Курсовая работа: Проект двохкорпусної випарної установки для концентрування яблучного соку

1) мати малу об'ємну вагу, що характеризує таку позитивну якість, як пористість;

2) відзначатися малою гігроскопічністю,

3) зберігати свої якості під дією різних температур до граничної для вибраного виду ізоляції, тобто бути температуростійкою;

4) бути термостійкою, тобто витримувати температурні коливання без порушення структури;

5) відзначатися механічною міцністю і протистояти хімічним діям;

6) бути пластичною, не давати тріщин і усадок при розширенні апарата або трубопроводу;

7) бути безпечною відносно пожежі, довговічною і дешевою.

Конструктивне виконання ізоляції

Ізоляцію застосовують у вигляді:

1) пластичної маси – мастики, виготовленої з порошкоподібних матеріалів при замішуванні їх водою і нанесенні шарами на стінку апарата або трубопроводу. Позитивна якість такої ізоляції – незалежність від форми. Недоліком її є те, що предмет, який ізолюємо, треба попередньо нагрівати;

2) формованих деталей певної форми, прикріплюваних за допомогою цементуючої маси до ізольовуваного предмета. Перевагою такої ізоляції є: фабричне виготовлення, можливість монтажу на холодних предметах і можливість повторного використання;

3) джгутів, рукавів, циновок з волокнистих речовин. Переваги: її легко видаляти, можна повторно використовувати, монтувати в холодному стані апарата; недоліки – висока вартість.

4) засипок і набивок. Переваги: можливість монтувати в холодному стані. Недоліки: важко ремонтувати, потрібний каркас.

За допустимою температурою ізоляцію можна класифікувати на: 1) низькотемпературну, що допускає температуру не вище 100 – 150° С; 2) середньо температурну – в межах 150–450° С; 3) високотемпературну, що допускає температуру понад 450° С.

Якщо ізоляція має високу якість, але є низькотемпературною, то застосовують двошарову ізоляцію: на голу металеву стінку накладають високотемпературну ізоляцію, а потім – шар низькотемпературної ізоляції з малим коефіцієнтом теплопровідності.

У випарних установках здебільшого застосовують мастичну ізоляцію, яка замішується водою. На стінку апарата спочатку накладають сітку, щоб ізоляційна маса краще трималася, а потім шар мастики відповідної товщини, причому апарат повинен бути теплим. Після повільного просушування ізоляцію обшивають мішковиною і фарбують олійною фарбою.

Регулювання роботи випарної установки

Багатокорпусна випарна установка являє собою багаточленний агрегат, робота окремих ланок якого взаємозв'язана і повинна бути узгоджена. Завданням регулювання є підтримання стабільного режиму випарювання за допомогою зовнішньої дії на регулювальні органи апарата при неминучих невеликих коливаннях у роботі заводу або цеху.

Регулювання можна здійснювати або вручну, коли всі операції по підтриманню режиму роботи випарної установки виконуються ручним способом, або автоматично, незалежно від участі людини, за допомогою відповідної системи приладів.

При ручному регулюванні апаратник повинен стежити за оптимальним рівнем розчину в апаратах і встановленим температурним режимом в окремих корпусах, за концентрацією упареного розчину, підтримуючи задану продуктивність випарної станції. Для регулювання роботи в розпорядженні апаратника є такі вентилі: вентиль пари, що нагріває перший корпус, вентиль, який сполучає паровий простір останнього корпуса з конденсатором, вентилі для розчину при всіх апаратах і вентиль, що регулює подавання води на конденсатор. При порівняно великій кількості регулювальних органів апаратник повинен бути дуже уважним, уміти налагодити роботу багатокорпусної випарної установки на певний режим і підтримувати його при неминучих коливаннях у роботі заводу або цеху.

Так, наприклад, коли поверхня нагрівання апаратів ще не покрита відкладеннями і коефіцієнт теплопередачі нормальний, можна працювати з меншою загальною корисною різницею температур; цього досягають прикриваючи або паровий вентиль першого корпуса, або вентиль, який сполучає паровий простір останнього корпуса з конденсатором. У міру відкладання накипу на поверхні нагрівання апаратів ці вентилі відкриваються дедалі більше; це дає змогу збільшити в певних межах загальну корисну різницю температур і, таким чином, компенсувати зниження коефіцієнта теплопередачі. Подавання слабкого розчину і відведення концентрованого регулюють відповідними вентилями, так само як і перепуск розчину з одного корпуса в дальший для підтримання оптимального рівня, що дуже впливає на ефективність роботи випарного апарата з природною циркуляцією.

Проте вручну важко здійснити досконале регулювання роботи випарної установки, тому в багатьох випадках доцільно застосовувати автоматичне регулювання. Автоматизація випарної установки дає змогу ефективніше здійснювати процес випарювання, забезпечити належну якість продукту і полегшити умови праці. Схеми регулювання можуть бути різні – з електричними, гідравлічними або пневматичними регулювальними пристроями, причому параметри регулювання також можуть бути різними. При випарюванні автоматичному регулюванню підлягають: кількість пари, що надходить у перший корпус залежно від інтенсивності подавання туди розчину, рівень розчину в окремих корпусах для підтримання встановленого оптимального рівня, температура парового простору, розрідження в останньому корпусі і концентрація упареного розчину.

На основі викладеного складають принципову схему регулювання і вибирають прилади, які можуть забезпечити її здійснення.

Щоб правильно вибрати межі регулювання, треба мати динамічні характеристики роботи кожного випарного апарата у вигляді кривих зміни основних показників роботи у функції часу; доцільно також мати характеристику зниження коефіцієнта теплопередачі кожного апарата за період між зупинками на очищання поверхні нагрівання. Такі криві можна визначити експериментально – вони дають можливість надійно забезпечити регулювання роботи установки за рахунок правильнішого вибору діапазону коливань регульованих величин.

Описання проектованого апарата

У літературі описано багато конструкцій апаратів, що застосовувались раніше і застосовуються тепер у хімічній та цукровій промисловості.

Якщо простежити за їх розвитком, то можна помітити таку послідовність: при малих масштабах виробництва спочатку з'явилися апарати з паровою оболонкою, потім на зміну їм прийшли змійовикові і горизонтальні трубчасті апарати, де кипіння відбувається у великій місткості зовні кип'ятильних трубок. У міру вдосконалення техніки з'явилися більш компактні конструкції вертикальних апаратів з природною циркуляцією рідини всередині кип'ятильних трубок, плівкові апарати, в яких відбувається виповзання рідинної плівки, вертикальні апарати з виносною поверхнею нагрівання, в яких добре сепарується пара, апарати з штучною циркуляцією, в яких у певних умовах можна інтенсифікувати тепловіддачу, роторні апарати, де кипіння розчину відбувається в тонкій плівці, апарати з заглибними пальниками.

Серед кожної групи апаратів є й деякі відмінності.

Проте слід зауважити, що така велика кількість конструкцій була зумовлена не стільки вимогами та особливостями техніки випарювання, скільки міркуваннями рекламного і патентного характеру. У зв'язку з цим слід підкреслити, що в СРСР, де в умовах планового соціалістичного господарства проводиться типізація і стандартизація устаткування, число типових конструкцій зведене до мінімуму. Але оскільки на заводах збереглися ще не стандартизовані апарати, нижче буде описано найбільш поширені конструкції.