тура втор. пари біля спо-живача, ,оС	Гріюча пара			Вторинна пара біля споживача
								Ента- льпія пари кДж/кг	Ента- льпія конд. ( ),* кДж/кг	Теплота конден- сації гр. пари кДж/кг	Ента- льпія пари кДж/кг	Ента- льпія конд. ( ),* кДж/кг	Теплота конден- сації гр. пари кДж/кг
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	140.5	6	134.5	1.6	132.9	1	130	2734.6	576.1	2158.5	2720.7	533.5	2187.2
2	131.9	6	125.9	2.6	123.3	1	120	2723.3	540.1	2183.2	2706.6	491	2205.6
3	122.3	6	116.3	1.3	115	1	112	2709.9	500.0	2209.9	2694.8	457	2237.8
4	114	7	107	2.6	104.4	1	102	2697.8	465.0	2232.8	2679.8	414.9	2264.6
5	103.4	7	96.4	4.6	91.9	-	90	2681.6	420.7	2260.9	2660.3	364.3	2296

3. Складаємо таблицю кількості напівпродуктів та продуктів цукрового виробництва, в тому числі тих, які підлягають тепловій обробці згідно теплотехнологічної схеми заводу на підставі вихідних даних.

                                                                                  Таблиця 2

№ п./п.	Назва напівпродуктів та продуктів	Позна-чення	Кіль-кість кг/т	Концен­трація %	Примітка
1	2	3	4	5	6
1.	Дифузійний сік		1120		Температура дифузійного соку визначається tс визначається з теплового розрахунку дифузійної установки
2.	Повернення на попередню дефекацію нефільтрованого соку І сатурації		0		Температура пов. соку близько 83оС
3.	Повернення на попередню дефекацію згущеної суспензії соку ІІ сатурації		0		Температура пов. суспензії 85оС
4.	Сік після попередньої дефекації		1132		Цей сік нагрів. від до 90оС
5.	Сік І сатурації на виході з сатуратора		1230
6.	Сік І сатурації після відбору його частини на попередню дефекацію		1232		Цей сік нагрів. перед фільтрацією від 83 до 90оС
7.	Сік I сатурації фільтрований перед II сатурацією		1225		Цей сік нагрів. перед ІІ сатурацією від 83 до 95оС
8.	Сульфітований і фільтрований сік ІІ сатурації до відбору на клерування		1241
9.	Відбір соку ІІ сатурації на клерування жовтого цукру ІІ кристалізації та афінованого цукру		54.7		Визначається з балансу сухих речовин клеровки залежно від концентрації сиропу і соку перед ВУ
10.	Сульфітований і фільтрований сік II сатурації на концентрування у випарній установці (ВУ)		1186.3	14.3	=14.3
11.	Кількість сиропу після ВУ		245.85	69
12.	Кількість клеровки		160	69
13.	Кількість сиропу з клеровкою		405.85	69
14.	Утфель I кристалізації		304.4	92	=304.4
15.	Перший відтік утфелю I кристалізації		125	68.7	На уварювання утфелю ІІ кристалізації
16.	Другий відтік утфелю I кристалізації		60	67,2
17.	Частина першого відтоку утфелю I кристалізації на афінацію цукру III кристалізації		13	68.7	На афінацію цукру ІІІ кристалізації
18.	Цукор-пісок (білий)		134	99.85
19.	УтфельII кристалізаціїї		141	93
20.	Загальний відтік утфелю II кристалізації		81	87.3	На уварювання утфелю ІІІ кристалізації
21.	Цукор II кристалізації (жовтий)		67	97.6	На клерування
22.	Утфель III кристалізаціїї		81	93.5
23.	Цукор III кристалізаціїї		38	96.4
24.	Меляса		45	82
25.	Афінаційнийутфель		51	90	Утворюється змішуванням напівпродуктів (17) і (23)
26.	Афінаційний відтік		14	78.9	На уварювання утфелю ІІІ кристалізації
27.	Афінований цукор		38	97.3	На клерування

Тепловий розрахунок дифузійної установки.

Вихідні дані:

1. Кількість бурякової стружки = 1000 кг/т;

2. Величина відкачка дифузійного соку = 1120 кг/т (112 %);

3. Кількість жому = 800 кг/т;

4. Вміст сухих речовин жому до пресування  = 7,5 %;

5. Вміст сухих речовин жому післяпресування  = 14 %;

6. Кількість циркулюючого соку, що йде на ошпарювання стружки в шахту ошпарювача = =1120 кг/т

7. Кількість циркулюючого соку, що надходить в підігрівник, а після нього – у відсік сокостружкової суміші ошпарювача =2400 кг/т

8. Температура стружки  = 10°С;

9. Температураживильної води, що надходить в дифузійний апарат, = 65°С;

10. Температуражомопресової води,що надходить в дифузійний апарат, = 75°С;

11. Температура циркулюючого соку після підігрівника = 85 °С;

12. Температуражомопресової води після пресів =50°С

13. Температура барометричної води після конденсатора =45°С

14. Теплоємність стружки і соку = =3.77 кДж/кг∙К

15. Теплоємність живильної води і жому = =4.19 кДж/кг∙К

Розрахунок

1.Визначаємо кількість жомопресової води, яку одержують після жомових пресів

До жомопресової води після пресів додаємо конденсат грійної пари, яка надійшла в пароконтактні підігрівники жомопресовоїводи.Вона визначається із розрахунку нагрівання жомопресової води.

Жомопресову воду у кількості 371 кг/т з початковою температурою =50°С необхідно нагріти до температури 88^оС для припинення життєдіяльності бактерій і, охолодивши її до температури 75^оС, направити на живлення дифузії.

Один із можливих варіантів організації зазначеного вище нагріву і охолодження жомопресової води передбачає її двохступеневе нагрівання в пароконтактних підігрівниках з наступним охолодженням в розширювачі і одерженням пари самовипаровування.

Складаємо рівняння теплового балансу пароконтактних підігрівників ПКП №1 і ПКП №2, а також розширювача (див. рис.1), та визначаємо витрату пари на підігрівники  і

Для підігрівника ПКП №1, в якому жомопресова вода нагрівається до 70^оС, маємо:

де: - ентальпія насиченої вторинної пари з останнього корпусу ВУ біля споживача, кДж/кг.

З таблиці температурного режиму на ВУ приймаємо: кДж/кг;

- ентальпія насиченої пари при температурі 75^оС, кДж/кг;

1.03 – коефіцієнт, що враховує втрату теплоти в навколишнє середовище.

Тоді:

371× 50 × 4.19+ (2660.3-70 × 4.19)+е(2635.3-70· 4.19)=(371+ +е)70 × 4.19 × 1.03;

77724.5+2367∙ +2342∙е=112078+302.1∙ +302.1∙е;

34354.5=2064.9∙ +2039.9∙е;

=16.63-0.99∙e, кг/т.

Рис. 1 Принципова схема підготовки жомопресової води

Рівняння теплового балансу підігрівника ПКП №2:

де: - ентальпія насиченої вторинної пари передостаннього корпусу ВУ біля споживача, кДж/кг. З таблиці температурного режиму на ВУ приймаємо кДж/кг.

Тоді:

(371+Dⁿ+е)∙293,3+D^(n-1)∙(2679.5-368.7)=(371+Dⁿ+е+D^(n-1))∙380

108814.3+293.3∙Dⁿ+293.3∙е+2310.8∙D^(n-1)=140980+380∙Dⁿ+380∙е+380∙D^(n-1)

32165.7=1930.8∙D^(n-1)-86.7∙е-86.7∙Dⁿ

Підставимо в одержану формулу вираз Dⁿ=f(e), одержаний з теплового балансу ПКП №1.

Тоді:

32165.7=1930.8∙D^(n-1)-86.7∙е-86,7∙(16.63-0.99∙е)=1930.8∙D^(n-1)-86.7∙е-             -1440.95+85.8∙е

33606.6=1930.8∙D^(n-1) -0.9∙е.

Нехтуючи значенням 0.9∙е, одержимо:

D^(n-1)=17.4 кг/т.

Рівняння теплового балансу розширювача:

(371+Dⁿ+ D^(n-1)+е)∙88 × 4.19 × 0.99=(371+ Dⁿ+ D^(n-1))∙75×4.19+2635.3∙е

135427+365∙Dⁿ+365∙ D^(n-1)+365∙e=2635.3∙e+116586.7+314.2∙ Dⁿ+314.2∙D^(n-1)

18840.3=2270.3-50.8∙Dⁿ-50.8∙D^(n-1)

Підставляємо одержані раніше значеняDⁿ=f(e) і D⁽ⁿ⁺¹⁾

18840.2=2270.3∙е-50.8∙16.7+50.8∙0.99∙e-50.8∙17.45

20586.6=2320.6∙е,

е =8.86кг/т .

Тоді:Dⁿ=16.63-0.99 8.87=7.6 кг/т.

Кількість жомопресової води, яка після розширювача надходить в дифузію:

=371+7.6+17.4=396 кг/т.

2.Визначаємо кількість живильної води для живлення дифузії.

=1120+800-1000-396=524 кг/т

3. В шахту ошпарювача надходить стружка та циркуляційний сік

Температуру соку приймаємо попередньо = 71 ^оС.

Складаємо рівняння теплового балансу шахти ошпарювача

Оскільки , то

4. Визначимо температуру сокостружковоїсуміші, яка виходить з ошпарювача після теплообміну потоку циркуляційного соку і ошпареної в шахті стружки з температурою :

Звідси:

Оскільки:

То:

5.Складаємо рівняння теплового балансу верхньої частини колони, куди надходить жомопресова і живильна вода з температурою ,відповідно, =75 та =65  а з нижньої частини колони надходить висолоджена стружка( фактично жом) у кількості  з температурою, яка сформувалась у нижній частині колони, :

Оскільки

то:

6. Для визначення складаємо рівняння теплового балансу нижньої частини колони, куди надходить сокостружкова суміш у кількості  з температурою , а також надходить суміш живильної і жомопресової води у кількості ( ) з температурою ; з нижньої частини колони відводиться циркуляційний сік у кількості з температурою _.

Приймаємо, що , то:

Попередньо прийнята =71 ^оС близька до визначеного значення 70.47^оС

Визначаємо температуру жому на виході з колони

= 36.72+0.44 =36.72+0.44 70.47=67.7^оС.