С концентратором

Параметры пара и сока	Корпуса	Концентратор
I	II	III	IV
Температура, °С:
греющего пара		124,5
кипячения сока			104,5		68,4
вторичного пара	125,5
конденсата		122,5
Полезная разность температур, °С		7,5	10,5		–
Снижение температурной депрессии, °С	0,5		2,5		3,4
Давление пара, МПа
греющего	0,292	0,233	0,172	0,107	0,057
вторичного	0,241	0,178	0,111	0,059	0,026
Снижение температуры в паропроводах, °С

Инженерные расчеты. Расчеты выпарных установок ведутся на 100 кг перерабатываемой свеклы. Масса сиропа S_сир (кг) после выпарки на основе материального баланса по сухим веществам S_с определяется как

где S_c – масса отфильтрованного сока II сатурации, поступающего на выпаривание 100 кг свеклы, кг; Б_с – массовая доля сухих веществ в соке, %; Б_сир – массовая доля сухих веществ в сиропе после выпарки, %.

Масса воды х (кг), выпарившейся в концентраторе вследствие самоиспарения, составляет

где с_сир – удельная теплоемкость сиропа с массовой долей сухих веществ 65 %, кДж/(кг×К); t ₄ и t_кц – соответственно температуры кипения сиропа в IV корпусе и концентраторе, °С; и – удельные энтальпии сокового пара и воды, кипящей под давлением, равным давлению в концентраторе, кДж/кг:

где с_в = 4,186 кДж/(кг×К) – удельная теплоемкость воды.

Массовая доля сиропа после IV корпуса выпарки (%) равна

Масса воды, выпариваемой в четырех корпусах выпарки, W (кг)

Учитывая, что расчет ведется на 100 кг свеклы, можно представить, что W (кг) = W (%).

Распределение экстрапаров Е (%) к массе свеклы, исходя из расхода пара по обогреваемым станциям завода, составляет

Е ₁ = 20,07 %, Е ₂ = 14,22 %, Е ₃ = 18,27 %, Е ₄ = 2,67 % и Е ₅ = 0,71 %.

Количество пара, полученного в результате самоиспарения конденсата по корпусам выпарки е (%) к массе свеклы, равно:

е ₁ = 0,60 %, е ₂ = 1,65 %, е ₃ = 1,60 % и е ₄ = 2,20 %.

Действительный отбор экстрапаров из выпарного аппарата с учетом самоиспарения конденсата Е ¢ (%) определяется в виде

; ; ; .

Определяем массу воды, выпариваемой по корпусам, % к массе свеклы:

I корпус W ₁ = W ₁;

II корпус ;

III корпус ;

IV корпус ;

_______________________________________________________

Всего

Отсюда

Принимаем количество греющего пара D равным количеству испаряющейся в данном корпусе воды. Тогда D_i = W_i, где i – номер корпуса.

Количество теплоты на выпаривание по корпусам Q_i, кДж/кг (из расчета на 100 кг свеклы):

где – удельная энтальпия пара, греющего данный корпус, кДж/кг; – удельная энтальпия конденсата, уходящего из греющей камеры этого корпуса, кДж/кг,

где t_ki – температура конденсата в i -м корпусе, °С.

Массовая доля сиропа на выходе из каждого корпуса, %

;

Среднее значение массовой доли сока по корпусам, %

;

В зависимости от длины кипятильных трубок и массовой доли сока определяем коэффициенты теплопередачи k_i, [кВт/(м²×К)] по корпусам.

Площадь поверхностей теплопередачи F_i (м²) по корпусам

где П – производительность по всем корпусам выпарной установки, кг/с.

Напряжение поверхности нагрева корпусов выпарки u_i [кг/(м²×с)]

Площади поверхностей нагрева корпусов F_i (м²) рассчитываются

где D t – полезная разность температур, °С.

Если результаты второго определения F равны или близки к первоначальным значениям F_i, то их можно считать окончательными, а если сильно отличаются, то необходимо выполнить уточненный расчет.

Надсоковое пространство должно иметь такие размеры, чтобы вторичный пар полностью отделялся от капель увариваемого сока во избежание потери сока и загрязнения конденсата последующего корпуса.

Объем парового пространства i -го корпуса выпарки V_i, (м³)

где W_i – расход воды, выпариваемой в i -м корпусе, кг/с; v – удельный объем вторичного пара при 125 °С, м³/кг; R_v – объемное напряжение парового пространства, м³/(м³×с).

Размеры греющей камеры определяются исходя из площади поверхности нагрева, диаметра и длины труб. Площадь поверхности одной трубки f₁ (м²) равна