Енергоефективні вакуум-випарні установки для концентрування в молочній промисловості
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2022.43.13-26Ключові слова:
вакуум-випарна установка, концентрування, згущення продукту, механічна компресія, термічна компресія, гріюча пара, вторинна пара, гідравлічна депресія, температурна депресія, удосконалена методика розрахунку контуру механічної компресіїАнотація
Проаналізовано застосування різних видів випарних установок для концентрування розчинів. Відмічено, що для згущення молочних продуктів найбільш перспективними є вакуумно–випарні установки плівкового типу з механічною компресією вторинної пари. Камера нагріву випарного апарата виконана у вигляді вертикального кожухотрубного теплообмінника з подачею гріючої пари в міжтрубний простір та зі спадним рухом продуктових розчинів у вертикальних кип'ятильних трубах. На підставі аналізу відомих досліджень з гідродинаміки і теплообміну плівкових процесів (конденсації, плівковому нагріві і випаровуванні та сепарації пари) зроблено висновок про відсутність даних для розрахунку з достатньою точністю втрат тиску в паровому контурі випарного апарату. Для вирішення цієї проблеми розроблено з використанням опублікованих результатів досліджень гідродинамічного опору удосконалені методики розрахунку гідравлічного опору міжтрубного парового тракту камери нагріву та двофазного потоку продуктової плівки і вторинної пари у випарних кип'ятильних трубах. До втрат тиску на переміщення вторинної пари в нижню камеру випарного апарата ураховано втрати на прискорення руху пари, що виділяється зі спадної плівки продукту. Показано, що гідравлічна депресія руху пари у міжтрубному просторі камери нагріву залежно від типу схеми може становити від 2,3% до 77% порівняно з робочим температурним напором поверхонь нагріву. Застосована в конструкції вакуумно-випарної установки чотириходова схема руху гріючої пари забезпечує зниження гідравлічних втрат до 15%. Виконано техніко–економічний аналіз затрат на експлуатацію вакуумно–випарної установки продуктивністю 10 т/год випареної пари, за яким установлено найменші приведені затрати при перепаді температур на компресорі 5˚С. Результати досліджень використано при розробці конструкцій і виготовленні вакуумно–випарних установок з механічною та із змішаною (механічною і термічною) компресією на ПрАТ «Калинівський машинобудівний завод» (м. Калинівка, Вінницька обл.). Виготовлено і введено в експлуатацію 10 вакуумно–випарних установок продуктивністю від 5 до 20 т/год випареної вологи
Посилання
Vasilenko S.М. Теplohidravlichnii rozrakhunok plivkovikh viparnikh aparativ/S.М.Vasilenko, А.V. Forsiuk, V.V. Shutiuk, N.V. Chepel // Naukovi hrazi UDUKHT – 2002, № 11. – s. 124-126.
Кratrii spravochnik pо teploobmiennim apparatam/V.А. Grigoiev, Т.А. Коlach i dr. – М: Gоsenergoizdat, 1982. – 256 s.
Dоmanskii I.V. Теhlootdacha v padaiushchei plienkie zhidkosti/ I.V. Dоmanskii, V.N. Sоkоlоv // Zhurnal hrikladnoi khimii. – 1967, t. ХІ, vyp.1. – s. 66-71.
Dоmanskii I.V. Оpriedielienie rezhimov ustoichivoi raboty vyparnykh аppаrаtоv s pаdаiuiei zhidkostnoi plienkoi/ I.V. Dоmanskii , V.N. Sоkоlоv // Zhurnal prikladoi khimii. – 1967, t. ХІ, vyp. № 2. – s. 365-370.
Dоmanskii I.V. Маshiny и аppаrаty khimichieskikh proizvodstv. Primiery i zadachi/ I.V. Dоmanskii. – L.: Маshinostroieniie, 1982. – 384 s. 196-203.
Zhaukauskas A. Konvektyvnii pierienos v tieploobmiennikach. – M., Nauka, 1962. – 472 s.
Spravochnik po hilravlichieskim soprotivlieniiam/Pоd red. I.Е. Idelchika. – M.: Mashinostroieniie, 1975. – 559 s.
Karietnikov Yu.P. Issliedovaniie tieplootdachi v plienkie kipiashchiei zhidkosti/Yu.P. Karietnikov // Zhurnal tiekhnichieskoi fiziki. – 1954, vyp. 2. – № 24. – s. 193-199.
Spravochnik po tieplohilravlichieskim raschietam/Kirillov P.L., Yuriev Yu.S. – M.: Enierhoatomizdat, 1990. – 360 s.
Kichigin M.А. Тiеploobmiennyie аpparaty и vyparnyie ustanjvki/М.А. Kichigin, H.N. Коstenko.– М: Hоsenerhoizdat, 1955. – 392 s.
Кutepov А.М. Hidrodinamika i teploobmien pri paroobrazovanii/А.М.Кutepov, А.М.Sterman, N.H.Styushin. – М.: Vysshaia shkola, 1988. – 448 s.
Lievierash V.I., Davydov I.F., Holub S.I., Кrasikov А.N . Ekspierimentalnoie issliedovaniie unosa na modeliakh vyparnykh аpparatov s padayushchiei plienkoi // Voprosy аtomnoi nauki i tiekhniki. Оpeiesnieniie solienykh vod. – 1974, vyp. 1(5). – s. 26-34.
Маkаrov А.S., Sеnchuk М.P., Khоdоs А.І., Кiriienko М.О. Pіdvyshchennia еfеktyvnosti tekhnolohichnoi skhiemy promyslovoho vysokotiempieraturnoho povitronahrivacha/А.S.Маkаrov, М.P. Sеnchuk, А.І. Khоdоs, М.О. Кiriienko//Vеntiliaziia, оsvitlennia tа teplohazopostachannia: nаuk.-tеkhn. zb. / Кyivskyi nazionalnyi universitet budivnyztva i arkhitektury. – 2022. – vyp. 40. – s. 6-15.
Prоzesy і аparaty khаrchovykh vyrobnyztv: nаvch. pоsіb. /Zа rеd. prof. І.F. Маliezhika. – Кyiv: NUKHT, 2012. – 543 s.
Мikhieiev М.А. Оsnovy tieplopieriedachi/М.А. Мikhieiev, I.М. Мikhieieva. – М: Enerhiia, 1966. – 344 s.
Аerodinamichieskii raschiet kotielnykh ustanovok (нормативный метод/Pоd ried. S.I. Моchana. – L.: Entrhiia, 1977. – 256 s.
Spravochnik po teploobmiennikam: v 2-х t. Tоm 2 /Pier. s аnchl. pod ried. О.H. Маrtynenko, А.А.Мikhalievicha, V.К.SHikova. – М: Enerhoatomizdat, 1987. – 352 s.
Rоnkin V.М. Оpriedielieniie rаzionalnoi konstrukzii vyparnoho apparata s zellyu uvielichieia effektivnosti rаboty/ V.М. Rоnkin// Prоmyslovaia podhotovka niefti i haza. – 2012 , vyp. 2. – s. 90-93.
Теpltekhnichieskii spravochnik. Тоm 2 – М: Enierhiia, 1968. – 896 s.
Stabnikov V.N. Proiektirovaniie prozessov i apparatov pishchievykh proizvodstv/ V.N. Stabnikov. –Кiiev.: Vyshcha shkola, 1985. – 199 s.
Таnаnаiko Yu.М. Мiеtody raschieta i issliedovaniia plienochnykh prozessov/Yu.М. Таnаnаiko, Е.H. Voronzov.– К.: Теkhnika, 1975. – 312 s.
Uspienskii V.А. Pnevmatichieskii transport materialov vo vzvieshiennom sostoiahii/ V.А. Uspienskii// . Svierdlovsk-Moskva: Hosudarstviennoie nauchno-tekhnichieskoie izdatielstvo po chernoi i zvietnoi mietalurhii. – 112 s
Khоblier Т. Тiеplopieriedacha i tieploobmienniki/ Т. Khоblier. – L.: Khimizdat, 1961. – 820 s.
Kholl. Izmierieniie padieniia davlieniia v potokie vody v miezhtrubnom prostranstvie opytnoho tieploobmiennika promyshliennoho masshtaba/Kholl, Chienoviet, Uоmbhanss// Тrudy amierikanskoho obshchiestva inzhienierov-miekhanikov (pierievjd na rus.). Тiеplopieriedacha. – 1988. – № 4. – s. 43-51.
Khyuitt Dzh., Kholl- Teilor N. Коlzevyie lvukhfaznyie tiechieniia. Pierievod s anhliiskoho/Dzh. Khyuitt, N.Kholl- Teilor. – М. Enierhiia, 1974. – 408 s.
Churakova S.V. О vielichinie hidravlichieskoho soprotivlieniia linzovykh kompensatorov/S.V. Churakova// Enerhomashinostroieniie. – 1962. – № 4. – s. 29-30.
Kistler R. S. Heat Exchanger Shellside Pressure Drop: Comparison of Predictions With Experimental Data/R. S. Kistler, J. M. Chenoweth//Mem.ASME Heat Transfer Research, Inc., Alhambra, CA. – 1988, Vol. 110. – s. 68-76.
Piller Blowers & Compressors GmbH. Посилання: https://www.piller.de.
Handbook of heat transfer/W.M. Rohenow, J.P. Hartnett– USA: Mc Grow Hill, 1998 – 1500 s.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 А.С. Макаров, А.І. Ходос, М.О. Кирієнко, М. П. Сенчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
