RU2798054C1 - Beet processing section with column diffusion device - Google Patents
Beet processing section with column diffusion device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798054C1 RU2798054C1 RU2023104050A RU2023104050A RU2798054C1 RU 2798054 C1 RU2798054 C1 RU 2798054C1 RU 2023104050 A RU2023104050 A RU 2023104050A RU 2023104050 A RU2023104050 A RU 2023104050A RU 2798054 C1 RU2798054 C1 RU 2798054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- pulp
- pump
- barometric
- supplying
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к оборудованию для экстрагирования целевых компонентов из растительного сырья и может быть использовано в сахарной промышленности для оснащения свеклоперерабатывающего отделения с колонным диффузионным аппаратом, а также в консервной промышленности для получения экстракта из яблочных выжимок в целях извлечения макро- и микронутриентов, ароматических, красящих, пектиновых, минеральных веществ и органических кислот.The claimed invention relates to equipment for extracting target components from vegetable raw materials and can be used in the sugar industry to equip a beet processing department with a column diffusion apparatus, as well as in the canning industry to obtain an extract from apple pomace in order to extract macro- and micronutrients, aromatic, coloring , pectin, minerals and organic acids.
Известно устройство «Колонный диффузионный аппарат» (А.с. № 1835861, С13D 1/1, опубл. 27.04.1996, Бюл. № 12), содержащее цилиндрический корпус с технологическими патрубками и укрепленные на его внутренней поверхности контрлопасти, установленный внутри корпуса трубовал, укрепленные на нем по высоте транспортные лопасти, имеющие верхние рабочие поверхности, а в верхней части - разгрузочные лопасти, размещенное в нижней части корпуса, горизонтальное сито для отделения сока от стружки и желоб для отвода жома, расположенного снаружи корпуса. Разгрузочные лопасти прикреплены к трубовалу со смещением относительно транспортных лопастей последнего ряда в направлении, противоположном их движению, на угол 15 - 30o, при этом рабочая поверхность каждой разгрузочной лопасти наклонена к стенке корпуса под углом к горизонтальной плоскости, равным 3 - 10o, и на ней укреплены по спирали направляющие ребра для жома, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения трубовала.A device "Column diffusion apparatus" (A.S. No. 1835861, C13D 1/1, publ. 27.04.1996, Bull. No. 12) is known, containing a cylindrical body with technological nozzles and counterblades fixed on its inner surface, installed inside the body , transport blades fixed on it in height, having upper working surfaces, and in the upper part - unloading blades, located in the lower part of the housing, a horizontal sieve for separating juice from chips and a chute for pulp removal located outside the housing. The unloading blades are attached to the pipe shaft with an offset relative to the transport blades of the last row in the direction opposite to their movement at an angle of 15 - 30 o , while the working surface of each unloading blade is inclined to the housing wall at an angle to the horizontal plane equal to 3 - 10 o , and on it, guide ribs for the pulp are fixed in a spiral, curved in the direction opposite to the direction of rotation of the pipe.
Недостатком данного устройства колонного диффузионного аппарата являются повышенные потери тепла через корпус диффузионного аппарата и отсутствие утилизатора бросовой теплоты из помещения свеклоперерабатывающего отделения, т.к. тепло, излучаемое нагретым корпусом в окружающий воздух системой вентиляции, удаляется в атмосферу.The disadvantage of this device of the column diffusion apparatus is the increased heat loss through the housing of the diffusion apparatus and the absence of a waste heat utilizer from the premises of the beet processing department, because the heat radiated from the heated housing to the ambient air by the ventilation system is removed to the atmosphere.
Известен также «Колонный диффузионный аппарат для экстракции свеклы» (А.С. № 151897, C13B 10/00, опубл. 20.04.2015, Бюл. № 11), включающий корпус, разделенный не доходящей до дна вертикальной перегородкой на закрытую и открытую зоны, на крышке закрытой зоны установлен пульсатор, соединенный с парогенератором и приводом, и датчиком уровня жидкости, соединенные между собой через блок управления, в верхней половине закрытой зоны расположена труба для загрузки сырья, открытая зона соединена с трубой для выгрузки проэкстрагированного сырья с патрубком для подачи воды, отличающийся тем, что в закрытой зоне расположены связанные с нагревателем входные и выходные патрубки, причем выходные патрубки связаны также со входом загрузочной трубы, на которой расположен патрубок для отвода сока, и со входными патрубками, а в открытой зоне расположен патрубок для подачи жомопрессовой воды. Закрытая зона корпуса диффузионного аппарата содержит не менее одного выходного и входного патрубков. Also known is the "Column diffusion apparatus for beet extraction" (A.S. No. 151897,
Недостатком данного аналога устройства диффузионного аппарата для экстракции свеклы являются значительные потери тепла через нагретый не изолированный корпус колонного диффузионного аппарата ввиду отсутствия утилизатора тепла помещения свеклоперерабатывающего отделения.The disadvantage of this analogue of the diffusion apparatus for beet extraction is the significant heat loss through the heated, non-insulated housing of the column diffusion apparatus due to the lack of a heat exchanger in the beet processing room.
Известно устройство экстракционной установки (А.с. № 1604834, опубл. 07.11.90, Бюл. № 41), включающее установленные в технологической последовательности колонну предварительной обработки с патрубком подвода паров, экстракционную колонну с патрубком подвода экстрагента, узел отделения экстрагента и отжимной шнек для шрота, систему рециркуляции экстрагента, последняя выполнена в виде последовательно расположенных охладителя, блока очистки и осушки и конденсатора, а система рециркуляции водяного пара соединена с колонной предварительной обработки и выполнена в виде последовательно соединенных расходной емкости и парообразователя. В экстракционной установке змеевик узла отделения экстрагента соединен с системой рециркуляции водяного пара.A device for an extraction plant is known (A.S. No. 1604834, publ. 07.11.90, Bull. No. 41), including a pre-treatment column with a vapor supply pipe installed in the technological sequence, an extraction column with an extractant supply pipe, an extractant separation unit and a squeezing screw for meal, an extractant recirculation system, the latter is made in the form of a cooler, a cleaning and drying unit and a condenser, and the water vapor recirculation system is connected to the pre-treatment column and is made in the form of a supply tank and a steam generator connected in series. In the extraction unit, the coil of the extractant separation unit is connected to the water vapor recirculation system.
Недостатком описанной экстракционной установки является ее назначение, поскольку она используется в технологической схеме для переработки только маслосодержащего сырья. Применение указанного аналога для экстрагирования других растительных материалов, например, свекловичной стружки невозможно.The disadvantage of the described extraction plant is its purpose, since it is used in the process flow for processing only oil-containing raw materials. The use of this analogue for the extraction of other plant materials, for example, sugar beet chips is not possible.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является оборудование свекоперерабатывающего отделения с колонным диффузионным аппаратом (см. Гребенюк С.М., Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Виноградов К.И. Технологическое оборудование сахарных заводов. – М.: КолосС, 2007. - С.128-130, рис. 6.1). Указанное оборудование включает весоизмерительные устройства для свеклы, свеклорезки, ошпариватель для свекловичный стружки, колонный диффузионный аппарат и вспомогательное оборудование. Основное оборудование свеклоперерабатывающего отделения содержит мезголовушки, подогреватель диффузионного сока, колонный диффузионный аппарат, водоотделитель, жидкостный и паровой подогреватели, песколовушки, сборник подогретой барометрической воды, сульфитатор, сборник, насосы, ошпариватель, отстойник и сборник жомопрессовой воды и песколовушка диффузионного сока.Closest to the claimed technical solution in terms of technical essence and the achieved technical result is the equipment of the beet processing department with a column diffusion apparatus (see Grebenyuk S.M., Plaksin Yu.M., Malakhov N.N., Vinogradov K.I. Technological equipment for sugar factories. - M .: KolosS, 2007. - P. 128-130, Fig. 6.1). This equipment includes beet weighing devices, beet cutters, beet chip scalder, column diffusion apparatus and auxiliary equipment. The main equipment of the beet processing department contains a pulp head, a diffusion juice heater, a column diffusion apparatus, a water separator, liquid and steam heaters, sand traps, a collection of heated barometric water, a sulfitator, a collection, pumps, a scalder, a sump and a collection of pulp press water and a diffusion juice sand trap.
Недостатками указанного прототипа являются повышенные затраты тепла, вызванные его потерями через вертикальный корпус колонного диффузионного аппарата, ошпариватель, подогреватели свекловичной стружки и диффузионного сока, а также отсутствие устройств для утилизации тепла, выделяемого от указанных нагретых аппаратов для создания оптимальных условий микроклимата в производственном помещении свеклоперерабатывающего отделения (согласно "СанПиН 2.2.4.548-96, п. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Санитарные правила и нормы"). The disadvantages of this prototype are the increased heat costs caused by its loss through the vertical housing of the column diffusion apparatus, the scalder, the heaters for beet chips and diffusion juice, as well as the lack of devices for utilizing the heat generated from these heated apparatuses to create optimal microclimate conditions in the production room of the beet processing department. (according to "SanPiN 2.2.4.548-96, clause 2.2.4. Physical factors of the production environment. Hygienic requirements for the microclimate of industrial premises. Sanitary rules and regulations").
Технической задачей заявляемого изобретения является уменьшение тепло- и энергозатрат процесса экстрагирования за счет возврата тепла жомопрессовой воды и части утилизированного тепла из помещения свеклоперерабатывающего отделения. The technical objective of the claimed invention is to reduce the heat and energy consumption of the extraction process due to the return of the heat of the pulp press water and part of the recovered heat from the premises of the beet processing department.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение расходов тепла на проведение диффузионного процесса за счет возврата части утилизируемого тепла от получаемой жомопрессовой воды и от нагретого воздуха из помещения свеклоперерабатывающего отделения.The technical result of the claimed invention is the reduction of heat consumption for the diffusion process due to the return of part of the utilized heat from the obtained pulp water and from the heated air from the beet processing department.
Технический результат достигается тем, что заявляемое свеклоперерабатывающее отделение с колонным диффузионным аппаратом содержит соединенные между собой трубопроводами мезголовушку свекловичной стружки, подогреватель диффузионного сока, колонный диффузионный аппарат, водоотделитель, песколовушку жомопрессовой воды, сборник барометрической воды, сульфитатор, сборник сульфитированной барометрической воды, насос для подачи барометрической воды, насос для подачи свежей жомопрессовой воды, насос для подачи отстоявшейся жомопрессовой воды, насос для подачи осветленного диффузионного сока, насос для подачи сокостружечной смеси, насос для откачивания диффузионного сока в песколовушку, сборник жомопрессовой воды, ошпариватель, песколовушку диффузионного сока, при этом колонный диффузионный аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого по оси установлен трубовал с закрепленным по спирали лопастным транспортным устройством, обеспечивающим подачу сокостружечной смеси снизу вверх, а также закрепленного в нижней части корпуса колонного диффузионного аппарата горизонтальное сито для отделения диффузионного сока, удаляемого из колонного диффузионного аппарата, отличающееся тем, что отделение дополнительно снабжено вытяжным вентилятором и теплонасосной установкой, состоящей из компрессора, жидкостного испарителя для отбора тепла от отводимой из водоотделителя жомопрессовой воды, воздушного испарителя для утилизации отработанного воздуха из помещения свеклоперерабатывающего отделения, компрессора, двух конденсаторов, один из которых предназначен для нагрева барометрической воды, а другой для нагрева жомопрессовой воды перед подачей нагретой барометрической воды и нагретой жомопрессовой воды в колонный диффузионный аппарат, двух терморегулирующих вентилей для регулирования температур барометрической воды и жомопрессовой воды перед их поступлением в колонный диффузионный аппарат, насоса для подачи сульфитированной барометрической воды в жидкостный испаритель и ресивера, предназначенного для создания защитного гидрозатвора между жидкостным и воздушным испарителями и конденсаторами для нагрева барометрической воды и жомопрессовой воды, также соединенными между собой трубопроводами. The technical result is achieved by the fact that the claimed beet processing department with a column diffusion apparatus contains interconnected by pipelines a beet shaving head, a diffusion juice heater, a column diffusion apparatus, a water separator, a sand trap for pulp press water, a collection of barometric water, a sulfitator, a collection of sulphated barometric water, a pump for supplying barometric water, a pump for supplying fresh pulp press water, a pump for supplying settled pulp press water, a pump for supplying clarified diffusion juice, a pump for supplying juice mixture, a pump for pumping diffusion juice into a sand trap, a collection of pulp press water, a scalder, a sand trap for diffusion juice, while The column diffusion apparatus includes a vertical cylindrical body, inside which a pipe shaft is installed along the axis with a bladed transport device fixed in a spiral, which ensures the supply of a juice mixture from the bottom up, as well as a horizontal sieve fixed in the lower part of the column diffusion apparatus housing for separating the diffusion juice removed from the column diffusion apparatus, characterized in that the compartment is additionally equipped with an exhaust fan and a heat pump unit, consisting of a compressor, a liquid evaporator for extracting heat from the pulp press water removed from the water separator, an air evaporator for utilizing exhaust air from the beet processing compartment, a compressor, two condensers, one of which is designed for heating barometric water, and the other for heating pulp water before supplying heated barometric water and heated pulp press water to the column diffusion apparatus, two thermostatic valves to control the temperatures of barometric water and pulp press water before they enter the column diffusion apparatus, a pump for supplying sulphated barometric water into the liquid evaporator and a receiver designed to create a protective hydraulic seal between the liquid and air evaporators and condensers for heating barometric water and pulp water, also interconnected by pipelines.
Изобретение поясняется следующими иллюстрациями.The invention is illustrated by the following illustrations.
На фиг. 1 изображена схема свеклоперерабатывающего отделения с колонным диффузионным аппаратом.In FIG. 1 shows a diagram of a beet processing department with a column diffusion apparatus.
На фиг. 2 дан разрез колонного диффузионного аппарата. In FIG. 2 shows a section of the column diffusion apparatus.
На фиг. 3 показана термодинамическая диаграмма давления - удельной энтальпии (lg p – h) хладагента для расчета рабочего цикла теплонасосной установки.In FIG. 3 shows a thermodynamic diagram of the pressure - specific enthalpy ( lg p - h) of the refrigerant for calculating the duty cycle of a heat pump installation.
Схема свеклоперерабатывающего отделения с колонным диффузионным аппаратом содержит мезголовушку свекловичной стружки 1, подогреватель диффузионного сока 2, колонный диффузионный аппарат 3, водоотделитель 4, песколовушку жомопрессовой воды 5, сборник барометрической воды 6, сульфитатор 7, сборник сульфитированной барометрической воды 8, насос для подачи барометрической сульфитированной воды 9, насос для подачи подготовленной к экстрагированию жомопрессовой воды 10, отстойник жомопрессовой воды 11, насос для подачи отстоявшейся жомопрессовой воды 12 в отстойник жомопрессовой воды 11, сборник отстоявшейся освобожденной от песка жомопрессовой воды 13, песколовушку диффузионного сока 14, насос 15 для подачи осветленного освобожденного от песка диффузионного сока в ошпариватель, насос 16 для подачи сокостружечной смеси в колонный диффузионный аппарат и поддержания требуемого давления в нем, ошпариватель 17, насос 18 для откачивания диффузионного сока из ошпаривателя в песколовушку диффузионного сока 19, вытяжной вентилятор 20, жидкостный испаритель 21, воздушный испаритель 22, соленоидный вентиль 23 контура подготовки барометрической воды, соленоидный вентиль 24 контура подготовки жомопрессовой воды, компрессор 25, конденсатор 26 для поддержания температуры барометрической воды, конденсатор 27 для поддержания температуры жомопрессовой воды, ресивер 28 и насос 29 для подачи сульфитированной барометрической воды в жидкостный испаритель 21. В свою очередь, колонный диффузионный аппарат 3 включает вертикальный цилиндрический корпус 30, внутри которого по оси установлен трубовал 31 с закрепленным по спирали лопастным транспортным устройством 32, обеспечивающим подачу сокостружечной смеси снизу вверх колонного диффузионного аппарата, а также горизонтальное сито 33 для отделения диффузионного сока, удаляемого из вертикального цилиндрического корпуса 30 и закрепленного в нижней части корпуса 30 колонного диффузионного аппарата 3.The scheme of the beet processing department with a column diffusion apparatus contains a beet shaving head 1, a diffusion juice heater 2, a
Заявленное устройство работает следующим образом. Свекловичная стружка ленточным конвейером направляется в шахту ошпаривателя 17 для предварительного подогрева диффузионным соком с температурой 72 °С. При нагреве стружки диффузионный сок охлаждается до 47 °С и направляется насосом 18 из ошпаривателя 17 в песколовушку диффузионного сока 19. Далее диффузионный сок поступает в мезголовушку 1 и после отделения в ней мезги направляется на дальнейшую переработку. Отделившаяся в мезголовушке 1 мезга возвращается в ошпариватель 17. В ошпаривателе 17 свекловичная стружка окончательно подогревается циркуляционным соком, предварительно нагретым паром в подогревателе диффузионного сока 2 от температуры 72°С до 85 °С. Сокостружечная смесь с температурой 78°С из ошпаривателя 17 насосом 16 для подачи сокостружечной смеси поступает в колонный диффузионный аппарат 3, в котором перемещается снизу вверх с помощью внутренних транспортирующих устройств вращающихся с трубовалом 31 лопастных транспортных устройств 32. и за счет давления и напора, Давление и напор создаваемого насосом для подачи сокостружечной смеси создается насосом 16. В верхнюю часть колонного диффузионного аппарата 3 из конденсатора 27, в котором поддерживается температура около 74 °С подается жомопрессовая вода. Одновременно в верхнюю часть колонного диффузионного аппарата 3 из конденсатора 26, в котором поддерживается температура порядка 65 °С, насосом 9 подается барометрическая вода. Подготовленная к экстрагированию жомопрессовая вода подается в колонный диффузионный аппарат 3 насосом 10 в количестве 40 % к массе свекловичной стружки (м. св. стр.), а сульфитированная барометрическая вода - насосом 9 в количестве 60 % м. св. стр. к массе свекловичной стружки Полученный в результате противоточного экстрагирования стружки диффузионный сок фильтруется через горизонтальное сито 33 колонного диффузионного аппарата 3 и направляется в песколовушку диффузионного сока 14 для удаления минеральных примесей песка. Затем диффузионный сок с температурой 72 °С, отводимый из колонного диффузионного аппарата 3 с расходом 420 % м. св. стр. к массе свекловичной стружки разделяется на два потока. Один поток с расходом 120 % м. св. стр. к массе свекловичной стружки с помощью насоса для подачи осветленного диффузионного сока 15 подается в ошпариватель 17 для предварительного подогрева свекловичной стружки. После ошпаривателя 17 диффузионный сок насосом 18 откачивается в песколовушку диффузионного сока 19 и через мезголовушку 1 направляется на дальнейшую переработку. Второй поток – циркуляционный диффузионный сок с расходом 300 % м. св. стр. к массе свекловичной стружки насосом 15 направляется через подогреватель диффузионного сока 2 в колонный диффузионный аппарат 3. Обессахаренная свекловичная стружка (жом) транспортером подается на водоотделитель 4, а затем в жомопрессовое отделение на прессование с получением для получения отжатого жома и жомопрессовой воды. Жомопрессовая вода поступает в мезголовушку 5 для удаления мезги. Затем очищенная в мезголовушке 5 жомопрессовая вода из мезголовушки 5 направляется в сборник 13, откуда насосом 12 закачивается в отстойник 11 для окончательного отстаивания. Далее отстоявшаяся жомопрессовая вода насосом 10 подается в жидкостный испаритель 21, в котором за счет кипения хладагента от жомопрессовой воды отбирается низкопотенциальное тепло. Барометрическая вода из сборника 8 обрабатывается в сульфитаторе 7 для достижения необходимого значения рН и направляется в сборник сульфитированной барометрической воды 8, из которого поступает в конденсатор 26 для подогрева до требуемой температуры перед подачей в колонный диффузионный аппарат 3. Удаляемый из помещения свеклоперерабатывающего отделения нагретый воздух вентилятором 20 нагнетается в воздушный испаритель 22. Из жидкостного испарителя 21 и воздушного испарителя 22 кипящий хладагент направляется в компрессор 25, из которого сжатые пары отводятся в два конденсатора: через конденсатор 26 - барометрическая вода, а через конденсатор 27 - жомопрессовая вода. Нагретые таким образом в конденсаторах 26 и 27 до требуемой температуры экстрагенты – сульфитированная барометрическая вода и жомопрессовая вода подаются в верхнюю часть колонного диффузионного аппарата 3 на экстрагирование свекловичной стружки. Для предотвращения микробиологического разложения сахара и поддержания требуемой кислотности воды в ошпариватель 17 и колонный диффузионный аппарат 3 подают раствор формалина. The claimed device works as follows. Beet chips are sent by a belt conveyor to the shaft of the
Выделяемое из помещения свеклоперерабатывающего отделения низкотемпературное тепло от нагретого корпуса колонного диффузионного аппарата 3, от ошпаривателя свекловичной стружки и подогревателя диффузионного сока 2, а также от жомопрессовой воды в заявляемом устройстве утилизируется в парокомпрессионной теплонасосной установке, включающей жидкостный испаритель 21, воздушный испаритель 22, терморегулирующие вентили 23 и 24, компрессор 25, конденсаторы 26 и 27, в которых достигается оптимальные соответствующие температуры барометрической воды 65°С и жомопрессовой воды 74 °С, необходимые для проведения экстрагирования в колонном диффузионном аппарате 3. Для создания защитного гидрозатвора между испарителями и конденсаторами установлен ресивер 28. Подача сульфитированной барометрической воды в жидкостный испаритель производится насосом 29. The low-temperature heat emitted from the premises of the beet processing department from the heated body of the
Работу описанной теплонасосной установки поясним на примере. Хладагент, например, R401а, кипит при температуре 5°С и поглощает низкопотенциальную теплоту жомопрессовой воды, получаемой в процессе прессования жома. Дополнительным источником низкопотенциальной теплоты является воздух от нагретых тепловых аппаратов (подогревателя диффузионного сока 2 и ошпаривателя 17) и колонного диффузионного аппарата 3. Забор воздуха производится из помещения свеклоперерабатывающего отделения вентилятором 20 с температурой не менее 28-30 °С. Парообразный хладагент из жидкостного испарителя 21, куда поступает жомопрессовая вода, подается в компрессор 25, в котором производится сжатие паров хладагента с повышением давления до 2,8 МПа и температуры паров до 85°С. Аналогично хладагент из воздушного испарителя 22, отбирающего тепло из помещения свеклоперерабатывающего отделения также направляется в компрессор 25. Полученный в компрессоре 25 высокотемпературный хладагент поступает в конденсаторы 26 и 27 для получения соответствующих температур экстрагента: жомопрессовой воды 74°С и барометрической воды 65 °С. Для создания защитного гидрозатвора между жидкостным испарителем 21, воздушным испарителем 22 и соответствующими конденсаторами теплонасосной установки 27 и 26, а также отделении масла от воздуха служит ресивер 28. Автоматическое регулирование подачи жидкого хладагента в жидкостный испаритель 21 и воздушный испаритель 22 обеспечивают соответствующие терморегулирующие вентили контуров подготовки барометрической воды 23 и жомопрессовой воды 24. We will explain the operation of the described heat pump installation with an example. The refrigerant, for example, R401a, boils at a temperature of 5°C and absorbs the low-grade heat of the pulp press water obtained during the pressing of the pulp. An additional source of low-grade heat is air from heated thermal devices (diffusion juice heater 2 and scalder 17) and
Заявляемое изобретение может быть проиллюстрировано следующим предлагаемым примером. Производительность колонного диффузионного аппарата Q=4,0 тыс. т свеклы/сутки The claimed invention can be illustrated by the following proposed example. The productivity of the column diffusion apparatus Q = 4.0 thousand tons of beets / day
Для расчета затрат тепла для условий работы прототипа следует выполнить материальный и тепловой расчет аппарата.To calculate the heat costs for the operating conditions of the prototype, it is necessary to perform a material and thermal calculation of the apparatus.
Уравнение материального баланса аппарата имеет вид (1):The equation of the material balance of the apparatus has the form (1):
где Gстр - расход стружки;where G str - chip consumption;
Gж - выход жома;G W - pulp output;
Gв - количество питательной воды;G in - the amount of feed water;
Gдс - отбор диффузионного сока.G ds - selection of diffusion juice.
Согласно принятым технологическим нормам (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1999. 495 с.)According to accepted technological standards (Sapronov A.R. Technology of sugar production. - M.: Kolos, 1999. 495 p.)
Тогда из уравнения (1) расход питательной воды (экстрагента) с учётом соотношений (2) и (3) составит:Then, from equation (1), the consumption of feed water (extractant), taking into account relations (2) and (3), will be:
Проверка правильности баланса проводится по уравнению 1:Checking the correctness of the balance is carried out according to equation 1:
Следовательно, баланс составлен верно.Therefore, the balance is correct.
Для выполнения теплового расчета составим уравнение теплового баланса (5):To perform a thermal calculation, we compose the heat balance equation (5):
где ΣQ пр - сумма приходящих в аппарат потоков тепла;WhereΣQ etc - the amount of heat flows entering the apparatus;
ΣQ ух - сумма уходящих тепловых потоков. ΣQ wow is the sum of outgoing heat fluxes.
где Q стр - тепло, приносимое стружкой в аппарат;where Q str is the heat brought by the chips into the apparatus;
Q в - тепло, приносимое питательной водой. Q in - the heat brought by the feed water.
где сстр - теплоемкость стружки, принимается 3768 Дж/кг К;where cstr is the heat capacity of the chips, 3768 J/kg K is taken;
tстр - температура стружки, принимается 60◦С.t str - chip temperature, assumed 60 ◦ C.
где Q в – расход питательной воды (барометрической – 60 % к массе воды, или WhereQ V - feed water consumption (barometric - 60% by weight of water, or
G бв = 29,16 кг/с) и жомопрессовой воды – 40 % к массе воды, или G bw \u003d 29.16 kg / s) and pulp water - 40% by weight of water, or
G жв =19,44 кг/с) G lw \u003d 19.44 kg / s)
с в - теплоемкость питательной воды, принимается 4200 Дж/кг К; с в - heat capacity of feed water, 4200 J/kg K;
t в - температура питательной воды, в т.ч. барометрической воды 65 ◦С и t in - feed water temperature, incl. barometric water 65 ◦ C and
жомопрессовой воды 74◦С.pulp water 74 ◦ C.
где Qж - тепло, уносимое с жомом;where Q w is the heat carried away with the pulp;
Qдс - тепло, уносимое с диффузионным соком;Q ds - heat carried away with diffusion juice;
Qп- потери тепла через наружные ограждения аппарата.Q p - heat loss through the outer enclosures of the apparatus.
где сж- теплоемкость жома, принимается 4190 Дж/кг К;where c w is the heat capacity of the pulp, 4190 J/kg K is taken;
tж - температура жома, принимается 65°С.t W - the temperature of the pulp, taken 65°C.
где с дс - теплоемкость диффузионного сока, принимается 3768 Дж/кг К;where c ds is the heat capacity of the diffusion juice, 3768 J/kg K is taken;
t в - температура диффузионного сока, принимается 72◦С. t in - the temperature of the diffusion juice, 72 ◦ C is taken.
Определение тепловых потерьDetermination of heat losses
В случае прямого нагрева барометрической воды затраты теплоты составятIn the case of direct heating of barometric water, the heat costs will be
Для прямого нагрева жомопрессовой водыFor direct heating of pulp water
Общие затраты тепла на нагрев экстрагентаTotal heat costs for heating the extractant
В случае применения для нагрева экстрагента теплонасосной установки общие затраты тепла складываются из количества тепла (Q о ), отбираемого от воздуха помещения отделения и тепла получаемой жомопрессовой воды и тепла, эквивалентного затраченной работе компрессора (N l )In the case of using a heat pump unit to heat the extractant, the total heat costs are the sum of the amount of heat(Q O ), taken from the air of the separation room and the heat of the obtained pulp water and the heat equivalent to the expended work of the compressor (N l )
Для расчета теплового насоса приняты:To calculate the heat pump adopted:
тепловая нагрузка (по формуле (17)) Q т =9,92 МДж/с; thermal load (according to formula (17)) Q t \u003d 9.92 MJ / s;
средняя температура низкопотенциального теплоносителя на входе в тепловой насос t н1 =27 °С;the average temperature of the low-potential coolant at the inlet to the heat pump t n1 =27 °C;
температура низкопотенциального теплоносителя после теплового насоса t н2 =14 °С;temperature of the low-grade coolant after the heat pump t n2 =14 °C;
средняя температура воздуха в помещении свеклоперерабатывающего отделения в сезон переработки сахарной свеклы t 0 = 30 °С;the average air temperature in the beet processing department during the sugar beet processing season t 0 = 30 ° C;
перепады температуры на выходе из теплообменников в испарителе ∆t исп , конденсаторе ∆t к принимается 3…5°Сtemperature drops at the outlet of the heat exchangers in the evaporator ∆t app , condenser ∆t k is assumed to be 3 ... 5 ° С
Температура испарения хладагента:Refrigerant evaporation temperature:
t и = t н2 – ∆t исп = 14 – 4 = 10 ° (19) t And = t h2 – ∆t Spanish = 14 - 4 = 10 ° (19)
Температура конденсации хладагента tк:Refrigerant condensation temperature t to :
t к = t в2 +∆t к =74+3=77 °С (20) t k \u003d t v2 + ∆t k \u003d 74 + 3 \u003d 77 ° С (20)
Для построения термодинамического цикла работы теплонасосной установки используем lg p – h – диаграмму (рис. 1), на которой нанесены:To build a thermodynamic cycle of operation of a heat pump installation, we use lg p - h - a diagram (Fig. 1), on which:
- точка 1' характеризует состояние хладагента в испарителе;- point 1' characterizes the state of the refrigerant in the evaporator;
- процесс (1'-1) – перегрев хладагента в испарителе;- process (1'-1) - overheating of the refrigerant in the evaporator;
- точка 1 характеризует состояние хладагента перед сжатием, находится на продолжении изобары Р 0 , соответствующей испарению хладагента при температуре t и до пересечения изотермой; - point 1 characterizes the state of the refrigerant before compression ;
- процесс (1-2) – сжатие хладагента в компрессоре;- process (1-2) - compression of the refrigerant in the compressor;
- точка 2 характеризует состояние хладагента после его изоэнтропного сжатия. Точка 2 находится на продолжении изобары Рк, соответствующей давлению конденсации при температуре tк и изоэнтропы, проведенной из точки 1; - point 2 characterizes the state of the refrigerant after its isentropic compression. Point 2 is located on the continuation of the Pk isobar corresponding to the condensation pressure at temperature tk and the isentrope drawn from point 1;
- процесс (2-3) – изотермическая конденсация хладагента в конденсаторе и отдача теплоты высокопотенциальному теплоносителю;- process (2-3) - isothermal condensation of the refrigerant in the condenser and heat transfer to a high-potential coolant;
- точка 3 характеризует состояние хладагента после конденсатора с учетом тепловых потерь. Положение точки 3 определяется пересечением изобары Рк и изоэнтальпы h 3 ; -
- процесс 3-4 – обратимый процесс расширения хладагента в терморегулирующем вентиле;- process 3-4 - reversible expansion of the refrigerant in the expansion valve;
- точка 4 характеризует состояние хладагента на выходе из конденсатора. Положение точки 4 определяется пересечением изобары Рк и пограничной кривой х = 0 (при этом падением давления при конденсации пренебрегаем ввиду его малого значения).- point 4 characterizes the state of the refrigerant at the outlet of the condenser. The position of point 4 is determined by the intersection of the Pk isobar and the boundary curve x = 0 (in this case, the pressure drop during condensation is neglected due to its small value).
- процесс 4-1 – изотермическое испарение хладагента в испарителе за счет теплоты, отобранной у холодного теплоносителя.- process 4-1 - isothermal evaporation of the refrigerant in the evaporator due to the heat taken from the cold heat carrier.
Полученные значения рабочих точек термодинамического цикла сведены в таблицу 1.The obtained values of the operating points of the thermodynamic cycle are summarized in Table 1.
Таблица 1 – Расчетные параметры термодинамического цикла теплонасоснойTable 1 - Calculated parameters of the thermodynamic cycle of the heat pump
установки installations
Работа сжатия в компрессореThe work of compression in the compressor
l сж = h 2 – h 1 = 477 – 420 =57,0 кДж/кг (21) l compress \u003d h 2 - h 1 \u003d 477 - 420 \u003d 57.0 kJ / kg (21)
Удельная тепловая нагрузка в конденсатореSpecific heat load in the condenser
q к = h 2 – h 3 = 477 – 315 = 162,0 кДж/кг (22) q k \u003d h 2 - h 3 \u003d 477 - 315 \u003d 162.0 kJ / kg (22)
равна тепловой нагрузке теплонасосной установкиequal to the heat load of the heat pump unit
q к = q 0 =162 кДж/кг. q k \u003d q 0 \ u003d 162 kJ / kg .
Массовый расход хладагента Gха, кг/с, определяется по тепловой нагрузке установки Q 0 , равной количеству теплоты, получаемой горячим теплоносителем: The mass flow rate of the refrigerant G ha , kg / s, is determined by the heat load of the installation Q 0 , equal to the amount of heat received by the hot coolant:
Gха = Q0/ q0 = 9,92 / 162,0 =61,2 кг/с (23)G ha \u003d Q 0 / q 0 \u003d 9.92 / 162.0 \u003d 61.2 kg / s (23)
Теоретическая мощность компрессора:Theoretical compressor power:
N l = G ха × l сж =61,2×57=3,5 МВт (24) N l \u003d G xa × l com = 61.2 × 57 \u003d 3.5 MW (24)
Полная тепловая нагрузка в конденсатореTotal heat load in the condenser
Q о = G ха ·q к = 61,2·162 =9,914 МВт (25) Q o \u003d G xa q k \u003d 61.2 162 \u003d 9.914 MW (25)
Расчетом получено, что при утилизации бросового тепла на нагрев экстрагента значение потерь тепла по уравнению баланса (уравнение (17)) покрывается нагрузкой на конденсаторы. А расчетная мощность компрессора (уравнение (24)) теплонасосной установки составляет около 30 % от затрат на подогрев экстрагента.It was obtained by calculation that when waste heat is utilized for heating the extractant, the value of heat loss according to the balance equation (equation (17)) is covered by the load on the capacitors. And the calculated capacity of the compressor (equation (24)) of the heat pump unit is about 30% of the cost of heating the extractant.
Для рассматриваемого примера коэффициент преобразования теплоты теплонасосной установки µ составляетFor the example under consideration, the heat conversion coefficient of the heat pump installation µ is
µ = q 0 / l сж = 162 / 57 =2,84, µ \u003d q 0 / l szh \u003d 162 / 57 \u003d 2.84,
т.е. на 1 кВт затраченной электрической энергии тепловой насос производит 2,84 кВт тепловой энергии. Экономия энергетических ресурсов на подготовку экстрагента достигает 70 %.those. for 1 kW of electrical energy consumed, the heat pump produces 2.84 kW of thermal energy. Saving energy resources for the preparation of the extractant reaches 70%.
Иными словами, в заявляемом изобретении тепловые потери процесса экстрагирования не теряются безвозвратно, а утилизируется в парокомпрессионной теплонасосной установке, включенной в схему свеклоперерабатывающего отделения с колонным диффузионным аппаратом, что позволяет его использовать для нагрева барометрической и жомопрессовой вод до требуемых температур и за счет этого исключить из схемы высокотемпературные паровой и жидкостный подогреватели, что в целом обеспечивает значительное снижение тепловой нагрузки в свеклоперерабатывающем отделении при проведении экстрагирования сахара в колонном диффузионном аппарате.In other words, in the claimed invention, the heat losses of the extraction process are not lost irretrievably, but are utilized in a vapor-compression heat pump unit included in the scheme of the beet processing department with a column diffusion apparatus, which allows it to be used to heat barometric and pulp-pressed water to the required temperatures and thereby exclude from circuits high-temperature steam and liquid heaters, which generally provides a significant reduction in the heat load in the beet processing department during the extraction of sugar in a column diffusion apparatus.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет: Thus, the claimed invention allows:
- сократить тепловые затраты на проведение диффузионного процесса за счет утилизации низкотемпературного тепла жомопрессовой воды и возврата части утилизируемого тепла от нагретых корпусов подогревателей и колонного диффузионного аппарата, установленных в свеклоперерабатывающем отделении;- reduce the heat costs for the diffusion process by utilizing the low-temperature heat of the pulp-pressing water and returning part of the utilized heat from the heated housings of the heaters and the column diffusion apparatus installed in the beet processing department;
- регулировать температуру подачи барометрической и жомопрессовой вод в колонный диффузионный аппарат в зависимости от качества перерабатываемой сахарной свеклы; - to regulate the temperature of the supply of barometric and pulp water to the column diffusion apparatus, depending on the quality of the processed sugar beet;
- снизить температуру воздуха в свеклоперерабатывающем отделении до нормативных показателей микроклимата в производственном помещении свеклоперерабатывающего отделения за счет удаления нагретого воздуха из помещения свеклоперерабатывающего отделения.- reduce the air temperature in the beet processing department to the standard microclimate in the production room of the beet processing department by removing heated air from the beet processing department.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798054C1 true RU2798054C1 (en) | 2023-06-14 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU65187A1 (en) * | 1939-04-14 | 1944-11-30 | К.И. Мусолин | Continuous diffuser |
FR2522479A1 (en) * | 1982-03-05 | 1983-09-09 | Valorisation Agrobiologique | Processing proteinaceous and sugar contg. plant matter - to recover feed cake and opt. juice for alcoholic fermentation |
UA66639U (en) * | 2011-06-22 | 2012-01-10 | Национальный Университет Пищевых Технологий | Process for preparation of diffusion juice |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU65187A1 (en) * | 1939-04-14 | 1944-11-30 | К.И. Мусолин | Continuous diffuser |
FR2522479A1 (en) * | 1982-03-05 | 1983-09-09 | Valorisation Agrobiologique | Processing proteinaceous and sugar contg. plant matter - to recover feed cake and opt. juice for alcoholic fermentation |
UA66639U (en) * | 2011-06-22 | 2012-01-10 | Национальный Университет Пищевых Технологий | Process for preparation of diffusion juice |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гребенюк С.М. и др. Технологическое оборудование сахарных заводов, Москва, КолосС, 2007, с.128-130, рис. 6.1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1140888A (en) | Energy conversion method and system | |
CA1172039A (en) | Environmental control system | |
US3783108A (en) | Method and apparatus for distilling freshwater from seawater | |
US2537259A (en) | Engine driven vapor compression still | |
NO143355B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR TREATMENT OF GLASS SHELL | |
AU2600788A (en) | A low pressure distillation apparatus | |
CN102295992B (en) | Plant essence gradient extraction device | |
CN105833555A (en) | Plate heat exchanger concentration system and concentration process thereof | |
RU2354430C1 (en) | Method of creating vacuum in vacuum column of oil refining and installation for implementation of this method | |
US4480993A (en) | Installation for processing chunks of animal matter | |
RU2798054C1 (en) | Beet processing section with column diffusion device | |
US5591310A (en) | Distillation | |
US3953972A (en) | Geothermal energy recovery process | |
US4313787A (en) | Method for preheating the air circulating in an installation comprising an evaporator coupled to a drying unit | |
US4181577A (en) | Refrigeration type water desalinisation units | |
CN106348372A (en) | Multistage flash evaporation process independently driven by recycled heat of steam condensation source heat pump | |
US20180361269A1 (en) | Energy efficient distilling heat pump and variants thereof | |
US3486985A (en) | Flash distillation apparatus with refrigerant heat exchange circuits | |
US4388916A (en) | Steam generation apparatus | |
US20110132740A1 (en) | Method for evaporation and possible distillation of fluids using a heat pump. | |
US3276226A (en) | Refrigeration system with turbine drive for compressor | |
US4294664A (en) | Latent heat recirculating system | |
US10865370B1 (en) | Cook water preheat using evaporator vapor heat recovery | |
US2119201A (en) | Compressor apparatus | |
US3834994A (en) | Multi-stage evaporator |