Вакуммно-выпарной аппарат -чертеж

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Задание

Введение

1. Описание и основы технологического процесса, для разрабатываемого аппарата. Обоснование выбора аппарата. Литературный обзор

2. Требование, предъявляемые к разрабатываемому аппарату

3.Описание конструкции аппарата, выбор материалов для его изготовления

4.Расчет аппарата

5.Мероприятия, предусмотренные по охране труда

6.Технико-экономическая оценка

Литература

Введение

В настоящее время аппаратурное оформление пищевых производств достигло значительного технического совершенства на базе последних научных исследований, общего технического прогресса и автоматизации производственных процессов, особенно широко стали использоваться в пищевой технологии достижения физики.

Техника высоких давлений, вакуума, глубокого охлаждения, ультразвука, мембранного разделения заняла место в пищевой промышленности. Эти задачи успешно решаются на основании данных науки процессы и аппараты пищевых производств.

Процессы пищевой технологии представляют соединение гидродинамических, тепловых, массообменных, биохимических и механических процессов.

В данной работе проводится расчет вакуумного выпарного аппарата для выпаривания бульона.

Целесообразно построенный аппарат должен удовлетворять эксплуатационным, конструктивным, эстетическим требованиям и требованиям техники безопасности.

В настоящее время при конструировании аппаратов для достижения оптимальных показателей ведутся работы по снижению энергоемкости и увеличению интенсивности процессов, проходящих в аппаратах, по снижению материалоёмкости при производстве аппаратов, а также уменьшению габаритных размеров.

Описание и теоретические основы процесса выпаривания. обоснование выбора аппарата. литературный обзор

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим или первичным.

Первичным служит либо пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин.

Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Тепло необходимое для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых производствах концентрирование растворов осуществляют при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления, связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.

Выпаривание под вакуумом имеет определённые преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, что теплота испарения раствора несколько возрастает с понижением: давления и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды).

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях). В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривания под вакуумом можно использовать греющий агент более низких paбочих параметров (температура и давление. Вследствие этого выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрирования высококипящих растворов, например растворов щелочей, а также для концентрирования растворов с использованием теплоносителя (пара) для продуктов с невысокими теплофизическими свойствами.

Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания.

Вторичный пар, отбираемый из аппарата, называют экстрапаром. Отбор экстрапара при выпаривании под избыточным давлением позволяет лучше использовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание под избыточным давлением связанно с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие агенты с более высокой температурой.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т.е. создать, необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. Следовательно, в многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия первичного пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

Экономия первичного пара (и соответственно топлива) может быть достигнута также в однокорпусных выпарных установках с тепловым насосом. В таких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощью теплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат для выпаривания раствора.

Концентрация раствора в выпарном аппарате периодического действия приближается к конечной лишь в конце периода процесса. Поэтому средний коэффициент теплопередачи здесь может быть несколько выше, чем в непрерывно действующем аппарате, где концентрация раствора ближе к конечной в течение всего процесса выпаривания.

Современные выпарные установки имеют очень большие поверхности нагрева (иногда превышающие 2000 м2 в каждом корпусе) и являются крупными потребителями тепла.

В промышленности наиболее часто применяют вертикальные выпарные аппараты. Их достоинства: компактность, естественная циркуляция (благодаря наличию циркуляционной трубы), значительная кратность циркуляции, малая занимаемая площадь, большое паровое пространство,

Требования, предъявляемые к выпарным аппаратам

Целесообразно построенный аппарат должен удовлетворять эксплуатационным, конструктивным, эстетическим, экономическим требованиям и требованиям техники безопасности.

2.1Эксплуатационные требования

Соответствие аппарата целевому назначению. Целевое назначение аппарата заключается в создании им условий, оптимальных для проведения процесса.

2.2Высокая интенсивность работы аппарата.

Интенсификация может быть достигнута, например, путем замены периодических процессов непрерывными: при этом ликвидируются затраты времени на вспомогательные операции, становится возможной автоматизация управления. Также можно увеличить площадь теплообмена путем увеличения трубок и т.д.

2.3Устойчивость материала аппарата против коррозии. Материал, из которого построен аппарат, должен быть устойчивым при воздействии на него обрабатываемых сред. В свою очередь, продукты взаимодействия среды и материала не должны обладать вредными свойствами в том случае, если продукт используется для питания.

2.4Малый расход энергии. Энергоемкость аппарата характеризуется расходом энергии на единицу перерабатываемого сырья или выпускаемой продукции.

2.5Доступность для осмотра, чистки и ремонта. Для правильной эксплуатации аппарата его подвергают систематическим осмотрам, чистке и текущему ремонту. Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность производить эти операции без длительных остановок.

2.6Надежность аппарата обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью. Надежность и долговечность — показатели, имеющие большое значение и определяющие целесообразность устройства аппарата.

2.7Требования техники безопасности. Эргономика

Для удобства обслуживания аппарата и наблюдения за процессом предусмотрена лестничная площадка.

Для удобства обслуживания управление аппаратом должно производится из одного пункта, где установлен пульт управления.

Также должны быть обеспечены высокие санитарно-гигиенические условия, предотвращающие возможность инфицирования продукции или загрязнения ее продуктами воздействия среды и материала, из которого построен аппарат.

2.8Конструктивные и эстетические требования

К этой группе относятся стандартность и заменяемость деталей аппарата; наименьшая трудоемкость при сборке; удобство транспортирования, разборки и ремонта; минимальная масса как всего аппарата, так и его отдельных частей.

Рассмотрим требования, предъявляемые к массе аппарата. При конструировании аппаратов цилиндрической формы следует выбирать такое отношение высоты к диаметру. Расход металла может быть уменьшен также при замене плоских крышек выпуклыми, клепаные конструкции заменяют сварным.

Аппарат должен иметь по возможности приятную для взгляда форму и окраску.

2.9Экономические требования

При проектировании аппарата необходимо стремиться к тому, чтобы процесс, протекающий в нем, осуществлялся в оптимальном варианте. Задача оптимизации заключается в том, чтобы выбрать такой вариант, при котором величина, характеризующая работу аппарата (критерий оптимальности), имела оптимальное значение. В качестве критерия оптимальности выбирается стоимость продукции.