蒸汽噴射器在DL-蘋果酸蒸發(fā)中的節(jié)能應(yīng)用分析.pdf

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1、390化工機械2013年蒸汽噴射器在DL一蘋果酸蒸發(fā)中的節(jié)能應(yīng)用分析柳杰’李慶生朱永峰(南京工業(yè)大學(xué)機械與動力工程學(xué)院)●摘要在DL一蘋果酸雙效降膜蒸發(fā)工藝流程的基礎(chǔ)上，提出使用蒸汽噴射器對二次蒸汽增壓并將混合蒸汽作為I效加熱熱源的方案。分析表明：該方寨能有效提高二次蒸汽的利用率，可以使DL一蘋果酸蒸發(fā)能耗降低7％以上。關(guān)鍵詞蒸汽噴射器蘋果酸降膜蒸發(fā)節(jié)能中國分類號TQ051．35文獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章縮號0254-6094(2013)03-0390-03DL一蘋果酸作為一種安全無毒的酸味劑廣泛應(yīng)用于食品和飲料行業(yè)中，隨著其保健作用的發(fā)現(xiàn)，需求量也越來越大?。工業(yè)上DL一蘋果酸溶液濃縮以蒸發(fā)操作為主

2、，其蒸發(fā)量大和能耗高，穩(wěn)定性和衛(wèi)生性要求嚴(yán)格。筆者將蒸汽噴射器引入DL一蘋果酸產(chǎn)量為5t／h、濃縮濃度為20％一40％的逆流雙效降膜蒸發(fā)流程中，計算分析了蒸汽噴射器對二次蒸汽的利用效率以及蒸發(fā)操作總體能耗的影響。1蒸發(fā)工藝流程配套有蒸汽噴射器的DL一蘋果酸逆流雙效降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)流程如圖1所示。物料出口圖1配套有蒸汽噴射器的蘋果酸蒸發(fā)工藝流程·柳杰，男，1987年6月生，碩士研究生。江蘇省南京市，210000。第40卷第3期化工機械391原料液經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱之后進入第1I效蒸發(fā)器，通過料液分布器均勻分布到加熱管管壁上，在重力的作用下均勻的沿管壁下流并吸收管外加熱蒸汽熱量蒸發(fā)汽化。料液在分離室完

3、成汽、液分離，初步濃縮的料液進入第1效蒸發(fā)器再次蒸發(fā)濃縮，最終得到所需濃度的濃縮液。生蒸汽通過蒸汽噴射器將第1效產(chǎn)生的部分二次蒸汽增壓后作為加熱熱源進入第1效蒸發(fā)器內(nèi)，混合蒸汽在蒸發(fā)管外放熱冷凝，冷凝水進入預(yù)熱器預(yù)熱物料。第1效蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽除去被蒸汽噴射器吸人的部分，其余的進入第1I效蒸發(fā)器作為加熱熱源。在第1I效蒸發(fā)器的汽液分離室設(shè)置有真空泵以降低第1I效的蒸汽壓，提高蒸發(fā)效率。無蒸汽噴射器的蒸發(fā)流程中，物料流程與配套有蒸汽噴射器的工藝流程相同，生蒸汽流程是將圖1中的蒸汽噴射器取消，生蒸汽直接進入第1效作為加熱熱源，第1效產(chǎn)生的二次蒸汽全部進入第1I效作為加熱熱源。2蘋果酸蒸發(fā)操

4、作的蒸汽消耗2．1無蒸汽噴射器蒸發(fā)流程的蒸汽消耗多效蒸發(fā)計算由于未知量較多，相應(yīng)的關(guān)系式也較多，一般采用先給定初值然后迭代計算的方法"]。蒸發(fā)計算的主要依據(jù)是物料平衡和能量平衡。各效物料平衡計算式為：肚F(·一妻)雕；扣式中，——加料量；形——蒸發(fā)量；X。廣一初始濃度；x_終了濃度。各效能量平衡計算式為：Wi=[a．+(F。一CWl一?一CWi—1)JB]田Hi—CTi％2瓦式中C——水的比熱；日。——第i效的加熱蒸汽的焓；日：——第i效的二次蒸汽的焓；t?！趇效的溶液溫度；a?！趇效的蒸發(fā)系數(shù)；．IB——自然蒸發(fā)系數(shù)；(1)(2)71；——各效的熱利用系數(shù)，取0．97。在多效蒸發(fā)計

5、算中，一般是先假設(shè)各效的蒸發(fā)量和蒸汽壓降相同，通過式(1)、(2)計算出相應(yīng)數(shù)據(jù)，將計算數(shù)據(jù)與設(shè)定值作比較并對設(shè)定值做出修正，進行迭代計算后，得到較為符合的結(jié)果。無蒸汽噴射器的蒸發(fā)工藝流程相應(yīng)數(shù)據(jù)見表1。表1無蒸汽噴射器蒸發(fā)流程計算結(jié)果參數(shù)I效II效加熱蒸汽壓強／kPa加熱蒸汽溫度／。C二次蒸汽壓強／kPa二次蒸汽溫度／℃料液沸點升高／℃料液溫度／。C管路損失／。C有效傳熱溫差／。C傳熱系數(shù)／W-m～·K一計算蒸發(fā)量／t計算傳熱面積／m2設(shè)計傳熱面積／m2加熱蒸汽時蒸汽耗量／t料液濃度／％生蒸汽耗量／t·h“汽耗比8434957542167655217856Ol1719l200l1001．2

6、91．2l4240451．351．2926／4020／261．351．35／2．50=0．542．2配套蒸汽噴射器的蒸發(fā)流程蒸汽消耗配套有噴射器的多效蒸發(fā)蒸汽消耗計算也是以式(1)、(2)為基礎(chǔ)的。由于蒸汽噴射器的加入，I效的一部分二次蒸汽增壓后返回l效，所以I效的蒸發(fā)量明顯要超過II效。這個計算過程更傾向于先設(shè)定I、II效的蒸發(fā)量，根據(jù)第1效蒸發(fā)量和能量守恒計算出I效的加熱蒸汽量，其中能量守恒計算式為：Q=[FCo(t—to)+wi]田(3)式中C?！芤旱谋葻?1；F——物料量；Q——總傳熱量；i——溶液汽化熱；t—t?！芤簻厣?；形——蒸發(fā)量；392化工機械2013年田——熱損失補

7、充系數(shù)，此處取1．02。然后，根據(jù)蒸汽噴射壓縮器的引射系數(shù)計算出所需的加熱蒸汽和返回第1效的二次蒸汽量，再通過式(3)得出第1I效的蒸發(fā)量，將這個蒸發(fā)量與設(shè)定的蒸發(fā)量相比較，然后調(diào)整初始的設(shè)定值，迭代計算，直到得到相吻合的結(jié)果。蒸汽噴射器的工作蒸汽為700kPa，引射蒸汽(即I效的二次蒸汽)為34kPa，混合蒸汽為84kPa，引射系數(shù)利用索科洛夫法¨o計算，計算結(jié)果為0．44。配套蒸汽噴射器的蒸發(fā)工藝流程相應(yīng)