ється. При пуску апарати заповнюють розчином до робочого рівня, відповідного осі штуцера, що з'єднує парорастворную камеру з сепаратором. Після заповнення розчином в апарат подають гріючийпар. Пар конденсується в міжтрубному просторі, конденсат відводиться через штуцер. Циркуляція розчину - по замкнутому контуру. У трубах випарює розчин скипає і піднімається в парорастворную камеру, а потім тангенціально - в сепаратор. У сепараторі відбувається поділ рідкої і парової фаз. Вторинний пар через каплевідділювач видаляється з сепаратора, а рідка фаза по циркуляційної трубі направляється в нижню частину гріючої камери. Подача розчину в апарат і відбір упаренного розчину здійснюється безперервно.
Природна циркуляція при випаровуванні відбувається завдяки тому, що на одиницю об'єму рідини в кіпятільних трубках припадає більша поверхня нагріву, і утворення бульбашок пари в них протікає інтенсивно, у зв'язку з чим питома вага випарює продукту, що знаходиться в кіпятільних трубках калоризатора, буде менше, ніж у продукту протікає через циркуляційну трубу більшого діаметру, в якій він не підігрівається.
Таким чином, природна циркуляція в контурі створюється внаслідок різниці питомих ваг киплячого продукту в підйомному ділянці і не киплячого - в опускному. При цьому рушійний натиск Р дв визначається як добуток висоти підйомного ділянки L на різниця питомих ваг продукту? ін і парожидкостной суміші? см.
Р дв=L (? ін -? см) кг/м 2
З цього рівняння видно, що за інших рівних умов збільшити швидкість циркуляції, а отже, і рушійною натиск можна, зменшивши? см, тобто підвищивши вміст пари в парожидкостной суміші. Це може бути досягнуто збільшенням ступеня нагріву продукту в кіпятільних трубках.
При збільшенні швидкості природної циркуляції поліпшується тепловіддача і, як було вже сказано, зменшується утворення накипу на внутрішній поверхні кіпятільних трубок калоризатора. У такому випадку установка працює більш ефективно.
Швидкість природної циркуляції в середньому можна вважати рівною 1.0-1,2 м/сек.
Для поліпшення природної циркуляції випарює рідини в вакуум-апараті з виносним калоризатори необхідно прагнути до мінімальній довжині циркуляційних труб, щоб звести до мінімуму гідравлічний опір системи.
2.3 Матеріальний розрахунок установки
X поч=6% - концентрація сухих речовин у сироватці підсирної до упарювання;
X кін=40% - концентрація сухих речовин у сироватці підсирної після упарювання; поч=20 0 С - початкова температура сироватки надходить на випарювання; ГП1=80 0 С - температура гріючої пари надходить в перший корпус;
P k=0,01 МПа - залишковий тиск (тиск в конденсаторі).
Випарювання ведуть при температурі t=55 - 60 0 С=3000 кг/год - продуктивність установки по испаряемой волозі;
P Тк=1,2 МПа - тиск робочого пара в термокомпресоре.
Матеріальний баланс
Продуктивність установки по подовать продукту визначимо за формулою:
,
Звідки
.
Розрахунок концентрацій упарюють розчину
Распеделеніе концентрацій розчину по корпусах установки залежить від соотношнія навантажень по випарює воді в кожному апараті. У первомм наближенні на підставі практичних даних приймають, що продуктивність випарює воді розподіляється між корпусами у відповідності з співвідношенням:
Тоді
Розраховуємо концентрації по корпусах:
2.4 Тепловий розрахунок апарату
Загальний перепад тисків в установці дорівнює:
У першому наближенні загальний перепад тисків розподіляють між корпусами порівну. Тоді тиск гріючих парів по корпусах рівні:
,
За тиском парів знайдемо їх температуру і ентальпії:
гідродинамічні депресію в розрахунках приймаємо Тоді температура вторинної пари в корпусі дорівнює:
Сума гідростатичних депресій:
За температурам вторічного пара визначимо їх тиск:
Знайдемо орієнтовно поверхню теплопередачі випарного апарату:
За ГОСТ 11987 - 81 трубчасті апарати з природною циркуляцією і винесеною гріючої камерою складаються з кіпятільних труб 4 і 5 м при діаметрі dвн=38 мм і товщиною стінки? =2 мм. Приймемо висоту кіпятільних труб Н=4 м.
Тиск в середньому шарі кипіння:
Цим тискам відповідає температура:
