Разработка и испытания установки со струйным вакуумным эжектором-конденсатором

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А. В. Курапин, А. М. Ларцев, Е. А. Федянов
РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ УСТАНОВКИ СО СТРУЙНЫМ ВАКУУМНЫМ ЭЖЕКТОРОМ-КОНДЕНСАТОРОМ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: rces@vstu. ru)
Показана возможность замены водокольцевых вакуумных насосов установками со струйным вакуумным эжектором-конденсатором для откачивания паров в вакуум-выпарных аппаратах. Приведены оптимальные параметры такой установки для конкретного вакуум-выпарного аппарата и показаны результаты ее испытаний.
Ключевые слова: эжектор, эжектор-конденсатор, вакуум, вакуум-выпарной аппарат, водокольцевой вакуумный насос.
In this article is shown the possibility of replacement the liquid-packed vacuum pumps to plant with spray vacuum ejector-condenser for evacuating of the vapor in vacuum-evaporative apparatus. Are brought optimal parameters such a plant for concrete vacuum-evaporative apparatus and is shown results her testing.
Keywords: ejector, ejector-condenser, vacuum, vacuum-evaporative apparatus, liquid-packed vacuum pump.
Одним из технологических этапов производства карамельной массы на кондитерских предприятиях является ее выпаривание в ваку-ум-выпарных аппаратах. Для вакуумирования этих аппаратов на многих предприятиях используют водокольцевые вакуумные насосы, при работе которых используются большие объемы водопроводной воды. Несмотря на относительно небольшую долю затрат на энергоносители в общей себестоимости кондитерской продукции, задача снижения потребления водопроводной воды считается производителями одной из важнейших.
Один из возможных путей снижения потребления водопроводной воды в рассматриваемом технологическом процессе заключается в замене водокольцевых вакуумных насосов насосами другого типа. Учитывая, что из выпарного аппарата удаляется высокотемпературная паровоздушная смесь, представляется перспективной замена водокольцевых насосов струйными с частично оборотной системой водоснабжения.
Региональным центром энергосбережения при ВолгГТУ совместно с кафедрой «Теплотехника и гидравлика» для одного из кондитерских предприятий г. Волгограда выполнена работа, в результате которой водокольцевые на-
сосы были заменены установками с водовоздушнопаровыми эжекторами.
На первом этапе работы были проведены исследования с целью выбора для заданных условий работы наиболее эффективной схемы эжектора и оптимальных соотношений его геометрических параметров. За основу была взята опытная установка, спроектированная и изготовленная на самом предприятии. Схема установки приведена на рис. 1.
Эта установка показала при испытаниях совершенно неудовлетворительные результаты -разрежение в 0,75 бар достигалось за 15 мин, в то время как по технологическому циклу работы выпарного аппарата вакуумирование его полостей должно происходить в течение десятков секунд.
За счет изменения конструкции соплового насадка и длины камеры смешения удалось при сохранении проходного сечения насадка и параметров водяного насоса установки увеличить производительность эжектора по воздуху в 4,1 раза: 7,998 м3/ч против 1,942 м3/ч.
На втором этапе работы была решена задача выбора проходных сечений эжектора, производительности и мощности всей установки, исходя из получения максимальной экономии энергоресурсов при соблюдении требований технологии.
Рис. 1. Схема эжекторной установки с вакуум-выпарным аппаратом:
1 — эжектор- 2 — бак с водой- 3 — водяной насос с электродвигателем- 4 — вакуум-выпарной аппарат-
— ловушка для загрязнений- 6 — обратный клапан- 7 — манометр- 8 — вакуумметр- 9 — клапан- 10, 11, 12 — краны
Для наиболее эффективного решения такой задачи было предложено несколько изменить параметры технологического цикла, с тем, чтобы, не ухудшая качества продукта, согласовать эти параметры с характеристиками эжектора. Как известно, эжектор относится к устройствам динамического принципа действия и, в отличие от водокольцевого насоса, его производительность падает по мере увеличения разрежения. В связи с последним, величину разрежения в выпарном аппарате с эжекторной установкой следует задавать близко к минимально допустимой по технологическим требованиям.
По результатам второго этапа работ была спроектирована эжекторная установка с номи-
нальной мощностью привода водяного насоса 15 кВт и расходом воды через эжектор 90… 100 м3/ч. Расчетная производительность эжектора по воздуху составила 45 кг/ч.
Испытания эжекторной установки были проведены при различных подачах водопроводной воды в установку, что обеспечивало различную кратность циркуляции воды в контуре установки и, соответственно, различную температуру воды в баке. Результаты испытаний, проведенных при температуре водопроводной воды 14,5 °С, представлены на рис. 2. На этом же рисунке приведена кривая нараста ния вакуума при работе выпарного аппарата с водокольцевым насосом. Как видно из рисунка,
¦ - эжектор, Овс
Рис. 2. Характеристика эжекторной установки:
— 5,4 м3/ч, Гвод. бак = 29,4 °С- ¦ - эжектор, 0"од = 5,4 м3/ч, бак =
33 °С-
тор, авод = 4,8 м3/ч, ґвод. бак = 34,5 °С- • - водокольцевой насос, Овод = 7,88 м3/ч, ґвод. бак
ґ, с
^ - эжек-= 29,4 °С
эжекторная установка при расходах воды, составляющих 5,4 и 4,8 м3/ч, дает даже несколько большее разрежение, чем водокольцевой насос, расходующий 7,88 м3/ч.
В соответствии с теорией [Соколов, Е. Я. Струйные аппараты / Е. Я. Соколов, Н. М. Зингер. — 3-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 352 с.] величина достигаемого разрежения оказывается тем выше, чем ниже температура воды в баке эжекторной установки, то есть чем ниже температура перед эжектором. Последнюю можно регулировать изменением расхода водопроводной воды через установку. При этом величина расхода будет зависеть от температуры водопроводной воды. Для того чтобы определить, при каких температурах водопроводной воды эжекторные установки эффектив-
нее водокольцевых насосов, были выполнены расчеты потребных расходов этой воды в зависимости от ее температуры. Количество теплоты, которое поступает в эжекторную установку, было принято постоянным в соответствии с технологическим режимом работы вакуум-выпарного аппарата. На рис. 3 показаны построенные на основе результатов расчета зависимости требуемой подачи воды из водопровода от ее температуры в водопроводе для трех фиксированных значений температуры воды в баке: 27- 30- 33 °C. Так как расход воды через водокольцевой насос составляет примерно 8 м3/ч, то при температуре водопроводной воды 14 °C и ниже ее расход через эжекторную установку будет меньше, чем через водокольцевой насос.
ґ °С
1 пв, ^
Рис. 3. Зависимость требуемой подачи воды от ее температур в водопроводе и в баке системы оборотного водоснабжения установки:
¦ - ?вод. бак = 27 °С- ^ - ?вод. бак = 30 °C ¦ - t вод. бак = 33 °С
Опытная эксплуатация эжекторной установки показала, что она позволяет уменьшить по сравнению с водокольцевым насосом не только расход водопроводной воды, но и электроэнергии. При примерно равных величинах достигаемого разрежения в вакуум-выпарном аппарате установка с эжектором может потреблять в сред-
нем за год на 15,5% меньше водопроводной воды и на 42% меньше электроэнергии, чем водокольцевой насос. Такие результаты позволяют говорить о целесообразности широкого использования вакуумирующих эжекторных установок на предприятиях кондитерской и пищевой промышленности.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой