Проект реконструкции сокоочистительного отделения ООО ”Сахар Золотухино

 

¹преддефекация осуществляется дачей 0,25 % извести и 63 % нефильтрованного сока I сатурации и 20 % сгущенной суспензии сока II сатурации.

Таблица 6 – Предварительный режим температур по ступеням выпарных аппаратов

Параметры	Корпус выпарной станции
	I	II	III	IV	Концентратор
Температура греющего пара, °C	137	124,5	115	101	84
Полезная разность температур, °C	7	7,5	10,5	12	–
Температура кипения сока, °C	126	117	104,5	89	68,4
Температурная депрессия, °C	0,5	1,0	2,5	4,0	3,4
Снижение температуры  в сепарирующих устройствах и паропроводах	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

 

Определение расхода тепла  и пара для 

технологических потребителей

 

Расчет тепла на диффузионный аппарат.

Расход пара на непрерывнодействующий диффузионный аппарат наклонного шнекового типа определяется по тепловому балансу. Из системы на дефекацию уходит диффузионный сок в количестве G_д.с. при температуре t_д.с. и жом G_ж при t_ж; поступает тепло с питательной водой G_п.в. при t_п.в. и стружкой G_стр. и t_стp. (при удельной теплоемкости продуктов “с” с соответствующим индексом).

Расход тепла, Дж:

на нагрев диффузионного  сока:

G_д.с. – количество нагреваемого диффузионного сока, % к массе свеклы, G_{д.с .}= 120 % к массе свеклы;

с_д.с. – удельная теплоемкость диффузионного сока, Дж/кг·К, с_д.с. = 3750 Дж/кг·К [7];

t_д.с. – температура нагреваемого диффузионного сока, °С, t_д.с = 30 °С.

 

на нагрев жома

Q_ж – расход пара, Дж;

G_ж – количество нагреваемого жома, % к массе свеклы, G_ж = 90 % к массе свеклы;

с_ж – удельная теплоемкость жома, Дж/кг·К, с_ж = 4190 Дж/кг·К [7];

t_д.с. – температура нагреваемого жома, °С, t_д.с. = 60 °С.

 

потери тепла на лучеиспускание Q_п, Q_п = .

При этом расход тепла на систему “диффузия – дефекация”

 

 

Приход тепла, Дж:

с нагреваемой стружкой:

G_стр. – количество нагреваемой стружки, % к массе свеклы, G_стр.= 100 % к массе свеклы [3];

с_стр. – удельная теплоемкость стружки, Дж/кг·К, с_стр. = 3750 Дж/кг·К [7];

t_стр. – температура нагреваемой стружки, °С, t_стр. = 10 °С.

 

с питательной водой

Q_п.в. – расход пара на нагрев питательной воды, Дж;

G_п.в. – количество нагреваемой питательной воды, % к массе свеклы, G_п.в. = 110 % к массе свеклы;

с_п.в. – удельная теплоемкость питательной воды, Дж/кг·К, с_п.в. = 4190 Дж/кг·К [7];

t_п.в. – температура нагреваемой питательной воды, °С, t_п.в. = 65 °С.

 

При этом приход тепла на систему “диффузия – дефекация”

 

 

Расход тепла (Дж) в целом  на систему превышает его приход на величину

 

 

В переводе на расчетное  количество пара D составит, (% к массе свеклы):

 

D – расчетное количество пара, % к массе свеклы;

r – скрытая теплота парообразования, Дж/кг·К, r = 2262·10³ Дж/кг·К [7].

 

Таким образом, в свеклоперерабатывающем отделении завода тепло используется на паровые камеры диффузионных аппаратов – 2,50 % к массе свеклы.

 

Расчет подогревателей

Расчет тепла на подогрев соков, сиропа и мелассы производится по методике [6].

 

G – количество нагреваемого продукта, % к массе свеклы, таблица 5;

c – удельная теплоемкость нагреваемого продукта, Дж/кг·К, с = 3750 Дж/кг·К [6];

t_к – температура продукта до нагрева, °С, таблица 5;

t_н – температура продукта после нагрева, °С, таблица 5;

α_п – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду, α_п = 1,03.

Расход пара на нагрев продукта, % к массе свеклы:

 

D – расчетное количество пара, % к массе свеклы;

r – скрытая теплота парообразования, Дж/кг·К, r = 2262·10³ Дж/кг·К [7].

Подогреватели холодно-дефекованного  сока

I группа. Расход тепла вторичного пара IV ступени составит:

что соответствует расходу расчетного пара

 

II группа. Расход тепла вторичного пара III ступени составит:

, что соответствует расходу расчетного пара:

 

Аналогично приведенному выше расчету производится расчет для  подогревателей других продуктов, результаты расчета приведены в таблице 7.

 

Таблица 7 – Сводная таблица расчета подогревателей

Продукты	Расход
	тепла, кДж	пара, % к массе свеклы
Сок холодно-дефекованный:
I группа	17440	7,71
II группа	16610	7,34
Сок I сатурации перед фильтрованием	5880	2,60
Сок перед II сатурацией:
I группа	3560	1,57
II группа	3560	1,57
Сок перед выпаркой:
I группа	8140	3,60
II группа	4520	2,00
III группа	5260	2,33
Сироп с клеровкой	2030	0,90
Сироп с клеровкой в сборниках	500	0,22
Оттеки	1520	0,67

Вакуум-аппараты

При определении расхода пара на вакуум-аппараты периодического действия учитывается количество воды W, выпариваемой из каждого отдельного продукта, поступающего на уваривание, исходя из его количества S, содержания в нем сухих веществ СВ и концентрации утфеля.

Расход пара на вакуум-аппараты вычисляется следующим образом:

Вакуум-аппараты I кристаллизации

На уваривание утфеля I кристаллизации поступает сироп с клеровкой. Количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах I кристаллизации составит, % к массе свеклы:

 

W_I – количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах I продукта,;

S_сир. – количество сиропа, % к массе продукта; S_сир. = 39,4 % к массе продукта;

СВ_сир – концентрация сухих веществ в сиропе, %; СВ_сир=63,5 %;

СВ_{утф I} – концентрация сухих веществ в утфеле I кристаллизации, %; СВ_сир=91,6 %.

 

Расход греющего napa, % к массе свеклы :

 

D_I= 1,15·12,20 = 14,00 % к массе свеклы.

 

Вакуум-аппараты II кристаллизации

На уваривание утфеля II кристаллизации поступает I и II оттек утфеля II кристаллизации. Количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах II кристаллизации составит, % к массе свеклы:

 

S_{I.отт I} – количество I оттека I продукта, % к массе продукта; S_{I.отт I} = 9,1 % к массе продукта;

СВ_Iотт.I – концентрация сухих веществ в I оттеке I продукта, %; СВ_Iотт.I = 81,0 %;

СВ_{утф II} – концентрация сухих веществ в утфеле II кристаллизации, %; СВ_{утф II} =93,0 %;

S_{I.отт II} – количество I оттека II продукта, % к массе продукта; S_{I.отт II} = 4,6 % к массе продукта;

СВ_Iотт.II – концентрация сухих веществ в I оттеке I продукта, %; СВ_Iотт.II = 78,0 %;

СВ_{утф II} – концентрация сухих веществ в утфеле II кристаллизации, %; СВ_{утф II} =93,0 %.

 

Расход пара на вакуум-аппараты II продукта, % к массе свеклы:

 

D_II = 1,2 · W_II = 1,2 · 1,92 = 2,30 % к массе свеклы.

 

Вакуум-аппараты III кристаллизации

На уваривание утфеля II кристаллизации оттек утфеля II кристаллизации и аффинационный оттек. Количество выпариваемой воды на вакуум-аппаратах III кристаллизации составит, % к массе свеклы:

 

S_{отт II} – количество I оттека II продукта, % к массе продукта; S_{отт II} = 6,3 % к массе продукта;

СВ_отт.II – концентрация сухих веществ в I оттеке II продукта, %; СВ_отт.II = 81,6 %;

СВ_{утф III} – концентрация сухих веществ в утфеле III кристаллизации, %; СВ_{утф III} =94,0 %;

S_{афф. отт.} – количество аффинационного оттека, % к массе продукта; S_{афф. отт} = 3,0 % к массе продукта;

СВ_{афф. отт.} – концентрация сухих веществ в аффинационном оттеке, %; СВ_{афф. отт.} = 79,5 %;

СВ_{утф III} – концентрация сухих веществ в утфеле III кристаллизации, %; СВ_сир=94,0 %.

 

Расход пара на вакуум-аппараты III продукта, % к массе свеклы:

 

D_III = 1,22 · W_III = 1,22 · 1,30 = 1,56 % к массе свеклы

Нормативные расходы пара (на дополнительные потребители, % к  массее свеклы): на клеровочные котлы – 0,30; на пропарку вакуум-аппаратов – 1,5; на сушильно-охладительные установки для сахара (при хранении упакованного сахара) – 0,5; на центрифуги (пропарка и нагрев воды) – 0,2; на прочих потребителей – 4,0.

В концентраторе за счет самоиспарения выпаривается воды:

 

W_к – количество выпариваемой за счет самоиспарения воды в концентраторе, % к массе свеклы;

S_сир. – количество сиропа, % к массе продукта; S_сир. = 26,0 % к массе продукта;

c – удельная теплоемкость сиропа, Дж/кг·К, с = 2500 Дж/кг·К [6];

t^к_n-1 – температура кипения сиропа в ступени предшествующей концентратору, °С; t^к_n-1 = 89°С, таблица 6;

t^к – температура кипения сиропа в концентраторе, °С; t^к = 68,4°С, таблица 6;

 – энтальпия вторичного пара в концентраторе при температуре 65,0 °С, Дж/кг; = 2618,2 Дж/кг;

 – энтальпия  вторичного пара в концентраторе  при температуре кипения сиропа 68,4 °С, Дж/кг; = 284,6 Дж/кг.

 

Всего для получения сиропа с СВ = 63,5 % из очищенного сока на выпарной станции потребуется испарить воды:

 

W_пр. – количество выпариваемой воды на выпарной станции, % к массе свеклы;

S_с. – количество сока, % к массе продукта; S_сир. = 124 % к массе продукта;

СВ_н – концентрация сухих веществ в соке, %; СВ_сир = 13,5 %;

СВ_к – концентрация сухих веществ в концентраторе, %; СВ_сир=63,5 %.

 

С учетом самоиспарения в  концентраторе в четырех активных ступенях станции потребуется испарить воды:

 

Для повышения надежности работы проектируемой выпарной станции в дальнейшие расчеты ведем по уточненному методу, разработанному проф. И.А. Тищенко с поправками на теплопотери [7]. Предварительно оцениваем (в % к массе свеклы) количество паров самоиспарения конденсатов и суммарные поправки к нагрузкам корпуса X.

Предварительно принимаем:

Х1=-0,4	Х2=0,9	Х3=0,5	Х4=0,3

 

Распределение ретурного  и вторичных паров по технологическим потребителям приведен в таблице 8.

Количество выпариваемой воды по ступеням выпарной станции при условии W₄= E₄, т.е. в концентраторе происходит только самоиспарение и весь вторичный пар IV ступени используется для обогрева технологических потребителей, составит, % к массе свеклы:

W₄ = E₄-

W₄=7,71-2,5 = 5,21 % к массе свеклы

W₃= E₃ + W₄ - - Х₄

W₃= 12,41 + 5,21 - 1,7 - 0,3 = 15,62 % к массе свеклы