7.2 Расчет поверхностей нагрева 2,3,4 ступеней выпарки

проводится аналогично первой по пунктам 1-7

После расчета всех ступеней выпарной станции рассчитывается коэффициент запаса выпарной станции а а = Σ / Σ , а должно удовлетворять условию а = 0.98-1,02

Расчет подогревателей

Основной задачей расчета подогревателей является определение поверхности нагрева (площади поверхности теплообмена) при заданных условиях работы теплообменника. При этом должны быть известны температура пара, используемого для обогрева, начальная и конечная температура нагреваемого продукта, расход тепла на нагрев продукта.

Расчет сводится к следующим основным вычислениям:

- определение средней логарифмической разности температур между паром и нагреваемым продуктом,

- определение расхода нагреваемого продукта,

- определение К коэффициента теплопередачи,

- расчет требуемой площади поверхности F нагрева подогревателя.

Расчет площади поверхности подогревателя производят по формуле (м²)

где Q –количество тепла, необходимого для нагрева продукта до заданной температуры,

Вт (1 Дж = 1 Нм = 1 Втс)

Q = А_прод..*с_прод..*(t₂ - t₁)

K- коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*К) (определяется по справочным таблицам в зависимости от скорости движения продукта и для соков ν= 1,5 – 2 м/с,

В зависимости от скорости и СВ для сиропов 0,3 -0,5м/с.

Δtср. – средне логарифмическая разность температур, ^оС.

Установлено, что разность температур между греющим паром и нагреваемой жидкостью изменяется вдоль поверхности теплообмена (по направлению движения продукта) по логарифмическому закону

Т епловой баланс подогревателей Q= D*i Q=a*c*t_к

Q= a*c*t_н Q=D*c*t_конд

Т пара D*i + a*c*t_н = D*c*t_конд + a*c*t_к

t_м

t₂ t_ср. t_б D*(i - c*t_конд ) = a*c*(t_к - t_н)

r

t₁ D = a*c*(t_к - t_н) / r

поэтому средне логарифмическая разность температур составит

где

где Т – температура греющего пара, ^оС

t₁ - начальная температура нагреваемого продукта, ^оС

t₂ - конечная температура нагреваемого продукта, ^оС

Тогда F (м²), при коэффициенте теплопередачи К Вт/(м²*К) и Q (Вт) – количество тепла, которое может быть передано за 1 час через эту поверхность нагрева составит

где А – производительность завода, т/сут

а– количество продукта, % к массе свеклы

с – удельная теплоемкость продукта, c = 4,19 кДж/(кг • K) или c = 1,16 Втч/(кг • K)

К – коэффициент теплопередачи, (Вт/м²*К)

Если известна суточная производительность завода А т/сут, количество продукта а ( % к массе свеклы из продуктового расчета), подлежащего нагреву, его удельная теплоемкость с Дж/(кг*К) то тепло (Вт) необходимое для нагрева продукта от температуры t₁ до температуры t₂ определяется Q по формуле

Так как тепло, передаваемое поверхностью нагрева подогревателя должно быть равно теплу, необходимому для нагрева продукта, то

Сократив обе части уравнения на (t₂ – t₁) получим уравнение

Фактическая скорость движения продукта в трубках подогревателей рассчитывается по формуле

где m –число трубок в одном ходу подогревателя,(принимается 29)

d – внутренний диаметр трубок (0,03 м)

р – плотность продукта, т/м³

Рассчитаем скорость движения сока

Таким образом расчет подогревателей проводится следующим образом:

1.Рассчитываем для подогревателя

2. Определяем коэффициент теплопередачи по таблице (Колесников В.А.)

3. Рассчитываем поверхность нагрева подогревателя F

4.Подбираем типовой подогреватель или подтверждаем, что установленный на заводе подогреватель соответствует расчетной поверхности нагрева.

5.Уточняем скорость движения продукта v.