Вибір кількості корпусів
Збільшення кількості корпусів багатокорпусної випарної установки спричиняє зниження витрати гріючої пари на кожен кілограм випареної води. Як було сказано вище, в однокорпусному випарному апараті на випарювання 1 кг води приблизно витрачається 1 кг гріючої пари. Відповідно, в двокорпусній випарній установці найменша витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води повинна становити 1/2 кг, у трьохкорпусній -1/3 кг, у чотирьохкорпусній - 1/4 кг і т.д., тобто, витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води в багатокорпусних випарних установках наближено є зворотно пропорційною до кількості корпусів.
В дійсності витрата гріючої пари на 1 кг випаровуваної води є більшою і на практиці, залежно від кількості корпусів випарної установки, змінюється, приблизно, так
|
Кількість корпусів |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Витрата гріючої пари на 1 кг випарюваної води |
1,1 |
0,57 |
0,4 |
0,3 |
0,27 |
Тобто, підчас переходу від однокорпусної установки до двокорпусної економія гріючої пари становить приблизно 50%, підчас переходу від чотирьохкорпусної до п'ятикорпусної установки ця економія зменшується до 10% і стає ще меншою за подальшого зростання кількості корпусів. Зниження економії гріючої пари із збільшенням кількості корпусів випарної установки вказує на доцільність обмеження кількості їхньої кількості.
Отже зростання температурних втрат за збільшення кількості корпусів є основною причиною, що визначає межу кількості корпусів випарної установки. Для здійснення теплопередачі необхідно забезпечити в кожному корпусі різницю температур між гріючою парою і киплячим розчином, яка повинна становити не менше ніж 5 - 7 °С для апаратів з природною циркуляцією і не менше ніж 3 °С для апаратів з примусовою циркуляцією.
Якщо кількість корпусів збільшити понад допустиму межу, сума температурних втрат стане такою, що дорівнює або навіть є більшою ніж загальна різниця температур, яка не залежить від кількості корпусів установки і випаровування розчину за таких умов стане неможливим.
Кількість корпусів багатокорпусних випарних установок зазвичай не є меншою від двох і не перевищує п'яти-шести. Найчастіше багатокорпусні установки мають три, чотири корпуси.
Чим більшою є кількість корпусів установки, тим меншою є корисна різниця температур, що припадає на кожний корпус і тим більшою, за однакової продуктивності, є загальна поверхня нагрівання випарної установки. Наближено загальна поверхня нагрівання випарної установки збільшується пропорційно до кількості її корпусів. зростають Із збільшенням кількості корпусів зростають температурні втрати, через що зростання загальної поверхні нагрівання установки є ще більшим. Тобто, в багатокорпусних установках економія гріючої пари пов'язана із збільшенням загальної поверхні нагрівання установки.
Чим вищою є концентрація випаровуваного розчину, тим більшими є температурні втрати і тим меншою є кількість корпусів, що можуть бути послідовно сполучені в одну установку. І, чим інтенсивнішою є циркуляція розчину, тим меншою є допустима корисна різниця температур в кожному корпусі і тим більшою є гранична кількість корпусів.
На практиці вибір кількості корпусів найдоцільніше проводити виходячи з техніко-економічних міркувань. Із збільшення кількості корпусів економія гріючої пари збільшується і знижується загальна вартість пари, що витрачається на випарювання пари. Одночасно із збільшенням кількості корпусів зростають капітальні затрати та амортизаційні витрати.
Як було показано, питома витрата пари знижується спочатку швидко, а потім все повільніше із збільшенням числа корпусів (див. вище). Тому, якщо нанести на графік (рис. 4.6) залежність вартості випарювання 1 кг води від кількості корпусів, то вартість пари - крива 1. Амортизаційні витрати можна приблизно вважати пропорційними до кількості корпусів (лінія 2, наближена до прямої). Додаючи ординати ліній 1 і 2, одержують загальну вартість випарювання 1 кг води (крива 3). Точка мінімуму на цій кривій відповідає мінімальним сумарним витратам на випарювання і кількість корпусів nопт, що відповідають цій точці може бути в першому наближенні прийнятою як оптимальна.
Рис. 4.6. До визначення оптимальної кількості корпусів багатокорпусної випарної установки:
1 - вартість пари; 2 – амортизаційні витрати; 3 – сумарна вартість випарювання (на 1 кг води)
Інші методи оптимізації параметрів випарних установок з використанням ЕОМ, а також методи математичного моделювання цих установок розглядаються в спеціальній літературі.