Упрощенный расчет выпарки и расход пара на выпарку

Задача и исходные данные. Рассчитаем, сколько килограммов воды выпаривается в каждом из корпусов выпарки на 100 кг свеклы. Такой расчет имеет большое значение, так как он позволяет определить расход пара на выпарку и, кроме того, можно затем подсчитать количество тепла, передаваемое в каждом корпусе через поверхность нагрева, и определить величину необходимых поверхностей нагрева и размеры корпусов.
Рассчитаем пятикратную выпарку как наиболее простую, хотя далеко еще не наилучшую. Она применяется в том случае, когда на диффузии работают с большой откачкой сока (США), например 140% к массе свеклы, причем па 100 кг свеклы приходится выпаривать W=120 кг воды. Примем для этого случая следующую систему использования паров выпарки (табл. 23).

Итак, Е1 = 7,0; Е2 = 9,5 и Е3 = 21,0. Значительная часть расхода пара по заводу (17,0 кг) не зависит от выпарки: для уваривания сиропа в вакуум-аппаратах применяется отработавший (ретурный) пар.
Расчет. Обозначим количество воды, выпариваемой в V корпусе выпарки на 100 кг свеклы, через х кг. В качестве основы всех расчетов примем, что 1 кг греющего пара выпаривает 1 кг воды; это для практических целей достаточно близко к действительности.
Очевидно, чтобы выпарить в V корпусе х кг воды, нужно направить туда из IV корпуса х кг пара, т. е. в IV корпусе выпаривается также W4 = х кг воды. Чтобы в IV корпусе выпарить х кг воды, нужно из III корпуса направить туда х кг сокового греющего пара. Однако в III корпусе выпарки (см. рис. 135) выпариваются не только эти х кг воды, которые в виде пара направляются в IV корпус; соковый пар III корпуса идет еще, как экстрапар, в количестве Е3 - 21,0 кг для обогрева некоторых станций, сахарного завода. Следовательно, в III корпусе выпаривается

Поэтому из II корпуса нужно (х + 21) кг сокового пара направить для обогрева III корпуса; кроме того, из II корпуса берется Е2 = 9,5 кг экстрапара. Следовательно, всего во II корпусе будет выпариваться

Так же точно найдем, что в I корпусе должно выпариваться

Очевидно, сумма воды, выпаренной во всех корпусах выпарки, равна

или

отсюда x = 6,2 кг.
Зная х, найдем

Расчет выпарки удобно располагать так:

Раcход пара на выпарку. В предыдущем примерном расчете найдено, что в I корпусе выпаривается 43,7 кг воды. Следовательно, для обогрева этого корпуса затрачивается на 100 кг свеклы также D = 43,7 кг пара (ретурного и редуцированного).
Следует заметить, что этот, все же довольно значительный расход пара требуется в основном совсем не для выпаривания воды, а для обеспечения паром почти всех станций сахарного завода: выпарка является «тепловым сердцем» сахарного завода, посылающим пар по всему заводу. Как уже указывалось, если из какого-нибудь корпуса выпарки взят 1 кг сокового пара, то ему соответствует затрата также 1 кг свежего пара (ретурного или редуцированного), но при этом, как бы бесплатно, в нескольких корпусах выпарки выпаривается несколько килограммов воды.
Итак, если мы берем из разных корпусов выпарки (Е1 + Е2 + Е3) кг экстрапаров, то это соответствует затрате такого же количества свежего пара. Кроме того, в V корпусе выпаривается W5 кг воды, которая в виде пара уходит на конденсатор. Этот пар аналогичен экстрапарам, только он является бесполезно расходуемым экстрапаром, так как лишь нагревает холодную воду конденсатора до 40-45° С, чего совсем не требуется для производства. Уходящим па конденсатор W5 кг пара, очевидно, также соответствует затрата W5 кг свежего пара.
Следовательно, суммарный расход пара на выпарку должен быть равен

т. е. сумме экстрапаров плюс количество воды, выпаренной в V корпусе выпарки (или количество пара, ушедшее на конденсатор).
В самом деле, для предыдущего числового примера найдем

т. е. как раз та же величина, какую мы вычислили иным путем но здесь гораздо яснее расшифровано, от каких причин зависит расход пара на выпарку, для каких целей требуется этот расход. Очевидно, расход пара для обогрева станций, т. е.

все равно неизбежен в виде ли сокового или в виде свежего пара.
Следовательно, дополнительным расходом пара для самой выпарки является лишь W5 = 6,2 кг. Это вредный расход пара и теплоты — этот пар без пользы уходит на конденсатор.