laborator
TRANSCRIPT
Capitolul IV
Mașini și aparate pentru producerea laptelui condensat
1. Instalații de aburi
Formulele de calcul
Masa de umiditate vaporate se determină prin formula:
, (IV.1)
Unde:
Consumul încălzirii cu abur:
, (IV.2)
Unde
– masa productului condensat, kg;
– capacitatea de căldură a productului condensat, J/(kg*grad)
– temperatura de fierbere a productului, C
– capacitatea de căldură a produtului inițial, J/(kg*grad)
– temperatura inițială a productului lic id, C
W – masa de umiditate evaporată, kg
– entalpia aburului secundar, J/kg
– capacitatea de căldură a condensatului, J/(kg*grad)
– entalpia aburului încălzitor, J/kg
– temperatura condensatului,
– coeficient, luînd în considerație utilizarea căldurii.
Dacă productul se încălzește pînă la temperatura de fierbere, atunci:
,, (IV.3)
Dacă laptele se încălzește în generatorul de aburi, atunci suprafața de încălzire se verifică
după formula
(IV.4)
Unde
– coeficientul termotransmisiunii în perioada încălzirii, V/( ;
- abaterea medie a temperaturii în perioada încălzirii productului, grad.
Dacă în generatorul de aburi laptele nu se încălzește, ci doar fierbe, atunci
, (IV.5)
Unde:
r- temperatuta ascunsă a generării de aburi, J/kg
Δt – abaterea temperaturii, între temperatura încălzirii cu aburi și temperatura de fierbere
a laptelui,
k- coeficientul termetransmisiunii în perioada fierberii, V/( ;
Performanța instalației de evaporare pentru umiditatea aburilor depinde de temperatura
inițialăa laptelui. Dacă laptele este încălzit pînă la temperatura de fierbere, atunci:
, (IV.6)
Dacă laptele este reîncălzit în radiator, atunci o parte din umiditate se va autoevapora,
ocolinda suprafața generatorului de aburi, și se va obține producție suplimentară.
, (IV.7)
Unde:
- temperatura reîncălzirii,
Dacă laptele în generatorul de aburi vine rece, atunci performanța instalației de evaporare
pentru umiditatea aburilor se va reduce la maximum
(IV.8)
Temperatura de fierbere a laptelui se stabilește după formula:
, (IV.9)
Unde:
- temperatura vaporilor secundari rezultați din fierberea laptelui sub presiunea
vaporilor secundari,
– cu cît crește temperatura de fierbere a productului în comparație cu temperatura de
fierbere a apei pure (dispersia fizico-c imică)
– dispersia hidrostatică, dependentă de nivelul umplerii țevilor veticale a
generatotului de vapori.
În condițiile circulației normale în țevile veticale a lic idului care fierbe, nivelul umplerii
se poate de stabilit după formula:
[ ]
, (IV.10)
Unde:
densitatea lichidului, kg/
– densitatea apei, kg/
H – înălțimea țevilor pentru fierbere, m
– nivelul umplerii, m
De fapt se ia in considerație presiunea medie raportată la înălțimea coloanei de fierbere.
, (IV.11)
Conform presiunii vaporilor secunzi , în tabel se află temperatura de fierbere a apei în
condițiile presiunii . Adăugând la presiunea maxima presiunii suplimentare , obținem
presiunea totală
P = (IV.12)
Pentru această presiune, găsim în tabel temperatura de fierbere t.
Semnificația dispersiei idraulice
,
Dispersia fizico-c imică cu modificările presiunii vaporilor asupra laptelui care fierbe se
sc imbă. După formula lui I.A. Tișenko
, (IV.13)
Unde:
- dispersia presiunii atmosferice
O identificare mai concretă a se poate de obținut prin formula’
(IV.14)
Unde
K - constanta pentru lapte (K= 0,8 );
- temperatura de fierbere sub două presiuni, C
- temperatura de fierbere a lic idului în condițiile aceleiași presiuni, C.
Trebuie să avem în vedere, că odată cu modificarea concentrației laptelui se modifică și
dispersia.
În timpul prelucrării datelor experimentale am obținut o formula empirică
, (IV.15)
Unde
a – concentrația lic idului care fierbe în %
pentru identificarea coeficientului transferului de căldură de la perete către laptele care
fierbe trebuie să știm constanta termofizică. Datele experimentale privind constanta termofizică a
laptelui în condițiile fierberii în vid sunt foarte puține. În rezultatul prelucrării datelor
experimentale, disponibile în literature de specialitate, am obținut următoarele formule empirice
în condițiile temperaturii .
Capacitatea de căldură
[ ] (IV.16)
Densitatea
[ ] , (IV.17)
Conductibilitatea termică
(
) , (IV.18)
Vâscozitatea
n*sec/ (IV.19)
Modificarea pentru temperature căutată poate fi identificată cu ajutorul următoarelor
formule:
, (IV.20)
(IV.21)
; (IV.22)
; (IV.23)
Formulele recomandate nu se aplică cu exactitate absolută, însă destul pentru satisfacerea
calculelor termotehnice.
În cazul fierberii cu bule într-um volum mare Krujilin G.N. a propus ecuația
(IV.24)
Unde
Nu =
– criteriul Noosselt
Pr =
– criteriul Prandtl
– citeriul, care determină numărul centrelor de vaporizare;
– criteriul, care determină frecvența de separare a bulelor de aburi.
Pentru coeficientul transferului de căldură ecuația (IV.24) are următoarea formă:
(
)
(
)
(IV.25)
Pentru sarcini critice
Aici – densitatea lic idului și aburului, kg/
– vâscozitatea lic idului, n*sec/
conductibilitatea termică a lic idului, V/ (m*grad);
σ - tensiunea superficială la interfața dintre lic id și vapori, n/m
r - căldura de vaporizare, J/kg
– temperatura de saturație (fierbere) a lic idului, K;
q – căldura specifică, V/
pentru apă e posibil de simplificat formula pentru α în cazul fierberii cu bule în volum
mare
(IV.26)
Unde
q- sarcina specifică, V/
p – presiunea vaporului second, bar
ultima formulă se poate de scris în următoarea formă
(IV.26a)
Unde Δt - abaterea temperaturii dintre peretele de apă și cea de fierbere
Fierberea laptelui, laptelui cu za ăr și altor lic ide lactate conțin acea proprietate,
conform căreia odată cu creșterea concentrației, vâscozitatea crește brusc și nu survine momentul
cristalizării. În acest caz urmează să aplicăm corectarea noastră empirică atunci cînd fierbe
laptele:
(IV.27)
Unde
α – concentrația soluției, %
– coeficientul transferului de căldură în cazul fierberii apei.
În timpul cerecetării procesului de fierbere a apei în spațiu îngust s-au obținut
următoarele formule:
La înălțimea fantei
(IV.28)
La înălțimea fantei
(IV.29)
Racikov A.I. pentru fierberea apei în peliculă picurătoare a propus următoarea formula:
(IV.30)
Unde G- greutatea peliculei curgătoare
În cazul fierberii în peliculă a laptelui în aparate cu agitătoare Kewilli a obținut
următoarea formula:
Cînd
; (IV.31)
Cînd
; (IV.32)
Unde
p – presiunea aburului de deasupra laptelui care fierbe, kg/
l – lungimea cilindrului, m
σ - tensiunea superficială a laptelui care fierbe, kg/m
pentru a identifica lungimea fluxului, picurând dintr-o peliculă subțire, am obținut
următoarea formula:
(IV.33)
Analogic pentru spațiu îngust
(IV.34)
Unde:
h – grosimea peliculei sau stratului, m
w- viteza inițială a lic idului. m/ sec
– densitatea inițială a lic idului, kg/
r – căldura latentă de vaporizare, J/kg
concentrația pe oricare porțiune, %
concentrația inițială, %
z- numărul laturilor de încălzire
calculul apei care se răcește pentru condensarea aburului secundar se identifică după
formula
, (IV.35)
Unde
– masa aburului care se condensează, kg
entalpia aburului secundar, J/kg
temperatura finală și inițială a apei,
Pentru verificarea separatorului de aburi, volumul acestuia se calculează după formula
(IV.36)
Unde
viteza specifică aburului secundar,
W – masa umedității evaporate, kg
A – tensiunea volumului umidității evaportae admisibile
La calculul sistemelor muti-evaporatoare putem să ne conducem de următoarea sc emă.
Concentrația soluției în oricare din corpuri se identifică după formula
(IV.37)
Unde
masa inițială a produsului lic id, intrat în primul carcasă, kg
concentrația inițială, %
masa umidității evaporate pe carcasă, kg
Masa de umiditate evaporate la corp aproximativ se calculează după formula
În primul carcasă
(IV.38)
În carcasăul II
(IV.39)
În carcasăul III
(IV.40)
Unde
masa generală a umidității evaporateîn toate 3 carcasăuri.
Diferența totală de temperatură a întregii instalații
(IV.41)
Unde
- temperatura aburului de încălzire în primul carcasă, C
temperatura aburului secundar în ultimul carcasă, C.
De fapt, abaterea temperaturii
∑ (IV.42)
Unde
∑ suma dispersiei.
Distribuția reală a distribuției pe carcasăuri se calculează din condițiile:
Pentru domeniile cele mai avantajoase
√
∑ √
(IV.43)
Pentru o încălzire uniformă a suprafeței corpurilor
∑
; (IV.44)
Aici căldura în carcasăul căutat;
coeficientul transferului de căldură în carcasăul căutat;
căldura și coeficientul transferului de căldură după carcasăuri.
Instalațiile de evaporare moderne sunt ec ipate cu jeturi de aburi, care pot fi împărțite în
2 grupe:
1) Compresoarele cu jeturile de aburi pentru comprimarea aburului secundar
și furnizarea acestuia în manta de abur a generalizatorului;
2) Pompele-vid cu jeturi de aburi pentru crearea și menținerea unui vid în
instalație.
În desenul IV.1 este arătată sc ema aparatelor cu jeturi de aburi, care constă din 3 părți:
duza 1, camera de absorbție 2 și difuzorul 3.
Trecând duza, aburul ascuțit se extinde, presiunea scade, dar viteza crește de pînă la
1000m/sec sau mai mult. Ieșind din duză cu așa o viteză mare, jetul aburului ascuțit zboară pe
deasupra camerei de absorbție în difuzor, atrăgând după sine mediul secundar (abur sau aer).
Cu mult mai simplu se poate de calculat aparatului cu jet de aburi cu ajutorul is-
diagramei.
În desenul IV.2 este arătat proesul extinderii aburului în duză și procesul compresării
amestecului în difuzor conform is-diagramei.
Figura IV.2 Schema procesului extinderii și compresării aburului pe is-diagrama
Punctul A caracterizează parametrii inițiali aburului ascuțit înaintea duzei. Pe linia AB,
fiind egală , are loc o extinde adiabatică a aburului cu scăderea presiunii pînă la presiunea
camerei de absorbție. Segmentul BD corespunde pierderii energiei cinetice de frecare.
Punctul C caracterizează parametrii reali ai aburului la ieșirea din duză.
Punctul N caracterizează parametrii aburului la ieșirea din difuzor. Pe linia NN’, egală cu
, are loc compresarea adiabatică a aburului.
Punctul M caracterizează parametrii aburului la ieșirea din difuzor.
Caracteristica importantă a aparatului cu jet de aburi este coeficientul de absorbție.
;
Unde
masa mediului secundar, kg;
masa aburului ascuțit, kg
Coeficientul absorbției care poate fi atinsdin punct de vedere tehnic
√
(IV.45)
Unde:
diferență adiabatică în expansiune termică a duzei de abur, J/kg
diferență adiabatică a compresării aburului în difuzor, J/kg
Calculul tuturor secțiunilor de trecere au loc conform legii fluxului continuu.
Pentru duza de gât (secțiunea îngustă)
Unde √
viteza critică a aburului în duzade gît.
Intuind că procesul de compresare aaburului în difuzor este reversibil, duza de gît a
difuzorului cu partea de intrare sint analogice duzei, atunci viteza amestecului îmn duza de gît
√
Egalitatea continiutății fluxului penytru duza de gît
Substituind formulele, obținem
√
√
Luînd în considerație faptul că , definitiv avem
√
√
(IV.46)
Egalitatea (IV.46) este principala formulă de calcul pentru oricare aparat cu jet de aburi.
Diametrul duzei de gît
√
√
(IV.47)
Unde:
masa aburului ascuțit, kg
presiunea aburului ascuțit, n/
volumul specific al aburului, .
Dacă să exprimăm în bar, atunci :
√
√
. (IV.47)
Secțiunea de ieșire a duzei (gura)
√
√ (IV.48)
Unde
în J/kg
volumul specific al aburului în punctul C, .
Lungimea părții divergente a duzei
(IV.49)
Gîtul duzei produce lungimea cilindrului 2 .
Dificultăți importante apar la calcularea secțiunii de ieșire a difuzorului. Teoria modernă
a aparatelor cu jeturi presupun, că la întîlnirea a două jeturi are loc o iocnire inelastică cu
pierderea energiei cinetice. Viteza amestecului după ciocnire
Luînd în considerație faptul că vaporul secundar este furnizat sub un ung i de
îndreptat spre jetul de lucru, atunci , atunci
Suprafața secțiunii perpendiculare de ieșire a difuzorului
Suprafața secțiunii perpendiculare a gurii jetului
Relația dintre aceste două suprafețe
Prin această metodă, de obicei , ceea ce nu este admis pentru aparatele, care
funcționează în parametri supersonici. În realitate în camera de absorbție amestecul a două duze
nu are loc și condiționat este permisă o ciocnire inelastică. Multiple cercetări arată că, corect e să
aplicăm
(IV.50)
Diametrul de ieșire a difuzorului se află după formula
(IV.51)
Unde
volumul specific al aburului în punctul M,
viteza aburului la ieșirea din difuzor, ( ).
Camera de absorbție de obicei nu se calculează. Dar zona de curgere trebuie să fie mai
mică decât secțiunea țevii de absorbție, care se află din egalitatea vitezei 2 -25 m/sec.
E cazul să ne punem o întrebare, este necesar să verificăm dimensiunile aparatului cu
duze în condișiile producerii, cînd acesta este montat și dimensiunile sînt necunoscute? Pentru
răspuns la această întrebare analizăm caracteristicile arătate în fig.IV.3.
Fig. IV.3 Caracteristica aparatului cu jeturi
Dacă gradul de compresare a aburului ramîne constant, dar semnificativ se modifică
presiunea aburului înaintea duzei, atunci este necesar de a verifica dimensiunea duzei. Linia 1 în
fig IV.3 caracterizează modificarea în dependență de presiunea . Practic, la modificarea
, se modifică nesemnificativ, însă se va modifica de la 12 la 6,9 mm.
Cunoscând diamterul duzei, putem identifica consumul aburului ascuțit prin duză după formula
√
(IV.52)
Dacă duza e calculată la presiunea de 5 bar, dar se utilizează presiunea de 15 bar, atunci
consumul aburuui va fi :
La 5 bar
√
La 15 bar
√
În ultima situație 5 kg/h vor fi luate în considerare aburii suplimentari, care vor pleca
ăn condensator.
În desenul IV.4 se prezintă curba
pentru permanent. În acest caz consului
de abur ascuțit nu se modifică, însă cu creșterea gradului de compresare brusc se modifică
diametrul gîtului difuzorului. Din desen rezultă, că la modificarea esențială a gradului de
compresare trebuie să se verifice diametrul gîtlui difuzorului, în caz contrar nu va fi atinsă gradul
de compresare necesar și instalația nu va funcționa în condițiile date.
Fig. IV.4. Dependența curbilinie a d3 față de gradul de compresare
Exemple
Exemplu 1. Să se calculeze instalația cu aburi fără compresarea aburilor cu pompa idro-
atmosferică, performanța de 1 kg de umiditate evaporată într-o oră. Se îngroașă invers de la
la .
Fig. IV.5 Schema instalației cu aburi
Sc ema instalației este prezentată în fig. IV.5. Instalația constă din generator de aburi cu
țevi verticale1, suprafața încălzirii 12 ,separatorul de aburi centrifug 2, condensator de
amestecare 3 și pistonul pompei droatmosferice 4.
Temperatura vaporului secundar Pentru această temperatură din tabelul
aburului găsim: presiunea aburului
căldura generării de abur r = 2,35* J/kg;
entalpia aburului secundar
Volumul specific al aburului secundar
Rezolvare:
Concentrația medie a degresatului
Dispersia fizico-c imică după (IV.15)
Densitatea degresatului condensat după (IV.17)
[ ]
Temperatura de fierbere presupusă 63 C, avem
După catalog, înălțimea țevilor de fierbere H= 1,2 m
Înălțimea de umplere a țevilor, după (IV.1 )
[ ]
Presiunea coloanei de lic id după (IV.11)
Presiunea generală după (IV.12)
P = 19600 = 22450 sau 0,225 ama.
La această presiune, apa fierbe la temperatura t= 63 C.
Importanța dispersiei idrostatice
Temperatura de fierbere a condensatului după (IV. )
Capacitatea de căldură după (IV.16)
[ ]
Conductibilitatea termică după (IV.18)
(
) ,
Coeficientul vâscozității dinamice după (IV.1 )
n*sec/
Dacă recalculăm c, și la temperature căutată conform formulelor (IV.2 ), (IV.22),
(IV.33), atunci c = 3540 J/(kg*grad); 0,488 V/(m*grad); n*sec/ .
Densitatea aburului secundar . Tensiunea condensatului la suprafață
σ= , 41 n/m.
Cum suprafața încălzirii este dată de performanță, atunci
Coeficientul transferului de căldură după (IV.25)
(
)
(
)
Coeficientul transferului de căldură pentru apă după (IV.26)
Corectarea la concentrația amestecului după (IV.27)
Aici discrepanța cu formula (IV.25) se explică prin aceea că constantele termofizice sunt
obținute orientativ.
Coeficientul transferului de căldură de la abur la perete îl identificăm după formula
(IV. a). Preventiv luăm și temperature aburului , atunci
temperature peretului
Temperature peliculei condensatului
Conform tabelei găsim A=17 .
Abaterea temperaturii dinte abur și perete
Δt = 1 2-95=7 grad.
Coeficientul transferului de căldură
(
)
Ceea ce este aproape de cel adoptat.
Țevile de fierbere sunt pregătite din inox cu grosimea pereților de 1,5 mm.
conductibilitatea termică a inoxului la temperature pereților
λ=16,2 V/(m*grad)
În depunerea pietrelor de apă la suprafața țevilor ,15 mm, condutibilitatea termică cărora
=1,74 V/(m*grad)
Coeficientul general al transferului de căldură după (IV.8)
Pentru calculul orientativ la fierberea laptelui în țevi, ne putem folosi de formula
(IV.27a)
Performanța și suprafața încălzirii instalației sunt date si trebuie să identificăm abaterea
benefică a temperaturii
Temperature aburului încălzit
Masa condensatului, venit pentru reevaporare, după (IV.1)
Separatorul de aburi centrifuge. Dispozitivul acestuia este prezentat în fig. IV.6
Fig. IV.6 Schema separatorului de aburi centrifug
Conexiunea 1 (pentru ieșirea aburului secundar) sudat tangențial de cilindrul
separatorului. În centrul separatorului este instalat o umbrelă reflectorizantă 2, dar jos este sudat
reflectorizantul 3.
Acceptând tensiunea admisibilă a volumului spațiului de aburi A=7 , volumul
separatorului îl identificăm după formula (IV.36)
Care aproape coincide cu cea de fapt.
Diametrul separatorului
√
Înălțimea separatorului
Urmează să verificăm volumul spațiului de aburi luînd în considerație o posibilă
antrenare a picăturilor de product.
La dimensiunea picăturii cu diametrul ,5 mm criteriul Ranolds pentru abur
În cazul dat Re<5 , de aceea coeficientul de rezistență se stabilește după formula
înlocuind avem
viteza de cădere a picăturilor se determină după formula
√
În cazul nostru
√
Așa cum viteza de cădere a picăturilor e mai mare decât viteza aburului, atunci căderea
picăturilor nu va avea loc și separatorul va funcționa normal.
Condensatorul amestecului se montează în țeava de absorbție înaintea pompei. Calculul
acestuia duce la calcularea capacității de transfer a apei, în condițiile parametrilor de lucru a
instalației.
Sc ema condensatorului este arătată în fig. IV.7. aburul secundar intră prin conexiunea 4,
iar apa prin conexiunea 1 în țeava 3 cu găuri. Condensatul, apa și aerul sunt pompate de pompă
prin conexiunea 2.
Fig. IV.7. schema condensatorului
Presiunea în conexiunea aspiratorie a pompei (aceasta este și presiunea în condensator)
este admisă cu 1 n/ mai mică decât presiunea aburului secundar în separatorul de aburi.
Atunci presiunea rămasă în condensator
n/
Presiunea apei în țeava condensatorului o admitem a fi 98100 n/ , atunci diferența între
presiunea apei și cea din condensator va fi
Desc izătura pentru ieșirea apei este forată din partea exterioară, iar pe dinăuntrul țevei
rămîn margini ascuțite. De aceea coeficientul c eltuielilor
Viteza curgerii apei prin desc izătură
√
√
Consumul de apă după o singură desc izătură d=2 mm
Masa apei, utilă pentru condensarea aburului secundar, se determină prin expresia
(IV.35). în această formulă pentru condensatorul nostru, temperatura de amestec finală este cu
10-12 grad. mai mică decât temperatura aburului care se condensează. Presiunea aburului la
ieșirea din condensator . Acestei presiune îi corespunde temperatura t = 58 C,
entalpia
Temperatura apei rece în condiții de vară
În aceste condiții
Consumul de apă după (IV.35)
Numărul desc izăturilor în țeavă
Sc ema pompei este arătată în fig. IV.8. La mișcarea pistonului 4 în dreapta amestecul
este absorbit de cilindrul 2 prin supapa 5. În timpul mișcării inverse amestecul este absorbit prin
supapa 6 și evacuează prin supapa 3:
Fig. IV.8. Schema pompei lichido-atmosferică
Masa aerului, pătruns în instalație, se determină după formula empirică
În exemplul urmărit
Volumul aerului pompat se determină din expresia
În această formulă temperatura aerului de obicei se admite cu 3-5 grad. mai mare decât
temperatura finală a apei. În cazul nostru . Presiunea parțială la temperatura
aerului se află din tabel.
Presiunea în condensator a fost găsită . Constanta gazoasă a aerului
.
Volumul lichidului pompat
Volumul general al amestecului pompat
Acestei performanțe îi corespunde pompa NVM-300. Diametrul pistonului conform
datelor registrului D=300mm; cursa pistonului S= 150mm.
Neglijând suprafața stocului, numărul curselor se determină cu ajutorul formulei
Unde:
z- multiplicitatea acșiunilor, egal cu 2;
c.p.d volum ( =0,85).
Înlocuind datele în IV.57 , obținem
Puterea pompei necesară se identifică după formula
[
]
Unde
c.p.d. mecanic, (
presiunea în conexiunea de livrare, n/m2
înălțimea la care se ridică lic idul, J/kg.
Presiunea parțială a aerului
Presiunea la ieșirea din conexiunea de livrare
Presiunea parțială a aburului
Înălțimea geometrică pînă unde se ridică lic idul
Substituind datele în formula (IV.58), obținem
[
]
Aici trebuie să subliniem, că în perioada inițială pompa funcționează supraîncărcat, și de
obicei, puterea estimată se dublează, de aceea în registru puterea necesară este de 6,4 kW.
Așa cum temperatura inițială a degresatului este egală cu temperatura de fierbere, atunci
consumul aburului încălzit va fi numai în generarea de aburi și se va determina cu ajutorul (IV.2)
Unde 0,97- coeficient, luînd în considerație utilizarea căldurii.
Temperatura condensatuluieste luată cu 2,7 grad. mai mică decât temperatura saturată.
Instalația calculată din punct de vedere economic nu este profitabilă. Consumul specific a
constituit 1, 7 kg/kg de umiditate evaporată și consumul de apă 2 ,4 kg/kg. Instalațiile de aburi
moderbe funcționează de obicei cu utilizarea aburului secundar.
Exemplu 2. A se calcula instalația monocarcasică tubulară, cu compresarea aburului (fig.
IV.9)
Fig. IV.9. Schema instalației-vid cu compresarea aburului
Instalația constă din generator de aburi tubular vertical 8, separator de aburi ,
condensator 4, 2 încălzitoare 5 și 6, pompe-vid cu jeturi de aburi 1,2 și 3, pstonul pompei 11 și
compresor cu jeturi de aburi 1 . Încălzitorul 5 se încălzește cu aburul secundar, iar încălzitorul 6
– cu aburul uzat de pompa cu jeturi de aburi 2. Dacă încălzirea nu este necesară, atunci aburii
pleacă în atmosferă prin supapa cu trei căi 7. Condensatul din generatorul de aburi 8 trece prin
șaiba restrictivă 12, iar condensatul din încălzitorul 6 dispare prin descărcătorul condensatorului
13.
Suprafața încălzită de generatorul de aburi 25,4 , înălțimea țevilor de încălzire 1,2m.
Trebuie să se determine performanța, consumul de aburi și să se verifice funcționarea normală a
tuturor instalațiilor.
Laptele cu za ăr se condensează la concentrația inițială și cea finală
. Temperatura aburului secundar , presiunea sau 0,2 bar;
Rezolvare
Concentrația medie a laptelui
Temperatura de fierbere a laptelui luînd în considerare dispersia
Coeficientul general al transferului de căldură orientativ după (IV.27a)
În instalațiile cu compresarea aburului este absolut important sp alegem parametrii de
funcționare. Dacă laptele este încălzit pînă la temperatura de fierbere, atunci performanța
instalației se determină conform expresiei (IV.6)
În partea dreaptă a formulei nu este cunoscută abaterea medie a temperaturii dintre
temperature aburului încălzit și temperatura de fierbere
Performanța depinde de temperature aburului încălzit, și anume cu cât temperature e mai
înaltă cu atât e mai mare performanța. Dar întrebarea despre alegerea este legată de
funcționarea compresorului cu jet de aburi.
Aici trebuie de stabilit cea mai profitabilă presiune a aburului ascuțit înaintea duzei
compresorului și presiunea de compresare Dacă diferența adiabatică a compresației o
lăsăm constantă însă să modificăm și respectiv , atunci vom obține
funcția Această dependență este arătată în fig. IV.1 .
Fig. IV.10. Dependența curbilinie
cum se vede din desen , β semnificativ crește pînă la creșterea ulterioară
afectează puțin creșterea β. Dacă să luăm presiunea aburului 8 bar și temperatura acestuia
atunci
Lăsând constant, dar modificând presiunea , obținem diferite valori ale lui . Însă
modificarea presiunii de compresare este ec ivalentă modificării temperaturii aburului în camera
de generare a aburilor sau Δt.
În fig. IV.11 este prezentată dependența curbilinie Din desen se observă că,
cu cât e mai mare Δt, cu atât este mai mic coeficientul de absorbție și în așa fel instalația este mai
economisitoare. Dacă reducem Δt, atunci se reduce performanșa instalației. Este vizibil că, partea
așurată a desenului este cea mai profitabilă parte pentru alegerea Δt.
Fig. IV.11. dependența curbilinie
Dacă performanța este data, însă trebuie de ales din registru suprafața de încălzire a
generatorului de aburi, atunci trebuie să construim dependența curbilinie.
Această curbă este prezentată în fig. IV.12, din care se observă că, odată cu reducerea Δt,
brusc va crește suprafața sc imbului de căldură a generatorului de aburi.
Fig. IV.12. Dependența curbilinie
Aici este așurată partea desenului care este cea mai profitabilă regiune pentru a alege
Δt. Având in vedere dependențele perezntate, putem să ne oprim la importanța Δt = 15 grad.
Temperatura aburului încălzit va fi
Performanța instalației
În realitate această instalație este calculată pentru 5 -6 kg/ . Aici trebuie să avem în
vedere partea tehnologică a întrebarei. Dacă siropul de za ăr îl adăugăm laptelui pînă la
evaporare, atunci concentrația inițială devine 22% și în măsura evaporării concentrația se
mărește, ceea ce duce la reducerea coeficientrului transferului de căldură. Dacă e să condensăm
laptele pînă la 5 % concentrat, iar după asta să adăugăm siropul de za ăr, atunci procesul de
evaporare va fi divizat în 2 perioade. În prima perioadă, care aproximativ durează 3 min,
concentrația medie a laptelui fără za ăr
Coeficientul transferului de căldură
Performanța instalației în prima perioadă
În realitate evaporarea în prima perioadă are loc mai intensive din contul reducerii
dispersiei și respective creșteriiΔt.
Pentru calculele viitoare vom lua performanța medie W=5 kg/ .
Consumul de aburi încălziți pentru evaporare orientativ
Dar consumul aburilor încălziți în generatorul de aburi cu compresarea aburilor este
compus din ascuțit, venit prin duza compresorului, și , antrenate în duza aburului ascuțit.
Consumul aburului ascuțit
Pentru ca să determinăm consumul de abur ascuțit, trebuie să știm coeficientul de
absorbție β. La temperatura aburului ascuțit presiunea
Procesul dilatării și compresării aburului se construiește conform is-diagramei (fig. IV.2).
Punctul A pe diagram este determinate de parametrii Coborând o
verticală din punctual A pe izobara obținem punctual B. Măsurând lungimea
liniei AB, găsim căderea adiabatică a căldurii în duză .
Punctul N’ putea fi determinat cu ajutorul parametrilor aburului
. Dar corespunde aburului uscat. De fapt, aburul de obicei este încălzit la finele
difuzorului și linia o construim cu așa un calcul, încît aceasta să intersecteze limita curbei.
Luînd în considerare că izobarele în regiunea analizată practice sunt paralele, atunci punctul N’ îl
putem pune aleator pe izobara iar pe urmă coborâm o vertical pe izobara Linia N’N
corespunde .
Coeficientul de absorbție după (IV.45)
√
Concretizăm parametrii aburului la finele difuzorului. Entalpia aburului se determină
după formula
Înlocuind maximele în expresia (IV.6 ), obținem
Concretizând punctul N’ pe diagramă (fig. IV.2) pe și , găsim ;
Consumul aburului ascuțit la evaporare conform (IV.5 )
Masa laptelui, venită pentru evaporare, conform (IV.1)
Dificulatea calculului compresorului constă în faptul că, la evaporarea laptelui cu za ăr
generarea de aburi în timp nu este omogenă. În condițiile unei funcționări periodice în prima fază
a ciclului instalația oferă aburi secundari mai mulți decât în medie orară și compresorul
funcționează cu rebut. În a doua fază concentrația laptelui crește brusc, intensitatea generării de
aburi scade și aburii secundari devin mai puțini decât cei estimate. O parte din aburii ascuțiți
merg pentru condensareocolind camera de aburi a generatorului de aburi.
În desenul IV.13 sunt prezentate caracteristicile funcționării instalației la condensarea
laptelui cu za ăr. Curba 1 caracterizează modificarea W în timp, 2 – consumul de aburi prin
compressor și 3 – modificarea Δt. În partea așurată a graficului aburul ascuțit trece prin duză
mai mult decât cel ce se formează aburul secundar.
În construcțiile noi sînt prevăzute 2 compresoare pentru prima și a doua fază de lucru a
instalației.
Utilizând graficul, putem stabili caracteristicile medii ale ciclului și verifica dimensiunile
compresorului pentru performanța medie orară. În cazul dat este necesar prealabil să
supraconsumăm abur ascuțit spre finele condensării. Practic este sufficient să verificăm două
dimensiuni – gâtul duzei și gâtul difuzorului.
Pentru rezolvarea problemei construim procesul lucrului compresorului pe is-diagrama.
Fig. IV.13 Caracteristica funcționării instalației
Mai sus am găsit maxima β= ,6 și sunt determinați toți parametrii în toate punctele:
,
Diametrul gâtului duzei după (IV.47)
√
√
Pentru determinarea căutăm
Diametrul parții dilatante a duzei conform (IV.48)
√
√
Gâtul difuzorului conform (IV.46)
√
√
De unde
Continuitatea perioadei de start o luăm ca 1 min/ de volum a instalației. Instalația
analizată are volum de 3,2 . La temperatura aerului masa acestuia, eliminându-se
din instalație, se determină din egalitatea carcarteristică.
Presiunea inițială a aerului .
Pompa cu o singură etapă creează un vid maximal în instalare 75% ce va da o presiune
reziduală de 245 .
Masa aerului, eliminată din instalare
Specificul volumului concentratului la intrarea în difuzor
=6.3
⁄
Entalpia căldurii a mestecului la finele difuzorului
=2.78* ⁄ .
Temperature amestecului la intrarea în difuzor în punctual M la is- diagramă va fi
Amestecul permanent de gaze
R=
⁄
Specificul amestecului la ieșirea din difuzor la prima treaptă
⁄ .
Dacă calculăm specificul amestecului fără a lua în considerare aerul, iar tot calculul dor în baza
vaporilor, atunci amestecul ideal a vaporului la intrarea în difuzor în punctul C pe diagramă
⁄ în punctul M- ⁄
Divizarea va fi aproximativ 2%, ce nu are importanță pentru depistarea trecerii în pompe. De
aceea cu exactitate se poate de considerat că pompa de aer este de vapori.
Diametru duzei a primei etape
√
√
Diametrul difuzorului
√
=13.2mm.
Marimea pompei a primei etape coincide cu cea indicate în catalog. Calculul a etapei doi este
analogical cu prima. Trebuie de menționat, că pompa cu jet poate lucra în diapazon mare fiind
între parametrii vapori si aer (imag.IV.14).
Fig. IV.14. Caracteristica pompei vid cu jeturi de aburi
Această caracteristică este obținută la folosirea unie pompe pentru obținerea vidului în instalația
cu aburi la presiuni diferite a vaporilor. Curba 1 caracterizează adîncimea vidului în dependent
de presiunea aburilor, iar curba 2- folosirea vaporilor. Aici presiunea aerului se sc imbă de la
pînă la . La scăderea temperaturii vaporilor mai puțin decît cea
calculată, se scade și vidul, iar pompele lucrează. Dar cu toate aceste nu este o mare diferență de
la regimul calculat și acest regim duce la consumul mai mare a vaporilor.
Construcția condensatorului se arată sc ematic în imag. IV.15. Vaporul secundar intră prin
țeava 1și spală țevile 4. În secțiunile țevilor se gasesc 45 țevi d=15mm cu lungimea 3m. Cu
capace fasonate 2 țevi sunt diferențiate în 3 părți. Apa intră prin țiava 6 și face trei intrări. Aierul
se pompează prin țeava 5, iar condensatul prin 7. În țeava 8 intră condensatul din prima camera a
generatorului de aburi si a încălzitorului.
Fig. IV.15 Schema suprafaței condensatorului
Masa vaporului secundar, trcută în condensată se calculează după formula
[
]. (IV.62)
Prima temperature a laptelui de obicei este și Capacitatea de căldură a
laptelui după (IV.16)
Fig. IV.16. Graficul reducerii coeficientului transferului de căldură în funcție de
component aerului în abur
c=2.77* ⁄
Masa condensatului parei secundare
[
] ⁄
Cu tote aceste în condensator trec condensați din camera de vapori generatorului de caldură cu
temperature O parte din condensași se evaporă, și condensatorul primește o parte
adaugătoare de greutate.
⁄
Condensatul se răcește în condensator și iese cu temperature initial Pentru
condițiile de vară , atunci . Temperatura finală a apei la ieșirea din
condensate se primește
Apa folosită la condensație
=6200 ⁄ .
Identificarea mărimii condensatorului se efectuieză la fel ca la tubularul generator de căldură.
Aici trebuie de luat în condiderare că în condensator se strîge tot aerul, care trece în condensator
în urma căruia scade. Dacă acceptăm ,5% de aer, atunci pe grapficul, arătat în desenul IV.16,
coieficientul de corectare va fi ,6 și ⁄
Exemplul 3. De calculat multicorpusul a instalației de aburi. În desenul IV.17 se arată pricipiul
sc ematic a multicorpusului instalației de aburi . În această instalație de obicei se condensează
laptele pentru ziua următoare de la pînă .
Instalația lucrează fără oprire. Pentru aceeasta generatorul de aburi 2 are despărțituri, care maresc
lungimea țevii. Suprafața generatorușui de aburi sunt identice la 1 Diametrul tevilor
fierbinți este de 3 mm, lungimea 1,56m, numărul țevilor 72 .
Fig. IV.17. Schema instalației cu abur alcătuită din 2 carcase
Laptele lic id trece în generatorul de aburi 2 prin încălzitorul 12, 9 și 6. După prealabila
condensare a laptelui în separatorul de aburi 3 prin acceleratorul 5 laptele trece în generatorul de
aburi 8, unde se condensează pînă la concentrația finală.laptele condensate din separatoul de
aburi doi prin acceleratorul 10 se pompează cu pompa 17.
Laptele în încălzitorul de vapori 6, seîncălzește cu vapori, care trec din pompa cu jet de aburi 15
din roinetul cu trei ieșiri 7. Încălzitorul de aburi 9 și 12 se încălzește cu o intensitate dublă.
Condensatul din generatorul de aburi 2 și 8 se transmit prin șaiba de limitare 4 și 11 în
condensatorul 13.
Condensatul din condensatorul 13 și încălzitorul 12 se înlătură cu ajutorul pompei 16.
Primul generator de aburi se încălzește cu vapori, care se eliberează din camera compresatorului
1 cu jet de aburi.
Producția instalației se află după eveporarea umedității 4 ⁄
Să se afle, după care parametri instalația va garanta o poducție bună, dacă temperature vaporului
secundar în primul generator de aburi =68 , în al doilea- și temperature
încălzitorului de aburi în primul generator de aburi . De gasit consumul vaporilor de
aburi , dacă presiunea este de 6 bar, cît și consumul de apă din concentrate.
Rezolvare
Luînd în considerare că concentrația laptelui la un proces neîntrerupt nu este mare, atunci suma
presiunii se acceptă fară calcul ∑ =3 grad. Să presupunem că laptele este încălzit la
temperatura temperature fierbierii a laptelui în primul corpus .
Diferența de temperaturăă în primul corpus
Masa laptelui transferat în primul generator de aburi, după (IV.1)
⁄
Grosimea medie a laptelui ⁄ Luînd în considerare în primul generator de aburi
laptele merge prin jumate din toate țevile de fiert, viteza de primire a laptelui lic id va fi
⁄
Lungimea țevilor în primul generator de aburi
L= 1.56*2=3.12 m
La temperatur vaporilor secundari 68 temperatura ascunsă a vaporilor formați
r=2,34* ⁄
Lungimea unei țevi după (IV.34)
L=
,
De unde
.
Utilizănd formula emperică a datelor cifrice, avem
Folosindune de formula empirică (IV.27a) a metodei de apropiere gasim și
Masa umedității evaporate în primul generator de vapori după (IV.1)
(
) ⁄
În al doilea generator de aburi temperatura vaporului secundar
⁄ ⁄ În acest generator încălzitor de vapori servește ca cel secundar
din primul corpus , cu temperatura
Concentrația medie în corpusul doi
Dispersia fizico-c imică după (IV.15)
Densitatea laptelui după (IV.17)
[ ] ⁄
⁄
Intensitate totala a coloanei de lapte
⁄
Temperature fierberii apei la așa intensitate t=
Dispersia idrostatică
Temperatura fierberii laptelui
Abaterea benefică a temperaturilor
Coeficientul transferului de căldură
⁄
Masa evaporării apei în corpusul doi
⁄
Suma generală a evaporării umedității
⁄ .
Am obținut un coieficient t eoretic a evaporării apei de 3% mai mare. Un asemenea rezultat
servește drept dovadă a unui calcul precis.
Pentru determinarea consumului de vapori duri trebui de instalat procesul de lucru compresorului
în is-diagramă. Metoda aranjării a fost amănunțit analizată în exemplul anterior. Din is-diagrama
gasim coieficientul absorbției
Calculul aburului încălzit
⁄
Calculul aburului ascuțit
⁄
C eltuelile totale a aburului încălzit la ambele generatoate de aburi
⁄
Caldura specifică căutată a aburului
⁄
În instalație cconsumul de vapori din compresor se micșorează proportional cu numărul
corpusurilor. În acest caz compresorul cu jet înlocuește un compresor.
Pentru calculul apei la condensație trebuie de calculat masa vaporilor, care trec în condensator.
Aburul secundar din corpusul doi trece prin camera de încălzire 12 (imag. IV.17), unde o parte se
condensează și ceealaltă parte merge în condensator. Presupunînd prima temperatură a laptelui
și cea finală a vaporului condensate.
⁄
Vaporii de reziduri trecători in condensator,
⁄
Cu toate acestea în condensator va mai merge condensatul încălzit cu temperatura în jur de
În total condensatori vor fi:
Din prima cameră a primului generator de aburi
⁄
Din corpusul doi a incalzitorului 9
⁄
În condensator în baza autoevaporării condensatului se obține o evaporare adăugătoare
⁄
În total în condensator vor nimeri un anumit numar de vapori
⁄
Componența termică a aburului Temperatura de început a apei .
Temperatura condensatului Temperatura finală a apei la ieșirea din condensator
.
Consumul de apă pentru condensator
⁄
Specificul consumului de apă pentru 1 kg de umeditate evaporată
Verificarea marimilor principalelor aparate va fi efectuat după metoda expusă în exemplul
anterior.
Exemplul 4. Să se calculeze instalația de apă de la pelicula descendentă.
În desenul IV. 18 este aratat sc ema instalației de vapori cu două corpusuri cu pelicula căzută.
Laptele lichid trece prin pompa 9
Fig. IV.18. Schema instalației cu peliculă format din 2 carcase
și prin încalzitorul 6 și 4 în partea de sus a generatorului de aburi 2. Aici laptele se împarte prin
țevile de fiert și se scurge prin parțile de sus sub formă de peliculă subțire. Fierberea are loc în
pelicula subțire scurgătoare. Aburul secundar împreună cu laptele fiert trec în separatorul de
aburi 1, unde se separă de lapte și se scurge pe părți în compresorul cu jeturi 3, iar partea rămasă
se duce în camera de aspirație a celui de al doile generator de aburi 5.
Laptele condensat din generatorul de aburi 1 cu ajutorul pompei 12 se transferă în partea de sus
generatorului de aburi 5, unde la fel se scurge pe părțile de sus a țevilor fierbinți și fierbe în
pelicula subțire. Aburul secundar împreună cu laptele se lasă în separatorul de aburi 11 și după
separate se duce ăn camera de încălzire 6 în condensatorul din partea de sus 7, iar laptele
condensat cu ajutorul pompei 1 se pompează în vasul separt sau înapoi în generatorul de aburi
5.
Încălzitorul 4se încălzește cu jet de aburi din compresorul 3. Condensatul din generatorul de
aburi 2 trece în camera 5 și pe urmă tot condensatul se duce în condensatorul 7, de unde se
pompează cu pompa 8. Instalația lucrează fără încetare.
Conform datelor suprafața este încălzită de doi generatori de aburi 33 , lungimea țevilor 4 m,
performanța 1 kg a umedității evaporate în oră. Presiunea evaporării dure 5bar.
De verificat, ce performanță va da aceasta instalație atunci cînd laptele condensat va fi de la
pînă la De calculat consumul aburului.
Rezolvare
Fie temperatura aburului secundar în primul generator de aburi , și temperatura
aburului secundar în al doilea generator de aburi .
Laptele fierbinte se mișcă în stat subțire, de aceeia dispersia idrostatică aprope lipsește.
Dispersia fizico-c imică se poate și fără calcul de permis în primil generator de aburi 1 grad, în
al doilea – 2 grad. După aceasta trebiue de adăugat diferența dintre temperaturi de 1 grad între
corpusuri, atunci temperatura fierberii în primul generator de aburi
în al doilea
La o diferență de temperatură normală în primul generator de aburi temperatura
de încălzire a aburului
Diferența de tempeatură în a doua carcasă
Procesul de fierbere a laptelui în pelicula transparentă nu este cercetat, și aici se poate de adus
doar date orientative. De aceeia pentru calcul se va folosi formula (IV.27). Atunci
Preventiv vom valcula în primul generator de aburi
atunci
Coieficientul transferului de căldură după (IV.27)
⁄
Luînd în considerație lungimea țevilor verticale, va fi atunci atunci coieficientul
transferului de căldură
⁄
Masa umedității evaporate ăn primul generator de aburi
⁄
Concentrația la finele procesului o verificăm după (IV.34)
⁄
de unde
Grosimea peliculei curgătoare se calculeaz după formula
√
Daca laptele este încălzit pînă la temperatura aburului secundar atunci din tabel
gasim ⁄⁄⁄ .
Presiunea critică
⁄
Grosimea peliculei curgătoare
√
Întradevăr grosimea peliculei se regulează datorită transferului laptelui și de obicei constituie
0,55 , atunci grosimea calculată
La așa grosime a peliculei viteza curgerii laptelui este
⁄
Temperatura ascunsa a generării de aburi r=2,34* ⁄ Concentrația începătoare a
laptelui În aceste condiții
de unde concentrația finală la finele primului generator de aburi
În al doilea generator de aburi laptele va trece cu concentrația și se duce cu
Concentrația medie
Coieficientul transferului de căldură în al doilea generator de căldură
⁄
Coieficientul general al transferului de căldură
⁄
Căldura ascunsă a generării de aburi în al doilea geneator
Masa umedității evaporate în al doilea generator
⁄
Producția totală a instalării
=555+435=990 ⁄
Aproximativ calculul producției corespunde cu cea indicată.
Masa laptelui, trecută la evaporare
⁄
Dupa înlăturarea procesului în is-diagrama are:
Coieficientul de absorbție
√
Consumul de de încălzire a vaporilor în prima carcasă
⁄
Consumul vaporilor fierbinți
⁄
Specificul vaporilor folosiți pentru instalare
⁄
Exemplul 5. De calculat pelicula generatorului de aburi cu agitatorul rotitor.
La imag. IV.1 se arată generatorul de aburi cu agitatorul rotitor. El este compus din cilindru
vertical 1, paleta agitatorului 2, paleta de separare 3. Agitatorul este compus din opt palete și se
rotește cu viteza 2 ⁄ Viteza periferică a rotitorului este de 7 ⁄ . Distanța
dintre pereții cilindrului și palete 2 mm. Tensiunea vaporului in cameră 3 bar. Temperatura
aburului secundar este
Fig. IV.19. Schema generatorului de aburi cu peliculă și agitator
De gasit producerea la un asa generator de aburi pentru condensarea laptelui cu za ăr de la
concentrare pînă la
Rezolvare
Concentrația medie a laptelui
Termofizicul constantelor de lapte: ⁄
⁄
⁄
⁄
Diametrul agitatorului la viteza periferică este 7 m/sec și numărul roatațiilor 2 în min
Luînd în considerație distața dintre agitator și perete, obținem
Criteriul lui Reinoilds
Re=
Coieficientul transferului de căldură după (IV.32)
(
)
Unde l- lungimea aparatului (l=3 m);
- tensiunea la suprafață ( ⁄ ).
La temperatura vaporului secundar 67 presiunea constituie ⁄
Înlocuind datele în formulă (IV.32)obținem
(
)
⁄
La lipsa aerului în camera de vapori coieficientul transferului de căldură de la vapori la perete se
transformă ⁄ Grosimea peretelui cilindrului 5mm, atunci
coieficientul general al transferului de căldură
⁄
Temperatura încălzitorului de vapori la 3 bar
Dispersia fizico-c imică după (IV.15)
Temperatura de fierbere a laptelui
Modificarea benefică a temperaturii
Temperatura ascunsă a generatorului de aburi
⁄
Masa umeditătii evaporate
⁄
Consumul aburului încălzit la fierberea laptelui
⁄
Aici temperatura condensatorului este de 3 grad mai mică ca temperatura vaporului.
Exemplul 6. Să se calculeze lamelar generatorul de aburi. Generatoarele de aburi
lamelare după construcția înregistrată analogic sc imbătoarele de căldură lamelare.
Principala sc emă de orientare a fluxului în generatoarele de aburi lamelare sunt
prezentate în desenul IV.2 .
Fig. IV.20. Schema ieșirilor din generatorul de aburi cu plăci
Găsind numărul plăcilor și numărul pac etelor în generatorul de plastic pentru
condensarea 2000 ⁄ ser de la pînă la .
Rezolvare
Masa umedității evaporate după (IV.1).
(
) ⁄ .
Concentrația medie ser
.
Contactele termofizice concentrația medie: ⁄ ,
⁄ , ⁄ , ⁄ .
Fie temperatura de fierbere ser , iar temperatura de fierbere a vaporilor
, atunci abaterea pozitivă a tempereturii va fi
.
Aria benefică a plăcii
.
Distanța dintre plăci este de . La așa înălțime a plăcii coeficientul generatorului
de caldură de la vapori spre perete se poate primi ⁄ .
Pe imaginea IV.21 în acest grafic depinde de q la fierberea apei în decalaj îngust.
Pentru intervalul 5 mm se poate obține q=1,16* ⁄ .
Coeficientul transferului de căldură conform (IV.2 )
⁄
Așa coeficient ese obiectiv pentru fierberea apei. Introducem corectarea la concentrația
soluției, și atunci
⁄
Plăcile se produc timbrat din inox cu grosimea de 1 mm, de aceea
Fig. IV.21. Graficul dependenței α de q în canal plat
Coeficientul general al transferului de căldură
Vom primi viteza inițială a serului atunci lungimea canalului
La lungimea plăcii 1 m trebuie montat 4 pac ete succesoare. Din egalitatea continuității
fluxului numărul sloturilor în fiecare pac et
Vom primi z=8.
La încălzirea bilaterală a tuturor canalelor numărul plăcilor
Dacă să comparăm cu generatorul de aburi tubular in condiții normale a circulației, atunci
lamelar are o suprafață semnificativ mai mică de încălzire.
Exemplul 7. Să se calculeze instalația de aburi lamelară cu circulație forțată a laptelui.
În desenul IV. 22. este arătat instalația de abur alcătuită din 2 carcase, cu circulație forțată
a laptelui. Să se determine numărul plăcilor ți numărul pac etelor acelei instalației, dacă trebuie
condensat 2000 kg/h lapte pînă la 38%.
Fig. IV.22. Schema instalației de aburi lamelară cu circulație forțată a laptelui
Laptele se exilează cu pomp 1 ,11,12 prin încălzitorul cu placă 1 și 4. Laptele încălzit
vine în evaporatorul 2 și 3, în care se creează vid cu ajutorul pompei 7. Aburul secundar
evoluând în evaporatorul 2 vine în încălzitorul 4, însă aburul din evaporatorul 3 merge spre
condensatorul cu plăci , unde se condensează, și condensatul prin condensatorul 5 se pompează
prin pompa 8. Condensatul din încălzitoare este expulzat de expulzatorul de condensat . Laptele
condensat se pompează cu pompa 12.
Pentru prevenirea încălzirii de penetrare de metal a primului încălzitor se produce
presiunea aburului în vid , care corespunde temperaturii
Rezolvare
Masa laptelui care trece prin canal într-o secundă
Din egalitatea Newton-Fure gradul de încălzire a laptelui
Exemplu 7. De calculat lamelarul a instalației de vapori cu circularea forțată a laptelui.
Pe desenul IV.22 este arătată instalația cu două componente cu circularea forțată a laptelui.
Inregistrati numărul placilor și numărul pac etelor cu așa instalație, dacă trebuie condesat 2
kg/h lapte de la a1=13% pînă la a2=38%.
Laptele pompelor 1 , 11, 12 circulă prin încălzitorii de plastic 1 și 4.
Laptele încălzit vine în evaporator 2 și 3, în care se produce vidul pompei 7. Desparțindu-se in
evaporatorul 2 aburul secundar ajunge in incalzitorul 4, dar aburul din evaporatorul 3 merge in
condensatorul de plastic 6, unde se condenseaza, și condensat prin condensatorul 5 este pompat
de pompa 8. Condensat în încalzitor e transportat de condensatoarele și 13. Laptele condensat
e transportat de pompa 12.
Pentru precauția de ardere a primului încalzitor se produce la o presiune de Pî=0,7 bar, care face
față temperaturii t=900C.
Rezolvare
Masa secundă a laptelui, care traversează canalul,
m=Bhwp
Din înmulțirea lui Newton- scara de încălzire a laptelui
Masa umidității evaporate
Incluzînd in ultima expresie înălțimea m și , obtinem
Pentru rezolvarea acestei egalități trebuie sa găsim înălțimea k. Laptele cu concentrația incepută,
trecînd canalul, se încălzeste mai sus decit temperatura de uscare in evaporator. În evaporator
unele parti ale apei se vor evapora, și laptele va reveni la temperatura de uscare, si condensare.În
ultima evaporare necontenită,, laptele condensat se va pompat de catre pompa. In asa caz, în
încalzitor laptele va circula cu o temperatura permanenta cu o concentratie permanentă.
Temperatura in primul încalzitor t1=700C, în al doilea- t”=5
0
Luînd in considerație ca încalzirea nu va surveni cu mari sc imbari asupra lui , vom crede ca
temperatura in finele încalzitorilor t2=800 , t”2=60
0C.
Temperaturile medii vor fi: t1=750C, t”=55
0C
Al doilea încalzitor se încalzeste de la para secundă din primul corp.Diferentele temperaturilor
vor fi, t1=90-75=15 grade, t2=70-55=15 grade.
Coeficientul de emanare a caldurii de la para la perete la primul incalzitor se poate de luat ca 1=
10000vt/(m2*grade)
În al doile incalzitor împreuna cu para vor nimeri particule le aer, de aceia coeficientul de
emanare a caldurii se va micsora si poate fi: 1=8000vt/(m2*grad).
Intensitatea lucrului de instalare constă din direcția fluxului de lapte. Daca de inceput condensăm
laptele în prima carcasă și apoi îl direcționăm către a doua, atunci la condensare înaltă în a doua
carcasă și reducerea temperaturii tensiunea procesului va curge rău. Profotabil va fi să avem o
asemenea concentrare în carcase; în acest caz
.
Constantele termofizice în carcase:
prima carcasă a doua carcasă
⁄ ; ⁄ ;
⁄ ; ⁄ ;
⁄ ; ⁄ ;
⁄ ; ⁄ ;
=21,4; =30,8;
=3,42; =3,94;
Alegem lățimea plăcii B=0,3 m, lungimea unei plăci l=1m.
Diametrul ec ivalent numaidecît putem considera .
Cifra lui Ranols:
;
;
Pentru identificarea se folosește formula
.
Introducînd maximile găsite în formula urmatoare, și obținem
;
.
Din aceste expresii observăm, că depinde de înălțimea slotului și viteza fluxului de lapte. Cea
mai potrivită decizie în selecția acestor maxime va fi atunci, cînd ambii coeficienți vor fi
asemeni,
.
Analiza acestor maxime redă, că cea mai bună înălțime , atunci
și
.
Pentru ca
, obligatoriu, ca viteza ⁄ și ⁄ .
Cu aceste viteze ⁄ și
⁄ .
Corespunzător coeficienților transferului de căldură vor fi :
⁄ ;
⁄ .
Lungimea canaluului la gradul de încălzire
;
.
Rezultă, trebuie de utilizat cîte trei pac ete în fieare încălzitor.
Masa umedității evaporate în canalul primului încălzitor după (IV.63)
⁄ ;
⁄ .
Masa medie a umedității evaporate după (IV.1)
(
) ⁄ .
Așa cum concentrația în carcase este aceeași, atunci și evaporarea umedității va fi aceeași
⁄ și ⁄ .
Cifra canalelor paralele în pac etele incălzitoare
.
Numărul plăcilor în incălzitoare
Verificăm pierderii presiunii în primul încălzitor la cea mai mare viteză.
Criteriul Ranolds
.
Coeficientul de rezistență
√ .
Coeficienții de rezistență locală la coturi se poate utiliza atunci pierderea presiunii
(
)
⁄
Așa pierdere a presiunii este acceptatbilă.
2. Întrebări de verificare
1. Să se determine performanța, condumul de vapori și apă la instalația cu vapori, care lucrează
după sc ema IV.15, la condensarea laptelui cu za ăr, dacă și .
2. Să se determine performanța și verificăm dimensiunile principale a instalației cu vapori, care
lucrează după schema IV.9, la condensare degresată și .
3. Să se determine performanța și consumul specific al vaporilor și al apei la condensarea ser în
instalare, care lucrează după sc ema IV.17 de la pînă la .
4. Să se determine performanța, consumului de vapori, apă și verificăm principalele mărimi de
instalare, care lucrează după sc ema IV.18, dacă laptele condensat cu za ăr și
.
5. Să se determine mărimile de bază a instalării generatorului cu vapori la generarea de vapori
⁄ , care lucrează după sc ema IV.1 , dacă laptele s-a condensat cu za ăr de la
pînă la .
6. Să se determine cifra plăcii și concentracția finală a condensării laptelui fără lapte, dacă
performanța instalării pentru evaporarea umedității ⁄ . Instalarea plăcilor. Distanța
dintre plăci . Mărimea plăăcii ; .
