Лабораторна робота 4 Проектування парових підігрівачів дефекованого цукрового соку

 

Мета роботи. Метою даної роботи є оволодіння навичками з проектування ширококанальних пластинчастих теплообмін­ників фірми «Альфа Лаваль» з фазовим переходом в процесі теп­лообміну. Фазовий перехід здійснюється при конденсації парової фази, яка, у свою чергу, підігріває розчин цукрового сиропу у ка­налах пластинчастого апарату.

Методичні вказівки. Достатньо розповсюдженим є вико­ристання пластинчастих теплообмінників у виробництві цукру. Зокрема, одним з важливих прикладень пластинчастого облад­нання є їх встановлення у відділенні очищення дифузійного цукрового соку після його обеззараження. Головною особливістю функціонування даного обладнання на цій позиції є можливість стабільної роботи з такими дуже забрудненими середовищами як дифузійний або дефекований сік. Основні складові забруднен­ня – це волокна цукрового буряку, різні включення та шматочки у сировині, таке інше. Тому для повноцінного функціонування на цій позиції необхідно застосовувати ширококанальні пластин­часті апарати, практика експлуатації яких у відділенні очищен­ня показала, що вони з успіхом замінюють трубчасті та спіральні теплообмінники.

Однією з найбільш вигідних аплікацій для встановлення пластинчастих підігрівачів є їх застосування як підігрівачів де­фекованого соку перед 1-ю сатурацією. Нагрів забрудненого соку проводиться з температури 52°С до 90°С у чотирьох апаратах за допомогою різних теплоносіїв, дані по яким наведено у табл.8.

 

Таблиця 8 – Дані по теплоносіям для проектування плас­тинчастих ширококанальних теплообмінників підігріву дефеко­ваного соку перед першою сатурацією

Вид та температура ºС теплоносія, що гріє, по ступеням  
I – Конденсат 92,8 77,6ºС II – пара 82ºС III – пара 93,8ºС IV – пара 104,8ºС
Температура, ºС підігріву соку 52 62 62 69 69 81 81 90

 

Для реалізації теплообміну необхідно обирати розбірні ши­рококанальні апарати «Альфа Лаваль» марки МА30, параметри каналів яких надані у табл.9. Пластини апаратів з нержавіючої сталі AISI 316 завтовшки 1 мм (теплообмінник з підігрівом кон­денсатом має пластини завтовшки 0,8 мм) та клеєними проклад­ками з матеріалу EPDM. Втрати тиску при розрахунках тепло­обмінників прийняти відповідно: I ступінь – 100/100 кПа;
II – 2/100 кПа; III – 10/50 кПа; IV – 10/100 кПа, де перше значен­ня – це втрати тиску по гарячій стороні, а друге – по холодній. По стороні пари вважати, що здійснюється повна конденсація сухої насиченої пари, яка не містить в собі будь-яких газів, що не конденсуються.

 

Таблиця 9 – Типи каналів теплообмінників по ступеням нагріву з табл.8.

  Розподіл по ступеням нагріву
  I II III IV
Тип теплообміннику МА30S МА30SM МА30SM МА30SM
Типи каналів SS/SS NH/SH NH/SH NH/SH

 

При роботі цукрового підприємства у технологічній лінії, безумовно, однією з найважливіших позицій є утилізація утфільної пари низького тиску. Ця пара має високу ентальпію, але низький температурний потенціал (температура 65ºС). Головним засобом безпосереднього використання теплоти утфільної пари є нагрів дифузійного соку [2]. Найбільш доцільно це застосовувати при відкачці дифузійного соку з дифузійних апаратів шнекового типу, тому що у цьому випадку температура дифузійного соку на виході дорівнює 30ºС (у апаратах колонного типу – 48ºС). Вхідні дані для розрахунків надані у табл.10. Застосовується теплообмінник «Альфа Лаваль» марки МА30S з широкими каналами як по стороні соку, так і по стороні пари.

 

 

Таблиця 10 – Вхідні дані для проектування теплообміннику нагріву дифузійного соку утфільною парою

Теплоносії Температура, °С Витрати, кг/год Втрати тиску, кПа
Вхідна Вихідна
Пара — —
Сік

Порядок виконання роботи

1. Для вказаного викладачем варіанту завдання з табл. 11, з урахуванням даних табл. 8, 9, за допомогою програми CAS 200 здійснити вибір чотирьох ширококанальних апаратів «Альфа Лаваль» марки МА30 для підігріву дефекованого соку.

 

Таблиця 11 – Варіанти даних по витраті дефекованого соку по ступеням

№ п/ч Витрати по ступеням, м3/год
I II III IV
382,0 383,9 385,1 387,3
380,0 382,1 384.3 386,9
384,0 386,2 388,7 390,5
386,2 388,7 391,0 392,9
384,3 386,5 389,1 391,5
382,0 384,1 385,4 387,8
381,6 383,3 385,2 387,7
383,1 385,9 387,1 389,3
385,0 386,9 388,2 390,4
383,2 385,7 387,3 389,5

 

2. Для даних з табл. 10 запроектувати теплообмінник «Аль­фа Лаваль» марки МА30S з широкими каналами для нагріву дифузійного соку утфільною парою.

3. Проаналізувати одержані результати, оцінити якість обчислення, порівняти ефективність різних типів компоновок апаратів.

 

Зміст звіту

1. Листінги розрахунків теплообмінних апаратів, що були обрані.

2. Аналіз одержаних результатів по апарату кожного ступеню.

Контрольні запитання

1. Чим відрізняється ширококанальний теплообмінник від традиційного? Для яких середовищ доцільно застосовувати в роботі ширококанальні апарати?

2. Поясніть значення величини «Margin» при розрахунках теплообмінників з фазовим переходом в каналах.

3. Які параметри треба додатково задавати і які треба контролювати при проектуванні теплообмінників на забруднені або в’язкі рідини?

4. Чому по стороні пари завжди проектується одноходовий теплообмінник?