Примерный тепловой расчет вакуум-выпарной установки непрерывного действия для сгущения водного раствора ферментов

Сгущению подвергается отфильтрованный ферментный раствор культуры плесневых грибов, выращенной глубинным методом с последующим высушиванием раствора в распылительной сушилке. Начальное количество сгущаемого (исходного) раствора, поступающего в выпарной аппарат, О1=30 т/сутки, 01ч = 30/24= 1,25 т/ч. Содержание сухих веществ в сгущаемом растворе 3%.

Сгущение произвести до содержания сухих веществ (в 2,5 раза) 7,5%. Содержание влаги в сгущенном растворе до2 = 92,5%. Температура раствора, поступающего в выпарной аппарат из подогревателя 32° С.

В установке используется струйный паровой компрессор; в нем компримируется вторичный пар, который затем используется для нагревания сгущаемого раствора.

Принимаем параметры процесса упаривания:

температура кипения раствора Р = 32°С; температура греющего пара П = 50°С; давление греющего пара р2 = 0,126 кг/см2 (12,3 кн/м2); энтальпия пара равна 619,0 ккал/кг (2595 кДж/кг); энтальпия конденсата К = 50 ккал/кг (209,3 кДж/кг); теплота испарения Г = 569 ккал/кг (2380 кДж/кг).

При концентрации сухих веществ в ферментном растворе 7,5% физико-химическая депрессия А1 = 0,1 град.

Влияние гидравлической депрессии из-за гидродинамической потери давления в системе циркуляции раствора принимаем ориентировочно А2 = 0,5 град.

Гидростатическая депрессия, вызываемая высотой столба жидкости сгущаемого раствора, составит ориентировочно Лст=1,4 град. Суммарная температурная депрессия

Этой температуре соответствуют: давление пара равно 0,0435 кг/см2 (4,27 мн/м2); энтальпия вторичного пара П = 610,4 ккал/кг (2555 кДж/кг); энтальпия конденсата К = 30 ккал/кг (125,7 кДж/кг); скрытая теплота парообразования Г = 580,35 ккал/кг (2440 кДж/кг).

Полезная разность температур в выпарном аппарате при принятых параметрах

При располагаемом температурном напоре целесообразно применение однокорпусной выпарной установки. Принимаем к установке однокорпусную вакуум-выпарную установку непрерывного действия с трубчатой выносной поверхностью нагрева. Непрерывное поступление в выпарной аппарат исходного раствора и отбор из него постоянного количества сгущенного раствора обеспечивают поддержание заданной концентрации кипящего раствора.

Для уменьшения расхода первичного пара, поступающего в выпарной аппарат, примем к установке струйный термокомпрессор для компримирования части вторичного (сокового) пара и использования его для подогрева сгущаемого раствора.

Параметры первичного пара, поступающего из котельной: Р =  10 кг/см2 (абс.) (981 кн/м2), П = 663 ккал/кг (2780 кДж/кг); К= 181,2 ккал/кг (756,5 кДж/кг).

Для определения количества влаги, испаряемой из ферментного раствора, напишем такие выражения.