Украинская доска объявлений
Регистрация
Литература
Форум
 
  Тендеры  
 
  Главная   Резюме   Вакансии   Сервис  
  Металлургии Топлива Космические Строительства Химические Машиностроительные Автомобилестроения  
  Энергетики
  Сахарные
  Масло-жировые и зерновые
  Мясо-молочные
  Спиртовых, ликеро водочных и других напитков
  Кондитерские и хлебобулочные
  Другие пищевые

Литература в категории Сахарные

-



 

 


Поиск
По книгам
По нормативной документации
По статьям

По автору
По названию

Реклама


Д О С У Г
11.03.2011  ОТКРОВЕННОСТЬ Ну - вот и всё… Я сделал всё, что мог… Теперь – один лишь Бог тебе судья… И этим Богом мог бы быть и >>>
11.03.2011               СТРАННЫЙ  СОН БУРАНА «Бежать по радуге» - так радостн >>>
31.08.2010 ДЕНЬ ШАХТЕРА   В последний, летний выходной Осиротеет вдруг забой, Вмиг потускнеет блеск лопат: - Сегодня праздник у ребят! Сегодня к ним п >>>

Авторизация
 
Логин: 
Пароль: 
Регистрация

.
ООО "УМАР"
Реконструкция
 завода, цеха,
 оборудования
 
Усовершенствование схемы
  
Основное направление
ТЕПЛОТЕХНИКА
 УМАР Киев
Изготовленние
(возможно по нашим чертежам на
Вашем заводе)
Поставка
Монтаж
Шеф-надзор
Автоматизация
Наладкка
Обучение персонала
 
УМАР
Теплообменники
скоростного типа
Подогреватели
скоростного типа
Выпарные аппараты
Вакуум-аппараты
Сушки
Вакуум-
конденсационная
установка
Градирня
Другое теплообменное оборудование
Фильтрация
Мешалки, сборники
______________
г. Киев
пр. В.Порика 11В, к.40
(044) 361 77 31
(067) 502 84 45
(050) 507 23 75
ttacomplex@gmail.com
_____________
Год основания фирмы
1993 г.
 

_____________

Баннерный обмен ABN


Интернет реклама

___


Баннер



Интернет реклама

 


_______________

 



Интернет реклама


Подогреватели сахарных соков наклонной компоновки – расчет и практический опыт внедрения
 
 
Т  17.08      19.06.2010
  
Известны различные варианты компоновки паровых подогревателей сахарных соков в пространстве: горизонтальная, вертикальная, наклонная, причем последний вариант компоновки на сахарных заводах ранее не применялся.  Основная цель настоящей работы – определить закономерности гидродинамики и теплообмена при конденсации пара на наклонной поверхности и оценить целесообразность ее применения.
 
  Комплексная научно-исследовательская работа с целью определения возможности интенсификации теплообмена на наклонном трубном пучке выполнена на кафедре промышленной теплоэнергетики НУПТ (Украина, г. Киев). Созданный для этих условий экспериментальный стенд показан на рис. 1, который давал возможность реализовать различные варианты теплообмена при конденсации на длинных трубах (l/d больше или равно 150) в кожухе секционного подогревателя: подача пара сверху, снизу и с двух сторон кожуха.
 Варианты с противоточным движением пара и конденсата в работе не рассматриваются в связи с отрицательными результатами измерений.
 
 
Рис. 1. Экспериментальный стенд для исследования теплообмена на наклонной одиночной трубе.

  Необходимость этих исследований вызвана проблемами, возникающими при эксплуатации секционных подогревателей, а также тем, что с одной стороны, при проектировании подогревателей диаметр кожуха должен быть минимальным (снижение массы), а с другой стороны, площадь сечения для прохода пара не должна вызывать дросселирования, уноса конденсата и ухудшения параметров теплообмена. Распределение пара в межтрубном пространстве следует организовать таким образом, чтобы избежать застойных зон, надежно отвести конденсат, неконденсирующиеся газы и обеспечить необходимую относительную скорость пара (интенсификация теплообмена).
 
На рис. 2 показана пленочная конденсация на наклонной трубе, в верхней части имеем тонкую пленку конденсата, в нижней части – подтрубный слой (ручей), здесь появляется гравитационная составляющая, направляющая поток конденсата к основанию трубы.
 
 
Рис. 2. Схема пленочной конденсации на наклонной трубе: 1 – рабочая жидкость; 2 – стенка трубы; 3 – ручей стекающего конденсата.

Из баланса сил, действующих на единичную поверхность пленки, где силы трения уравновешиваются поверхностным натяжением, а также силами тяжести, определяется скорость торможения, соответствующая 1-му критерию устойчивости газожидкостной системы (термин С. Кутателадзе):
          (1)
где:
– коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;
– плотность конденсата, кг/м3;
– ускорение свободного падения, м/с2;
– угол наклона;
– коэффициент трения;
– плотность пара, кг/м3.
 
  Для условий конденсации в кожухе секционного подогревателя расчетная скорость торможения «пар-конденсат» составляет около 8,0 м/с.
Капельный унос с наклонной поверхности зависит от устойчивости пленки, зависящей от физических параметров потока и скорости паровой фазы. Скорость пара, соответствующая началу разрушению пленки, называется критической. Кинетическая энергия потока пара расходуется на ускорение частицы и с учетом наклона трубы можно вывести уравнение равновесия и соответственно критическую скорость, соответствующую 2-му критерию устойчивости:
 
               (2)
 
  При скорости пара, равной или большей скорости витания, потоком пара будут уноситься капли, диаметр которых меньше dвит, соответственно более крупные капли будут выпадать из потока. По мере увеличения скорости пара возрастает механизм дробления жидкости струями пара, увеличивается размер и количество капель, растет величина уноса.
 
  В выполненном исследовании установлено влияние угла наклона теплообменной трубы, а также скорости и направления движения пара на формирование "ручья", т.е. подтрубного слоя конденсата. Закономерности гидродинамики определяют параметры теплообмена, изучение природы этих процессов вызвано требованиями производства и необходимостью принятия наиболее выгодных технических решений.
Коэффициент теплоотдачи при конденсации на наклонной стенке
    (3)
откуда следует, что наклон трубы в условиях (wп = 0, глухой грев) не приводит к интенсификации теплообмена, наоборот, в сравнении с горизонтальной трубой имеем небольшое снижение коэффициента теплоотдачи. Поправка на влияние угла наклона составляет:
  Параметры теплообмена на слабонаклонных трубах целесообразно сравнивать с данными, полученными для горизонтальных поверхностей при продольном движении пара, этот материал освещен в работах В. Нуссельта, В. Исаченко, Д. Лабунцова, Г. Костенко и др. [1, 2].
Другим фактором, влияющим на теплоотдачу в теплообменных трубах горизонтального трубного пучка, является влияние рядности. Конденсат, стекающий с верхних труб на нижерасположенные увеличивает толщину пленки и снижение теплообмена может составлять: 0,5 – для коридорного пучка; 0,6 – для шахматного пучка; 0,1 – для системы Жинабо. По данным ЦКТИ [4]:
где n – количество рядов. При n=2÷10 поправочный коэффициент составит соответственно 0,84÷0,56.
 
На теплоотдачу при конденсации на пучке горизонтальных теплообменных труб заливание нижних рядов резко уменьшает параметры теплообмена и данный способ компоновки имеет определенные недостатки.

При наклоне теплообменной трубы изменяется гидродинамика стекающей пленки, а именно: образуется небольшой подтрубный слой (ручей) и транспортировка основной массы конденсата производится вдоль нижней части трубы. Согласно визуальным наблюдениям максимальный размер сечения ручья составляет около 10 мм (ширина) и 3÷5 мм (высота) при диаметре трубы 33 мм, т.е. ширина ручья составляет около 10% от периметра. Соотношение сил тяжести в потоке, поверхностного натяжения, теплофизических свойств конденсата таково, что подтрубный слой удерживается под поверхностью трубы и стекает с большой скоростью к ее основанию (нижнему торцу). Организация отвода конденсата описанным способом значительно улучшает условия гидродинамики и теплообмена, поскольку нижерасположенные трубы практически не заливаются конденсатом, а коэффициент теплоотдачи при конденсации приближается к теоретическому значению.
Согласно результатам испытаний на экспериментальном стенде рекомендованы следующие способы подачи пара при использовании наклонных труб:
1) с двух сторон кожуха;
2) сверху вниз (глухой грев);
3) сверху вниз (с протяжкой пара).
Из рис. 3 следует, что наиболее рациональными являются режимы 2 и 3, здесь имеем интенсификацию теплообмена по сравнению с горизонтальной трубой в размере свыше 10%.
 
Рис. 3. Влияние способа подачи пара на теплообмен при конденсации пара на наклонной трубе: 1 – подача с двух сторон; 2 – подача пара с протяжкой; 3 – подача пара сверху, глухой грев.

Гораздо хуже показатели теплообмена в режиме 1, поскольку наблюдается торможение стекающей пленки паром, который поступает из нижнего патрубка и имеет достаточную скорость. Особенностью теплообмена в узких каналах ограниченного пространства секционных подогревателей является наличие значительной входной скорости пара, которая даже при подаче с двух сторон составляет 4,0÷9,0 м/с, при подаче сверху (с одной стороны) – почти в 2 раза больше, а при работе с протяжкой пара достигает свыше 22,0 м/с.
Влияние скорости пара на интенсификацию теплообмена показано на рис. 4.
 
 
Рис. 4. Влияние скорости пара на теплообмен при конденсации: 1 – формула Бермана; 2 – формула С. Копьева; 3 – формула Стабникова; 4 – данные эксперимента.

В общем виде комплекс параметров, влияющих на теплообмен при конденсации на наклонных пучках, можно свести в формулу:
где
  – коэффициент теплоотдачи при конденсации на горизонтальной трубе, Вт/м2·К; 
 к1 – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона; 
 к2 – коэффициент, учитывающий влияние рядности; 
 к3 – коэффициент, учитывающий влияние скорости пара; 
 к4– коэффициент, учитывающий загазованность пара.
 При угле наклона меньше или равно 20 к1 =0,985, т.е влияние незначительно, а величину к2 можно принимать равной 1, поскольку заливание нижних труб отсутствует. Для условий эксперимента влияние скорости пара существенно и согласно рис. 4 его можно принять к3=1,1, а загазованность пара при концентрации 3÷5% (условия сахарного завода) и скорости пара более 8,0 м/с можно оценить коэффициентом к4=0,9÷0,95. Таким образом, при конденсации на наклонном пучке труб при угле наклона 100 получаем:
 
т.е. параметры теплообмена на наклонном пучке труб в секционном подогревателе практически соответствуют теплообмену при конденсации на одиночной горизонтальной трубе. Учитывая, что на горизонтальном пучке труб имеет место существенное снижение теплообмена на 40÷60% вследствие заливания нижних труб, эффективность предлагаемого способа наклонной компоновки подогревателя очевидна.
  Если осуществлять интенсификацию теплообмена как со стороны пара, так и со стороны нагреваемой жидкости, то возникает возможность определить максимальные значения коэффициента теплопередачи. Для условий нагрева воды в теплообменной трубе d=33/30 мм, материал – сталь 0Х18Н9Т при скорости воды 4,0 м/с величина к достигала значений 4800÷5000 Вт/м2·К, рис. 5.
 
Рис. 5. Зависимость коэффициента теплопередачи от скорости движения воды в трубах и угла наклона трубного пучка. Подача пара сверху вниз.
 
Теплообмен происходил в наклонной (100) трубе, обогрев – движущимся паром при спутном движении пара и конденсата. Реализация предлагаемых режимов работы позволит значительно уменьшить поверхность нагрева и предотвратить появление накипеобразования.
На рис. 6 показан вариант горизонтальной компоновки подогревателей диффузионного сока на утфельном паре на сахарном заводе Жнин (Польша).
 
Рис. 6. Компоновка спаренных подогревателей на сахарном заводе Жнин (Польша).

В данном случае, сок прокачивается последовательно через два подогревателя с горизонтальной компоновкой, обогрев путем параллельного подключения к трубопроводу утфельного пара. Недогрев сока до температуры пара составил около 2 0С при количестве ходов 8, а коэффициент теплопередачи свыше 3000 Вт/м2·К.
Секционный подогреватель наклонной компоновки успешно эксплуатируется на Городейском сахзаводе (Беларусь) для подогрева сырцовой клеровки вместо обогрева открытым ретурным паром, рис. 7. В результате устранен контакт сахарного раствора с паром, местный перегрев и смешение клеровки с конденсатом, температура раствора поддерживается автоматически.
Рис. 7. Секционный подогреватель наклонной компоновки.

Секционный подогреватель большой единичной мощности А=8000 т/сут для нагрева диффузионного сока утфельным паром установлен в 2004 году на Слуцком сахарном комбинате (Беларусь), рис. 8.
 
Рис. 8. Секционный подогреватель на утфельном паре А=8000 т/сут, Слуцкий сахарный комбинат (Беларусь).


Таблица 1.
Техническая характеристика секционного подогревателя.
 Мощность завода............8000 т/сут
 Расход диффузионного сока....400 т/ч
 Поверхность теплообмена.......265 м2
 Компоновка ................наклонная
 Разрежение...............–0,9 кг/см2
 Температура утфельного пара....46 0С
Температура диффузионного сока:
 Вход...........................25 0С
 Выход..........................45 0С
Гидравлическое сопротивление
 по соковому пространству....0,15 МПа
Недогрев диффузионного сока
 до температуры конденсации пара..1÷20С
 Габариты................7,0х2,5х1,6 м
 Масса..........................18 т

Секционный подогреватель установлен на крыше производственного корпуса, поэтому была предусмотрена надежная инсталляция, возможность дистанционного контроля и управления, площадки для осмотра и ремонта. Конденсат из паровой камеры направлялся в ящик гидрозатвора на отметке 2﷓го этажа и далее в последнюю секцию многосекционного сборника конденсата. Срок окупаемости расходов на внедрение составил менее 1 года в связи с высоким экономическим эффектом – более 100 тыс. дол. США.
Способ работы подогревателя типа ПСС (решофер) с наклонной компоновкой был применен для нагрева дефекованного сока вторичным паром 5-й ступени ВУ, рис. 9.

Рис. 9. Подогреватель дефекованного сока наклонной компоновки на базе решофера (ПСС).

Сок с температурой 500С после прогрессивной преддефекации нагревался в среднем на 15÷20 0С, что давало возможность получить дополнительный пароотбор из ВУ в количестве 4,0÷4,5%, уменьшить выход на конденсатор, повысить испарительную способность ВУ.
Из вышеизложенного следует, что наклонная компоновка теплообменных труб способствует существенной интенсификации теплообмена при конденсации, и является несложным мероприятием при практическом внедрении в условиях сахарного завода.

Выводы.
1. При нагреве жидкости в наклонном пучке теплообменных труб в длинных каналах рекомендуется организовать подвод пара:
1.1. Сверху кожуха при глухом греве.
1.2. Сверху кожуха при греве с протяжкой пара.
1.3. С двух сторон.
2. При применении наклонной компоновки за счет рациональной организации гидродинамики практически исключается заливание нижних труб пучка конденсатом, что значительно увеличивает теплоотдачу.
3. Увеличение скорости пара в трубном пространстве секционных подогревателей значительно интенсифицирует теплообмен и способствует лучшему отводу конденсата.
4. Комплексное внедрение мероприятий по интенсификации теплообмена в секционных подогревателях, в т.ч. наклонная компоновка, позволяет получить коэффициент теплопередачи свыше 4500÷5000 Вт/м2·К,
5. Наклонная компоновка подогревателей с паровым обогревом позволяет получить значительный производственный эффект и является несложной при практическом внедрении в условиях сахарного завода.

Литература.
1. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации, М., Энергия, 1977, 235 с.
2. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена, Новосибирск, 1970, 660 с.
3. Расчет и проектирование поверхностных подогревателей высокого и низкого давления, РТМ,24.271.23-74, М., Изд. ЦКТИ, 1975, 60 с.
4. Труды ЦКТИ, вып. 40, Л., 1977, 61 с.
5. Е.И. Андреев. Расчет тепло-массообмена в контактных аппаратах, Л., Энергоатомиздат, 1985, 190 с.
6. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств, М., Легпищепромиздат, 1983, 330 с.
7. Разладин Ю.С., Разладин С.Ю. Справочное пособие инженера-теплоэнергетика сахарного производства, Киев, Щек и Хорив, 2006, 408 с.

 
 
 Умар, г. Киев 044 361 77 31
 
Автор
Ю.С. Разладин,
С.Ю. Разладин,
Н.А. Прядко
 
 
 

Нет комментариев. Ваш будет первый.

Комментарии могут добавлять только зарегистрированные пользователи.
Зарегистрируйтесь или войдите под своим логином и паролем.
Регистрация

.....................

............

++

УМАР

..

Ukraine Industrial Banner Network

.....


Баннерный обмен ABN

  Авиастроения
  Кораблестроения
  ЖД транспорта
  Котлостроения и
турбостроения
  Отопления, ГВС
кондиционирования и
вентиляции
  
  Легкой
промышленности
  Другие непищевые
 


Статистика
по технологиям Сахарные

_____________________

________

________________

_____

Баннер

.....



Rambler's Top100
Copyright © 2010-2011 Технологии
Все права на материалы, находящиеся на сайте technique.com.ua охраняются в соответствии с законодательством Украины
Автоматизированное извлечение информации сайта запрещено.
При любом использовании материалов сайта, гиперссылка (hyperlink) на «technique.com.ua» обязательна.
Редакция проекта может не разделять мнение авторов и не несет ответственности за авторские материалы.