Точный расчет выпарных установок довольно сложен, поэтому, приняв ряд допущений, рассмотрим на конкретном примере его упрощенный вариант. Для наглядного примера можно взглянуть на схему этой выпарной установки.

 

В расчете принимаем следующее:

 

Производительность установки по томатам 8300 кг/ч; содержание сухих веществ в томатной массе на входе в первый корпус 5%, на входе во второй корпус 10%, в готовом продукте 30%; разрежение в первом корпусе 48 кПа, во втором корпусе 93,3 кПа; давление греющего пара 0,147 МПа; температура томатной пульпы 73°С.

 

1. Количество влаги, выпаренной в первом корпусе (в кг/ч),

W₁=G(1-n/m₁) =8300(1-5/10) =4150 кг/ч,

где G - масса пульпы, поступающей на уваривание, кг/ч; n - начальное содержание сухих веществ, %; m₁ - содержание сухих веществ в томатной массе на выходе из первого корпуса, %.

2. Количество продукта, поступающего на уваривание во второй корпус,

G₁=G-W₁=8300-4150=4150 кг/ч.

3. Количество влаги, выпаренной во втором корпусе,

W₂=G₁(1-m₁/m₂)=4150(1-10/30)=2766,67 кг/ч.,

где m₂— конечное содержание сухих веществ в продукте, %.

4. Выход готового продукта

G₂=G₁-W₂=4150-2766,67=1383,33 кг/ч.

5. Расход теплоты на нагрев продукта в первом корпусе

Q₁=G_c(t_к-t_н)=8300•4,02(83-73) =334000 кДж/ч,

где с - удельная теплоемкость пульпы: с=4,02 кДж/(кг*К); t_к - конечная температура нагрева продукта в первом корпусе. При остаточном давлении 0,0533 МПа она равна 82,37°С. Так как температурная депрессия составляет около 0,6°С, принимаем конечную температуру продукта равной 83°С

6. Расход теплоты на испарение влаги в первом корпусе

Q₂=W₁r₁=4150•2305=9565750 кДж/ч,

где r₁— удельная теплота парообразования. При остаточном давлении 0,0533 МПа она составляет 2305 кДж/кг.

7. Расход теплоты на компенсацию теплопотерь в первом корпусе принимаем равным 1 % суммы первых двух статей затрат теплоты, т. е.

Q₃=0,01(334000+9565750)=98997,5 кДж/ч.

8. Общий расход теплоты в первом корпусе

Q_общ=Q₁+Q₂+Q₃=334000+9565750+98997,5=9998747,5 кДж/ч.

9. Расход теплоты на нагрев продукта во втором корпусе

Q'₁ = G₁c₁ (t'_к-t'_н)=4150-3,91•(44-83)=-632833,5 кДж/ч,

где с1 — удельная теплоемкость продукта при содержании сухих веществ 10%;
с1=3,91 кДж/(кг*К); t'к — конечная температура продукта, равная 44°С, так как при остаточном давлении 0,00815 МПа она составляет 41,2°С, а температурная депрессия равна 2,8°С.

10. Расход теплоты на испарение влаги во втором корпусе

Q'₂=W₂•r₂

При r₂=2405 кДж/кг Q₂=2766,67•2405=6653841,3 кДж/ч.

11. Потери теплоты во втором корпусе

Q₃=0,01-(Q₁+Q₂)=0,01•(-632833,5+6653841,3)=60210.08 кДж/ч.

12. Общий расход теплоты во втором корпусе

Q_общ=-632833,5+6653841,3+60210,08=6081217,8 кДж/ч.

13. Расход вторичного пара первого корпуса на компенсацию общих затрат теплоты во втором корпусе

D₂=Q_общ/r'_п=6081217,8/2305= 2638,27 кг,

что меньше количества влаги, выпаренной в первом корпусе. Следовательно, вторичного пара первого корпуса достаточно.

14. Расход свежего пара в первом корпусе

D₁=Q_общ/r_п=9998747,5/2226,96=4489,864 кг.

15. Удельный расход свежего пара

D_уд=D₁/(W₁+W₂)=4489,864/(4150+2766,67)=0,649 кг/кг,

что вполне удовлетворительно для нашего расчета выпарной установки