CC BY
24
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6, 1996
61
[льной произведенных ве-1ЛИЧНЫХ мем-ка рис. 1, 2 ; 3 — УАМ-
веществу как ьтрафильтра-дает (рис. 1). (М доли воды (яризации) в йтно, обезво-16].
рада процесса ии обратный :се обратного ГА-100 (кри-при прочих температуре, ость зависит звлен актив-1ЩИНЫ этого ения пор по
том концен-|ась (рис. 2), :м активного гры ее погра-1ьная произ-|фильтрации о толщиной [ характером 7].
ггрирования едрожжевая на достаточ-юго осмоса, ый является
ронский Я.С.
продукты по вздат, 1985. —
очистка сточ-шости. — М.:
1.Б., Пирогов
льфенамида Ц хим. техноло-
).
шиза вод. — ссы. Теория и — М.: Химия, ия. — Киев: англ. — М.:
66.067.73.001.573
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ДЕ30Д0РАЦИ0ННЫХ УСТАНОВОК С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА
М.Л. КОНОВАЛОВ, С.Г. ЕНЮТИНА
Красноярский коммерческий институт
Затраты энергии на дезодорацию (дистилляци-онную нейтрализацию) определяются рядом факторов: температурой процесса, остаточным давлением в аппарате, количеством острого водяного пара, концентрацией и составом отгоняемых веществ.
В работе поставлена задача — оптимизировать режим работы дезодорационных установок с целью снижения энергопотребления при получении продукта высокого качества.
В существующих установках непрерывной и периодической дезодорации пищевых масел и жиров расход энергии определяется тремя основными составляющими: затраты на разогрев исходного сырья до температуры дезодорации <?,, на получение перегретого острого пара С?2 и пара для подачи в пароэжекторный вакуум-насос ПЭВН С}3.
Количество подводимого к дезодорационным установкам тепла в общем виде можно записать:
<3 = + (Э2 + @3, Дж. (1)
При этом ф, является функцией температуры дезодорации, а ф2 и (?3 — температуры и остаточного давления Р:
О, = [(Т); (2)
Q2 = /(Г, Р); (3)
= ДТ, Р). (4)
Для определения запишем:
= СхОх{Т - Т^Е, (5)
где Сж, Сж — концентрация и количество обрабатываемого жира;
Я = (1-е);
. е — коэффициент регенерации тепла в дезодорационной установке.
Взаимосвязь параметров непрерывной и периодической дезодорации может быть представлена в виде эмпирических уравнений:
непрерывный процесс [1]
М
=
W ’
периодический процесс [2]
„ Р1п(ХИ/Хх)МвС„
PM f
О ж*
(6)
(7)
гае G0.n> С8 Л,
РВ
количество острого пара и отгоняемого компонента; давление в дезодораторе и чистого компонента;
парциальное давление компонента и водяного пара;
начальная и конечная концентрация летучих компонентов в жире;
/ — коэффициент насыщения паровой фазы отгоняемым компонентом; Мв, Мк, Мж — молекулярные массы воды, отгоняемого компонента и жира.
Величина / характеризует степень использования пара в данных условиях дистилляции. Она выражается соотношением [1]
/ = рург (8)
где Рд — действительное парциальное давление паров отгоняемого компонента;
Р? — парциальное давление отгоняемого компонента в состоянии равновесия с раствором данной концентрации при той же температуре.
При /, равном 1, насыщение полное.
Между давлением чистого компонента и температурой процесса имеется закономерность [3]:
1&Р° = ~ 19,15 Т +С ’ (9)
где — скрытая теплота парообразования;
С — постоянная интегрирования.
Значение можно определить, используя закон Рауля [2]:
Р, = Р0Х'> (ю)
где X — молярная доля компонента в жидкости.
Выполняя условие Рв + Рк = Р, получим:
РВ = Р-РКХ'. (11)
Количество отогнанного компонента определим, исходя из его начального и конечного содержания в жире:
Ск = Сжин-Хк). (12)
Таким образом, в случае противотока жидкой и паровой фаз
для непрерывного процесса
еж(Хн-Хк)(Р-(ехР((-ДЯ/19,15Г)+С)Я')Мв
G =-
(ехр((-дя/19,15 Т) + С)Х¥')MJ
(13)
где Хг' — начальная молярная концентрация отгоняемого компонента; для периодического процесса
рмаых/хл
=
(14)
(ехр((-ДЯ/19,157)+С))Мж/
Расход рабочего пара является функцией коэффициента эжекции и расхода острого пара в дезодораторе:
Ср.я =/(V, О- 05)
В свою очередь, коэффициент эжекции будет зависеть от температуры процесса и соотношения
ИЗВЕСТІ
атмосферного давления к остаточному давлению в аппарате:
V = [(Т, Рзт/Р). (16)
Как указывается в [4], с повышением температуры производительность эжектора уменьшается. Расчеты показывают, что уменьшение производительности ПЭВН в интервале температур дезодорации (дистилляционной нейтрализации) составляет примерно 5% на каждые 100°С. Поэтому в дальнейшем будем считать, что коэффициент V от температуры не зависит.
Согласно определению
V = а/с
где Є — С
СМ о
Отсюда
+ б..
р.л>
бр.п = ■
Тогда для непрерывного процесса
00.„+Сх(Х-Х1
(17)
(18)
(19)
Расчеты с использованием данных [4, 5] показывают, что зависимость удельного расхода рабочего пара в многоступенчатом ПЭВН от давления = = /(Р) является линейной функцией. При этом расход рабочего пара при изменении остаточного давления будет меняться только в первой ступени ПЭВН, так как в этой ступени изменится степень сжатия парогазовой смеси. Это изменение связано с необходимостью обеспечения требуемого остаточного давления:
ё = ~аР + Ь + у,
(20)
где
У
X (-аР + Ь + у) ; для периодического процесса
(22)
С =
РМП ж1п(Х/Хк)
Р" (ехр((—А#п/19,157) + С)Мж/
х (-аР+Ь+у) . (23)
В общем виде количество тепла, необходимого
на получение рабочего пара, можно записать:
<?з=ад.п ч-)' (24)
где гр” ,/ 'п — конечная и начальная энтальпии
рабочего пара.
Таким образом, общее количество подведенного в систему тепла определится уравнениями: для непрерывного процесса
О = СЖСЖ(Г-Г1)Я+ , Сж(Хы-ХХР-ехР((-АНп/19Л5Т)+С))Хи’)Мв
■ . ,. , . _ __ ^ _ ' '"" " X
(25)
расход пара на остальные эжекторы (принимается за постоянную величину);
а, Ь — коэффициенты уравнения. Уравнение для определения общего расхода рабочего пара на процесс дезодорации примет вид:
Ор.п = О0.п£р.п. (21)
Тогда для непрерывного процесса _ Ск(Х-Хк)(Р-(ехр((-АН/19,157)+С))Х’)МВ ^ о” (ехр((-ДЯ/19,157) + С)^н')Мк/ Х
(ехр((-ДЯ/19,157) + С)Х;)М/
Х((С Ч.'п ЖС Ч'л Х-аР+Ь+у)) ,
острого пара; для периодического процесса
рм\п{х^)йж °-Сж ж(Т Т1)Е+ (ехрц_АНу 19)157^+С))МЖ/Х
х (0о.п -‘о.'п (-аР+ь+у) а;; ч;п), (26)
где £ — поправочный коэффициент, учитывающий периодичность процесса. Полученные математические модели энергопотребления дезодорационных установок являются основой для анализа и минимизации энергопотребления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белобородов В.В. Основные процессы производства растительных масел. — М.: Пищевая пром-сть, 1966. — 478 с.
2. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1981. — 812 с.
3. Исаев С.И. Курс химической термодинамики. — М.: Высшая школа, 1986. — 272 с.
4. Цейтлин А.Б. Пароструйные вакуумные насосы. — М.-Л.: Энергия, 1965. — 400 с.
5. Файнберг Е.Е., Товбин И.М., Луговой А.В. Проектирование жироперерабатывающих предприятий. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. — 416 с.
Кафедра инженерных дисциплин и оборудования Поступала 04.11.95
663.551.41-982.001.24
ВЫБОР АППАРАТУРЫ ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ПОД ВАКУУМОМ
Ю.Г. НЕЧАЕВ
Кубанский государственный технологический университет
Особенность процессов ректификации, проводимых под вакуумом, заключается в том, что с понижением давления возрастает различие удельных объемов жидкости и пара. При давлениях 0,5—1,3 кПа, при которых целесообразно использование
роторных аппаратов, объемный расход пара обычно на 3-5 порядков превышает объемный расход жидкости. При этом в ряде случаев плотность орошения, равная 0,1 —0,5 мл/м2-ч, требует специальных условий для полного смачивания поверхности контактного устройства. Вследствие этого создание благоприятных условий для массообмена без применения внешних воздействий на пленку жидко-
сти ока:
МОЖНЫЙ
При тов к КС требова сти КОН' ния, ни задерж* кости в процесс стью п< простот Всем не удов ных ус случае следует условиі ты апп
Д Р/п„-В пуі привед* держке жидкое дельны; НИИ дл: роторне пеней с перелш ни СС, СКС и Для ( зам раз ватност на эксп Исслі кации і зол—тс а в уело углерод аммиак обработ адцитш зах.
На в(
ния И31 скорост 0,2-0,4 до 8,4 і Все диаметі кана 80 5, 10, 1 Осно и базо А = 50 і тами Д рическі достато] зателей На о лиза и нения і фазах п Оценка тх и т меняем массоот са позв
