Про доцільність рециркуляції сиропів в плівкових випарних апаратах

Abstract

У статті визначено робочі характеристики плівкових випарних апаратів за режимів рециркуляціїї розчинів в умовах дефіциту сиропів на хвостовій частині випарної установки цукрових заводів. Проаналізовано тенденції вдосконалення випарних установок на основі заміни випарних апаратів Роберта на плівкові в цукровій галузі. Виконано аналіз роботи плівкових випарних апаратів під час концентрування густих цукрових розчинів у режимах рециркуляції сиропу на основі співвідношень, отриманих у результаті математичного та фізичного моделювання тепло-гідродинамічних процесів, перебіг яких відбувається в низхідних кільцевих дво-фазних потоках розчинів під час пароутворення. Робочі модельні рідини — дисти-льована вода та цукрові розчини концентрацією до 72%; Діапазон досліджень: об’ємна щільності зрошення — 0,4…6,5∙10–4 м2/с; тиск — 0…0,08 МПа; роз-рідження — 0…0,084 МПа; температурний напір — 2…20°С; тепловий потік — до 60 кВт/м2; швидкість пари — 1…45 м/с; кінематична в’язкість — 0,28…30∙10–6 м2/с. Область витратних і режимних параметрів, в рамках якої коректне співвідношення для розрахунку тепло-гідродинамічних характеристик плівкових випарних апаратів, охоплює весь діапазон, характерний для роботи випарної установки цукрових заводів. Детально проаналізовано роботу останнього корпусу пʼятикорпусної випар-ної установки, який експлуатується в найбільш несприятливих, з точки зору параметрів функціонування, умовах. Результати розрахунків надані графічно у вигляді залежностей зміни теплового потоку, інтенсивності тепловіддачі, концентрації по довжині випаровувального каналу плівкового випарного апарата від кратності рециркуляції для конкретного типу випарного апарата заводу потужністю перероблення сировини 7000 тонн/добу.

The article defines the operating characteristics of film evaporators under the modes of recirculation of solutions in conditions of shortage of syrups in the tail part of the evaporation unit of sugar factories. Trends in the improvement of evaporation plants based on the replacement of Robert's evaporators with film evaporators in the sugar industry are analyzed. The analysis of the operation of film evaporators during the concentration of thick sugar solutions in syrup recirculation modes was performed based on the ratios obtained as a result of mathematical and physical modeling of thermal-hydrodynamic processes, the course of which occurs in downward annular two-phase flows of solutions during vaporization. Working model liquids — distilled water and sugar solutions with a concentration of up to 72%; The range of research: volume density of irrigation — 0.4...6.5∙10–4 m2/s; pressure — 0...0.08 MPa; rarefaction — 0...0.084 MPa; temperature pressure — 2...20°С; heat flow — up to 60 kW/m2; steam speed — 1...45 m/s; kinematic viscosity — 0.28...30∙10–6 m2/s. The range of flow and mode parameters, within which the correct ratio for calculating the thermal and hydrodynamic characteristics of film evaporators, covers the entire range typical for the operation of the evaporation plant of sugar factories. The operation of the last case of the five-case evaporation plant, which is operated in the most unfavorable conditions from the point of view of the parameters of operation, is analyzed in detail. The results of the calculations are presented graphically in the form of dependences of the change in heat flow, the intensity of heat transfer, and the concentration along the length of the evaporation channel of the film evaporator on the recirculation rate for a specific type of evaporator of a plant with a raw material processing capacity of 7,000 tons/day.