Многокорпусные выпарные установки (МВУ).

На современных предприятиях экономичность и интенсификация процессов выпаривания достигается применение многокорпусных (многоступенчатых) установок непрерывного действия. В МВУ греющий пар поступает только на обогрев I-го корпуса, последующие корпуса обогреваются вторичным паром предыдущих, что снижает потребление греющего пара.

Для кипения раствора в каждом корпусе необходимо обеспечить разность между температурами вторичного пара в предыдущем корпусе и кипящего раствора следующего за ним корпуса. Эта разность температур создается благодаря снижению давления в каждом последующем корпусе по сравнению с предыдущим.

Первые корпуса МВУ обычно работают при атмосферном и повышенном давлении, а последующие – под вакуумом. Ввиду низкого давления в последнем корпусе получающийся в нём вторичный пар (с низкой температурой) не используется как ТН, а конденсируется в барометрическом конденсаторе смешения (рис. 4-13). В результате конденсации за счет непосредственного контакта охлаждающей воды с паром образуется вакуум, который обеспечивает оптимальный режим работы МВУ.

Рис.4-13.Барометрический конденсатор:

1 – корпус; 2 – сегментные полки;

3 – газоотделитель; 4 – барометрическая труба;

5 – барометрический ящик

Температура кипения раствора в МВУ понижается до I-го корпуса к последнему, и раствор при переходе из какого-либо корпуса в последующий за ним попадает в пространство, где давление и температура ниже, поэтому он охлаждается. Выделяется тепло и за счет него испаряется некоторое количество воды из растворителя без участия теплоты греющего пара. Это происходит во всех корпусах МВУ кроме I-го, и носит название самоиспарения раствора.

В МВУ многократное использование теплоты значительно снижает удельный расход греющего пара; расход пара на выпаривание 1 кг воды обратно пропорционален числу корпусов.

С увеличением числа корпусов возрастают температурные потери., уменьшается полезная разность температур между корпусами и, кроме того, повышается расход металла, начальные затраты ты на установку и амортизационные отчисления, расходы на текущие ремонты, усложняется эксплуатация. Наиболее часто применяют трех- и четырех-корпусные МВУ.

Схемы МВУ

По технологическим признакам различают следующие схемы промышленных ВУ непрерывного действия:

1) по числу ступеней – одноступенчатые и многоступенчатые (в одной ступени может быть несколько корпусов, соединенных параллельно);

2) по давлению вторичного пара в последней ступени – работающие под разряжением, под давлением, при ухудшенном вакууме;

3) в зависимости от технологии обработки раствора – одностадийные и многостадийные, где раствор может поступать на дополнительную обработку с возвратом на допаривание;

4) по подводу греющего пара – с подачей пара в первую ступень, с нуль-корпусов, где используется пар двух давлений;

5) по наличию отбора пара – на подогрев раствора или для отпуска пара на сторону;

6) по направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора – прямоточные, противоточные, с параллельным и смешанным питанием корпусов.

Наибольшее применение нашли ВУ с прямоточным питанием (рис 4-14). В которых греющий пар, вторичный пар и выпариваемый раствор проходят в одном направлении.

Рис.4-14.Схема с прямоточным питанием:

1 – подогреватель; 2 — 4 – корпуса; 5 – барометрический конденсатор

В такой установке предварительно подогретый в подогревателе 1 раствор переходит из одного корпуса в другой (2-4) благодаря разности давлений в корпусах. Из корпуса 4 вторичный пар направляется в барометрический конденсатор 5. За счет конденсации пара в ВУ создается необходимое разряжение. Выпаренный раствор отбирается из последнего корпуса 4. Достоинство – возможность перемещения упариваемого раствора без применения насосов, только за счет понижения давления от первого корпуса к последнему. Недостатки – повышенная вязкость раствора в последнем корпусе вследствие снижения температуры и повышения конденсации от I-го корпуса к последнему. В результате резко снижаются КТП в той же последовательности.

Рис.4-15.Схема с противоточным питанием

При схеме с противоточным питанием (рис 4-15) этот недостаток устраняется, так как раствор и вторичный пар движутся в противоположных направлениях и по мере концентрирования раствора от последнего корпуса к первому температура в корпусах повышается, вследствие этого вязкость раствора и КТП изменяются по корпусам значительно меньше, чем при прямотоке. Противоточными МВУ пользуются при упаривании растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации. Недостатки – увеличение расхода пара (на 10-15°) по сравнению с прямотоком и дополнительный расход электроэнергии на перекачку раствора из корпуса в корпус в направлении возрастающих давлений.

Рис.4-16.Схема с параллельным питанием

С параллельным питанием (рис. 4-16) применяются МВУ при выпаривании кристаллизующихся растворов и когда не требуется большого концентрирования раствора. Выпариваемый раствор поступает одновременно во все корпуса, греющий пар поступает в первый корпус, а вторичные пары – из корпуса в корпус. Упаренный раствор отбирается из каждого корпуса. Достоинство – простота схемы коммуникаций для подачи исходного и отбора упаренного раствора.

Рис.4-17.Схема смешанного тока

Схема смешанного тока (рис. 4-17) применима тогда, когда применятся схема противотока. Преимущество – уменьшение числа единицы перекачивающих насосов. Схема используется для упаривания растворов с повышенной вязкостью.

В промышленных МВУ аппараты часто соединяются коммуникациями так, что бы их можно было собирать в различные схемы. Таким образом, часть корпусов включается параллельно, другая часть – последовательно.

Расчет МВУ

А. Материальный баланс двухкорпусной установки:

где хК2 и (GH-W1-W2) – концентрация и количество упаренного раствора, уходящего из второго корпуса ВУ.

Материальный баланс для МВУ состоящий их n корпусов:

(4-12)

где хKn – концентрация раствора на выходе из n-го корпуса МВУ.

Общее количество выпариваемой во всех корпусах воды:

(4-13)

здесь хН и хК – концентрация исходного и упаренного растворов.

Общее количество выпаренной воды:

где — количество воды, выпариваемой в I-м, II-м, III-м и последнем корпусах, кг/с.

Концентрация раствора на выходе из I-го, III-го, … n-го корпуса МВУ:

(4-14)

Б. Тепловые расчеты.

Определение общей разности температур ΔtОБЩ ведется по (4-10)

Общая полезная разность температур в МВУ равна разности между температурой греющего пара I-го корпуса и температурой насыщения в конденсаторе за вычетом суммы температурных потерь ∑ΔtПОТ во всех корпусах:

где — сумма температурных потерь во всех корпусах.

При распределении ΔtПОЛ между отдельными корпусами применяют следующие:

а) ΔtПОЛ необходимо увеличить от I-го корпуса последнему, для ВА с естественной циркуляцией минимальная величина для каждого корпуса должна быть ΔtПОЛ=6-7К.

б) При расчете МВУ ее корпуса могут иметь одинаковые поверхности нагрева или минимальную поверхность нагрева, а также что бы суммарная поверхность нагрева всей МВУ была минимальной и одновременно поверхности нагрева всех ВА были одинаковы.

В случае расчета на равную площадь поверхности нагрева корпусов, т.е. F1=F2=F3=…=Fn, полезная разность температур между отдельными корпусами распределяется пропорционально отношениям тепловых нагрузок к КТП:

где Qi – тепловая нагрузка корпуса; Кi – КТП.

При расчете на минимальную общую поверхность нагрева полезная разность температур распределяется по корпусам пропорционально квадратным корням из отношений тепловых нагрузок к КТП, т.е.:

С точки зрения унификации оборудования, а также удобства монтажа и обслуживания, целесообразно ориентирование на МВУ с корпусами одинаковой греющей поверхности (F1=F2=…)

Количество греющего пара DПП, поступающего в корпус П, равно количеству воды WП-1, выпаренной в корпусе (п-1) за вычетом количества экстра-пара εП-1, отбираемого из корпуса (п-1):

.

Если МВУ работает без отбора экстра-пара:

Расход греющего пара, подаваемого в I-й корпус, равен качеству воды, выпаренной в этом корпусе:

Для любого n-го корпуса расход греющего пара DПП может быть определен по уравнению:

(4-15)

здесь – удельные энтальпии конденсата, греющего пара и вторичного пара, Дж/кг; — удельные теплоемкости поступающего уходящего растворов, Дж/(кгК); — концентрация уходящего раствора; — удельная теплота изменения концентрации раствора, Дж/кг твердого вещества; — потери теплоты в окружающею среду, Вт.

Все указанные величины и физические константы выбираются конкретно для n-го корпуса.

В. Выбор числа корпусов

Расход греющего пара снижается с увеличением числа корпусов ВУ, но растут температурные потери, а полезная разность температур в каждом корпусе уменьшается. Это вызывает увеличение поверхности нагрева и каждого корпуса и ограничивает возможное число корпусов.

Кроме этого:  Двери в Кропивницком Кировоград

Число корпусов , при котором полезная разность температур принимает минимальное (для ВА с естественной циркуляцией 5-7К) положительное значение , является предельным, т.е. увеличение числа корпусов ограничено необходимостью обеспечения каждого корпуса требуемой полезной разностью температур . Обычно для различных условий принимается от 2 до 6 корпусов, по наиболее часто эксплуатируются установки с 3-4 корпусами.

Рис.4-18.Определение оптимального числа корпусов многокорпусной выпарной установки:

1 – суммарные расходы; 2 – расходы на производство греющего пара; 3 – амортизационные расходы;

4 – затраты на обслуживание
Если представить экономические затраты на процесс выпаривания в виде трех основных характеристик стоимости теплоты, затрат на обслуживание и амортизацию расходов, то общие расходы на выпаривание в установках представить в виде графика (рис 4-18). С увеличением числа корпусов:

1) расход пара снижается;

2) затраты на обслуживание не изменяются;

3) амортизационные расходы растут пропорционально числу корпусов.

Складывая ординаты получим кривую суммарных расходов на выпаривание, имеющую минимум, при котором общие расходы будут наименьшими, что для современных ВУ соответствуют 3-4 корпусам.

Источник



Многокорпусные выпарные установки

В однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды требуется более 1 кг греющего пара, что привело бы к его большому расходу. Однако расход пара на выпаривание можно значительно снизить, если проводить процесс в многокорпусной выпарной установке, принцип действия которой сводится к многократному использованию теплоты греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.

Основные схемы многокорпусных установок. Многокорпусные выпарные установки классифицируются:

по давлению вторичного пара в последнем корпусе на работающие под разряжением и избыточным давлением. В пищевой промышленности из-за термолабильности пищевых растворов наиболее распространены выпарные установки, работающие под разряжением.

по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на установки с прямоточным и противоточным движением пара и раствора.

Рис. 2. Схема трехкорпусной выпарной установки: 1, 2, 3 – корпуса; 4 – подогреватель; 5 – барометрический конденсатор; 6 – ловушка-брызгоулавливатель; 7 – вакуум-насос

Установка состоит из нескольких (в данном случае трех) корпусов (рис. 2). Исходный раствор, обычно предварительно нагретый до температуры кипения, поступает в первый корпус, обогреваемый свежим (первичным) паром. Вторичный пар из этого корпуса направляется в качестве греющего во второй корпус, где вследствие пониженного давления раствор кипит при более низкой температуре, чем в первом.

Ввиду более низкого давления во втором корпусе раствор, упаренный в первом корпусе, перемещается самотеком во второй корпус, и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе. За счет выделяющейся при этом теплоты образуется дополнительно некоторое количество вторичного пара. Такое явление, происходящее во всех корпусах установки, кроме первого, носит название самоиспарения раствора.

Аналогично упаренный раствор из второго корпуса перетекает самотеком в третий корпус, который обогревается вторичным паром из второго корпуса.

Предварительный нагрев исходного раствора до температуры кипения в первом корпусе производится в отдельном подогревателе 4, что позволяет избежать увеличения поверхности нагрева в первом корпусе.

Вторичный пар из последнего корпуса (в данном случае из третьего) отводится в барометрический конденсатор 5, в котором при конденсации пара создается требуемое разрежение. Воздух и неконденсирующиеся газы, попадающие в установку с паром и охлаждающей водой (в конденсаторе), а также через неплотности трубопроводов и резко ухудшающие теплопередачу, отсасываются через ловушку-брызгоулавливатель 6 вакуум-насосом 7.

С помощью вакуум-насоса поддерживается также устойчивый вакуум, остаточное давление в конденсаторе может изменяться с колебанием температуры воды, поступающей в конденсатор.

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе должно быть наличие некоторой полезной разности температур, определяемой разностью температур греющего пара и кипящего раствора. Вместе с тем давление вторичного пара в каждом предыдущем корпусе должно быть больше его давления в последующем. Эти разности давлений создаются при избыточном давлении в первом корпусе или вакууме в последнем корпусе, или же при том и другом одновременно.

Выбор числа корпусов. С увеличением числа корпусов многокорпусной выпарной установки снижается расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды. Если в однокорпусном выпарном аппарате на выпаривание 1 кг воды приближенно расходуется 1 кг греющего пара, то в двухкорпусной выпарной установке наименьший расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды составляет 0,5 кг, в трехкорпусной – 0,33 кг, в четырехкорпусной – 0,25 кг и т. д.

Однако, если при переходе от однокорпусной установки к двухкорпусной экономия греющего пара составляет приблизительно 50 %, то при переходе от четырехкорпусной к пятикорпусной установке эта экономия уменьшается до 10 % и становится еще меньше при дальнейшем возрастании числа корпусов.

Основной причиной, определяющей предел числа корпусов выпарной установки, является возрастание температурных потерь с увеличением числа корпусов. Для осуществления теплопередачи необходимо обеспечить в каждом корпусе некоторую полезную разность температур, т. е. разность температур между греющим паром и кипящим раствором, равную обычно не менее 5…7 °С для аппаратов с естественной циркуляцией и не менее 3 °С для аппаратов с принудительной циркуляцией.

При увеличении числа корпусов сверх допустимого предела сумма температурных потерь может стать равной или даже больше общей разности температур, которая не зависит от числа корпусов установки. В результате выпаривание раствора станет невозможным.

Чем больше число корпусов установки, тем меньшая полезная разность температур приходится на каждый корпус и, следовательно, тем больше, при одной и той же производительности, общая поверхность нагрева выпарной установки. Таким образом, в многокорпусных установках экономия греющего пара связана с увеличением общей поверхности нагрева установки.

Чем выше концентрация выпариваемого раствора, тем больше температурные потери и тем меньшее число корпусов может быть последовательно соединено в одну установку. Вместе с тем чем интенсивней циркуляция раствора, тем меньше допустимая полезная разность температур в каждом корпусе и тем больше предельное число корпусов.

Выбор числа корпусов производят исходя из технико-экономических соображений. С увеличением числа корпусов достигается все большая экономия греющего пара и снижается общая стоимость расходуемого на выпаривание пара. Одновременно с увеличением числа корпусов возрастают капитальные затраты и амортизационные расходы.

Как было показано, удельный расход пара снижается сначала быстро, а затем все медленнее с увеличением числа корпусов. Поэтому если нанести на график (рис. 3) зависимость стоимости выпаривания 1 кг воды от числа корпусов, то стоимость пара изобразится кривой 1. Амортизационные расходы можно приближенно считать пропорциональными числу корпусов (линия 2, близкая к прямой). Складывая ординаты линий 1 и 2, получают общую стоимость выпаривания 1 кг воды (кривая 3). Точка минимума на этой кривой соответствует наименьшим суммарным расходам на выпаривание и отвечающее ей число корпусов nопт, может быть в первом приближении принято в качестве оптимального.

Вертикальные аппараты с естественной циркуляцией. В аппаратах этого типа выпаривание осуществляется при многократной естественной циркуляции раствора. Они обладают рядом преимуществ сравнительно с аппаратами других конструкций, благодаря чему получили широкое распространение в промышленности.

Основным достоинством таких аппаратов является улучшение теплоотдачи к раствору при его многократной организованной циркуляции в замкнутом контуре, уменьшающей скорость отложения накипи на поверхности труб. Кроме того, большинство этих аппаратов компактны, занимают небольшую производственную площадь, удобны для осмотра и ремонта.

Развитие конструкции этих аппаратов происходит в направлении усиления естественной циркуляции. Последнее возможно с помощью увеличения разности весов столбов жидкости в опускной трубе и парожидкостной смеси в подъемной части контура. Это достигается посредством:

– увеличения высоты кипятильных (подъемных) труб и повышения интенсивности парообразования в них с целью уменьшения плотности парожидкостной смеси, образующейся из кипящего раствора;

– улучшения естественного охлаждения циркуляционной трубы, для того чтобы опускающаяся в ней жидкость имела возможно большую плотность;

– поддержания в опускной трубе определенного уровня жидкости, необходимого для уравновешивания столба парожидкостной смеси в подъемных трубах при заданной скорости ее движения.

Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой. В нижней части вертикального корпуса 1 (рис. 4) находится нагревательная камера 2, состоящая из двух трубных решеток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы, кипятильные трубы 3 и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательной камеры подается греющий пар.

Кроме этого:  Металлические опоры под прожектора наружное освещение

Раствор поступает в аппарат над верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затем поднимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего края вскипает. Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверх парожидкостной смеси, содержание пара в которой возрастает по мере ее движения. Вторичный пар поступает в сепарационное (паровое) пространство 5, где с помощью брызгоуловителя 6, изменяющего направление движения парового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесенная им влага. После этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

Упаренный раствор удаляется через нижний штуцер конического днища аппарата в качестве промежуточного или конечного продукта.

Как отмечалось, циркуляция раствора в аппарате происходит вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в кипятильных трубах. Возникновение достаточной разности плотностей обусловлено тем, что поверхность теплообмена каждой кипятильной трубы, приходящаяся на единицу объема выпариваемого раствора, значительно больше, чем у циркуляционной трубы, поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем жидкости в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Следовательно, парообразование в кипятильных трубах должно протекать значительно интенсивней, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в этой трубе. В результате обеспечивается естественная циркуляция, улучшающая теплопередачу и препятствующая образованию накипи на поверхности теплообмена.

В аппаратах этой конструкции циркуляционная труба, как и кипятильные трубы, обогревается паром, что снижает разность плотностей раствора и парожидкостной смеси и может приводить к нежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостатком является также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительной разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата.

Аппараты с выносной нагревательной камерой. При размещении нагревательной камеры вне корпуса аппарата имеется возможность повысить интенсивность выпаривания не только за счет увеличения разности плотностей жидкости и парожидкостной смеси в циркуляционном контуре, но и за счет увеличения длины кипятильных труб.

Аппарат с выносной нагревательной камерой (рис. 5) имеет кипятильные трубы. Он работает при более интенсивной естественной циркуляции, обусловленной тем, что циркуляционная труба не обогревается, а подъемный и опускной участки циркуляционного контура имеют значительную высоту.

Выносная нагревательная камера 1 легко отделяется от корпуса аппарата, что облегчает и ускоряет ее чистку и ремонт. Ревизию и ремонт нагревательной камеры можно производить без полной остановки аппарата (а лишь при снижении его производительности), если присоединить к eго корпусу две камеры.

Исходный раствор поступает под нижнюю трубную решетку нагревательной камеры и, поднимаясь по кипятильным трубам, выпаривается. Иногда подачу исходного раствора производят, как показано на рисунке, в циркуляционную трубу. Вторичный пар отделяется от жидкости в сепараторе 2. Жидкость опускается по необогреваемой циркуляционной трубе 3, смешивается с исходным раствором, и цикл циркуляции повторяется снова. Вторичный пар, пройдя брызгоуловитель 4, удаляется сверху сепаратора. Упаренный раствор отбирается через боковой штуцер в коническом днище сепаратора.

Скорость циркуляции в аппаратах с выносной нагревательной камерой может достигать 1,5 м/с, что позволяет выпаривать в них концентрированные и кристаллизующиеся растворы, не опасаясь слишком быстрого загрязнения поверхности теплообмена. Благодаря универсальности, удобству эксплуатации и хорошей теплопередаче, аппараты такого типа получили широкое распространение. Разновидностью выпарных аппаратов с выносной камерой является также аппараты с горизонтальной выносной нагревательной камерой.

Источник

Расчет оптимального числа корпусов многокорпусной установки

Расход теплоты уменьшается с увеличением числа корпусов. Отсюда, казалось бы, правомерен вывод о целесообразности суще­ственного увеличения числа корпусов. Однако на практике в мно­гокорпусных выпарных установках число корпусов ограничено и обычно не превышает десяти (чаще 3-5). Это объясняется тем, что с увеличением числа корпусов повышаются температурные потери и поэтому снижается общая движущая сила процесса — полезная разность температур установки. Графическая иллюстрация такой ситуации представлена на рис. 3.6

Рис. 3.6. К определению предела числа корпусов (I-III) в многокорпусной выпарной установке (а-в)

Для упрощения принято, что для всех вариантов установок (от одно- до трехкорпусной — области I-III на рис. 3.6) общая разность температур установки и температурные депрессии в каждом корпусе одинаковы. Поскольку снижается с увеличением числа корпусов, то при одной и той же производительности общая поверхность теплопередачи будет возрастать. С увеличением числа корпусов движущая сила процесса при = const в каждом корпусе снижается, но для обеспечения достаточно интенсивного процесса кипения величина не должна быть ниже 5-7 о С (для аппаратов с естественной циркуляцией раствора). В противном случае кипение будет вялым, неинтенсивным, с низким значением коэффициента теплоотдачи α2. Поэтому при расчете выпарных установок необходимо, чтобы значение полезной разно­сти температур для каждого корпуса не было меньше минимально­го

Предельное число корпусов nпред ориентировочно можно определить из следующего выражения:

где — сумма температурных потерь (депрессий) в одном корпусе.

3.3.2. Оптимальное число ступеней установки [1]

Если предел числа корпусов определяется минимально допусти­мой полезной разностью температур , то оптимальное число корпусов — технико-экономическим анализом, учитывающим капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Многоступенчатое выпаривание дает возможность получить значительную экономию теплоты. С учетом потерь теплоты расход греющего пара D, кг/с, в выпарной установке с п ступенями можно выразить формулой

где W – общее количество выпаренной воды во всех ступенях установ­ки, кг/с, ηп — коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружаю­щую среду через изоляцию и другие наружные элементы установки, недоиспользование теплоты конденсата, а также увеличение скрытой теплоты испарения с понижением давления пара; для трех-четырех ступенчатых установок ηп 0,85.

Очевидно также, что приращение экономии теплоты снижается с увеличением числа ступеней. Если при переходе от одноступенчатой выпарки к двухступенчатой расход свежего пара снижается почти вдвое, то в пятиступенчатой установке в сравнении с четырехступенчатой расход пара снижается только на одну десятую часть. Кроме того, с увеличением числа ступеней удлиняется и усложняется общая схема, повышается общая стоимость установки, затрудняются условия эксплуатации.

Капитальные вложения увеличиваются практически пропорцио­нально числу корпусов, а эксплуатационные затраты с ростом чис­ла корпусов уменьшаются за счет экономии теплоносителя. На рис. 3.7 условно показана зависимость капитальных и эксплуата­ционных затрат от числа корпусов.

Складывая капитальные вложения и эксплуатационные затраты,
определяют суммарные затраты. Минимум этих затрат соответствует оптимальному числу корпусов.

Этот минимум соответствует для современных выпарных установок 3-4 ступеням выпаривания.

Рис. 3.7. зависимость эксплутационных и капитальных затрат З от числа корпусов n: 1 — эксплутационные затраты; 2 — капитальные вложения; 3— суммарные затраты.

В качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные технико-экономические показатели, например стоимость единицы выпускаемой продукции, приведенный доход, приведенные затраты и др. В частности, экономически оптимальное число
корпусов многокорпусной выпарной установки можно найти по минимуму приведенных затрат, которые определяют по формуле (3.47).

где К – капитальные затраты, тыс. руб.; Э — эксплуатационные затраты, тыс. руб/год; Тн — нормативный срок окупаемости, который можно принять равным 5 годам.

Капитальные затраты, зависящие от числа корпусов n, складываются из cтоимости всех корпусов nЦк, подогревателя исходного раствора — Цп, вакуум-насоса – Цвн, арматуры, трубопроводов, КИП и вспомогательного оборудования (например, конденсатоотводчиков) – Ца, а также затрат на доставку и монтаж оборудования, устройство площадки, фундамент, здание и пр. — Цм.

С увеличением n наиболее существенно возрастает стоимость самих корпусов вследствие роста температурных потерь во всей установке и непропорционального уменьшения полезной разности температур, приходящейся на один корпус. Растут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и вспомогательное оборудование, а также затраты на доставку и монтаж оборудования. Эти затраты принято определять в долях стоимости основного оборудования. Для многокорпусной выпарной установки их можно приближенно принять равными 60-80 % от стоимости корпусов: .

Кроме этого:  Приемное оборудование для просмотра ТВ от Триколора

Другие слагаемые капитальных затрат изменяются с ростом числа корпусов менее значительно и при минимизации приведенных затрат их можно не учитывать. (В частности, стоимости подогревателя и насоса увеличиваются, так как с увеличением растут температура и давление в первом корпусе. Стоимости же барометрического конденсатора и вакуум-насоса уменьшаются, так как уменьшается количество вторичного пара в последнем корпусе. В установках с принудительной циркуляцией раствора в стоимость установок должна быть включена стоимость осевых циркуляционных насосов. Однако она составляет незначительную долю от стоимости самих корпусов и ее также можно не учитывать.)

Таким образом, капитальные затраты, существенные для решения задачи выбора оптимального числа корпусов, определяются по уравнению

Эксплутационные расходы Э включают годовые амортизационные отчисления и затраты на ремонт, определяемые в долях от капитальных затрат коэффициентами Ка и Кр, а также затраты на пар и электроэнергию:

Для приближенных расчетов значения коэффициентов можно принять Ка=0,1, Кр=0,05, число часов работы в год непрерывно действующего оборудования τ равным 8000 ч/год. В уравнении (3.49) D и Dн – расходы пара, подаваемого в первый корпус установки и в предварительный подогреватель, т/ч; Nцн, Nн, Nв.н — расходы электроэнергии, затрачиваемой циркуляционными насосами, насосами подачи исходного раствора и вакуум-насосом, кВт; ЦD и Цэ – стоимости 1 т пара и 1 кВт·ч электроэнергии, тыс.руб.

Наибольшие затраты приходятся на греющий пар D, подаваемый в первый корпус установки и в подогреватель Dп, причем с увеличением n достигается существенная экономия лишь пара на выпаривание, а расход пара на подогрев исходного раствора до температуры кипения даже несколько возрастает за счет увеличения давления в первом корпусе.

Расходы на электроэнергию в установках с принудительной циркуляцией раствора в корпусах возрастают пропорционально числу корпусов: nNцн. В установках с естественной циркуляцией они незначительны (только на подачу раствора в первый корпус и поддержание вакуума), мало зависят от числа корпусов и в расчетах приведенных затрат с целью оптимизации могут не учитываться.

Удельная себестоимость 1 кг выпаренной влаги в общем виде составит

Эта величина и является основным критерием оптимальности, однако могут быть и другие критерии оптимальности, рассчитанные на единицу количества выпускаемой продукции (руб./т) или на единицу капитальных затрат (руб. / руб.).

Целесообразное число корпусов в установке с многократным выпариванием определяют многовариантными экономическими расчетами с помощью электронных вычислительных машин.

Источник

Количество корпусов выпарной установки

Как уже отмечалось, расход греющего пара на 1 кг выпаренной воды можно уменьшить многократным его использованием. При подводе 1 кг греющего пара в первый корпус в результате кипения в нем образуется около 0,91 кг вторичного пара, который, обогревая второй корпус, выпарива­ет около 0,82 кг воды, и т. д.

По мере увеличения количества корпусов расход пара умень­шается непропорционально количеству корпусов. Например, применение двухкорпусной установки позволяет сэкономить 48—

49 % пара по сравнению с однокорпусным аппаратом, а 11-кор­пусная по сравнению с 10-корпусной экономит всего 1 % пара. В то же время увеличение количества корпусов установки при неизменной ее производительности приводит к повышению зат­рат вследствие увеличения поверхности теплообмена, капиталь­ных и эксплуатационных затрат.

Такое увеличение поверхности вызвано ростом потерь полез­ной разности температур в результате повышения суммарных значений температурной и гидростатической депрессий, потерь в трубопроводах между корпусами Наличие этих потерь приводит к тому, что суммарная поверхность многокорпусной выпарной установки всегда больше поверхности теплообмена однокорпусного выпарного аппарата, работающего при тех же параметрах.

Количество корпусов выпарной установки

Зависимость между поверхностями нагрева выпарных аппа­ратов многокорпусной установки и однокорпусного аппарата можно представить в виде

Количество корпусов выпарной установки

Количество корпусов выпарной установки Количество корпусов выпарной установкиКоличество корпусов выпарной установки

Количество корпусов выпарной установки

Количество корпусов выпарной установки

Кроме того, при использовании многокорпусной выпарной установки возрастают такие затраты: на соединяющие корпуса трубопроводы и арматуру, приборы и средства автоматики, вспомогательное оборудование, опоры, здание и т. д.; электро­энергию на перекачивание раствора и его циркуляцию по кон­туру выпарного аппарата; на обслуживание и ремонт.

Оптимальное количество корпусов при постоянной произво­дительности установки определяется минимальными издержками производства. К издержкам производства относятся следующие.

1. Стоимость пара (Рп руб./ч), поступающего на многокорпус­ную установку:

Где рп — стоимость 1 т пара, руб.; Д — часовой расход пара, т/ч.

2. Стоимость амортизации (Ра руб./ч) оборудования установки (выпарные аппараты, насосы, подогреватели, конденсаторы, тру­бопроводы), приборов КИП, арматуры, а также монтажа уста­новки:

Где Р0б — общая сумма затрат на оборудование, трубопроводы, приборы и средства автоматики, арматуру, монтаж; а — доля амортизационных отчислений от общей начальной стоимости (для теплообменного оборудования а = 0,1-ч-0,15); т — количество рабочих часов в году.

3. Стоимость амортизации производственного помещения (Р3 руб./ч)

Рп = Язд^ЯКзаз/т, (9.4)

Где Рзд — стоимость 1м3 производственного здания, руб./м3; Р — площадь, занимаемая установкой, м2; Я — необходимая высота здания для монтажа и эксплуатации, м; Кз — коэффициент, учитывающий площади прохода, санитарные нормы и т, д.; а3 — доля амортизационных отчислений от общей стоимости произ­водственного помещения.

4. Стоимость воды (Рп руб./ч), подаваемой в установку для конденсации пара, охлаждения насосов, гидроуплотнений и т. д.:

Рв — стоимость 1 м3 воды, руб./м3; Св — часовой расход воды, м3/ч.

5. Стоимость электроэнергии (Рэ руб./ч), потребляемой насо­сами, приборами КИП и автоматики и т. д.:

Ра — стоимость электроэнергии, руб./кВт ч; £ЛГДВ — суммарная часовая затрата электроэнергии, кВт ч.

6. Стоимость сжатого воздуха на приборы КИП и автомати­ческого регулятора:

Где рв — стоимость 1м3 воздуха, руб./м3; Ебц — суммарный часовой расход воздуха, м3/ч.

7. Фонд зарплаты и накладные расходы обслуживающего персонала установки:

Р зап = рэапКн/^, (9-8)

Рзап — годовой фонд зарплаты обслуживающего персонала уста­новки, руб./год; Кн — коэффициент накладных расходов на со­держание администрации, вспомогательных служб и т. д. Сум­марные издержки эксплуатации установки

Р эк =Рп + — Рз + — Ра + -^’в + Р зап + Рс. в + Рэ• (9.9)

Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Составление математической модели

Математическая модель должна с достато­чной точностью описывать определенные свойства объекта ис­следования. В настоящее время используются следующие ме­тоды получения математических моделей: теоретико-аналитиче­ский, экспериментально-статистический, статистического моде­лирования (Монте-Карло). Применение того или иного метода …

Выбор функцйи цели — критерия оптимизации

Подчеркнем еще раз, что проблема оптимиза­ции возникает в тех случаях, когда необходимо решать компро­миссную задачу улучшения двух и более характеристик, различ­ным образом влияющих на процесс. Поэтому при выборе критериев оптимальности …

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИХ УСТАНОВОК И АППАРАТОВ

Любая теплоиспользующая установка или систе­ма многовариантна. Выбор наилучшего варианта требует выяв­ления прежде всего критерия или критериев оптимальности, эффективности или функции цели. Параметры, позволяющие реализовать различные варианты, назовем управляющими воз­действиями, или …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Источник