Рафинация касторового масла

 

 

      5.4 Тепловий баланс роботи  дезодоратору Д1 

     Вихідні дані для розрахунку:[8,11]

Температура, К

початкова температура фільтрованої олії                     t_н = 343

фільтрованої  олії, до якої нагрівається жир у  рекупераційному теплообміннику                                                         t_р = 403

температура дезодорації                                           t_д = 473

температура залишкового охолодження олії           t_к = 343

     Рівняння  теплового балансу процесу періодичної  дезодорації  можна представити  у вигляді: [8,10]

Q_р + Q_он + Q_д = Q_р́ + Q_охол + Q_вип + Q_депр + Q_витр,

де  Q_р – кількість теплоти рекупераційного нагріву жиру, кВт

Q_он – кількість теплоти залишкового нагріву жиру, кВт

Q_д – кількість теплоти, яка необхідна для підтримки заданої температури в дезодораторі, кВт

Q_р́ – кількість теплоти рекупераційного охолодження дезодорованого жиру, кВт

Q_охол – кількість теплоти, яка відбирається при охолодженні дезодорованого жиру, кВт

Q_вип – кількість теплоти випаровування летких компонентів, кВт

Q_депр – кількість теплоти, яка виділяється при зниженні температури жиру в результаті обробки його гострою парою, кВт

Q_витр – втрати теплоти у навколишнє середовище, кВт.

 Кількість  теплоти рекупераційного нагріву  жиру визначають за формулою: [10]

Q_р = m · c₁ · (t_p - t_н)       (5.15)

де  с₁ – питома теплоємність жиру за середньої температури (с₁=1,96 кДж/кг·К)

      m – масова витрата жиру, кг/с

      t_p – температура, до якої нагрівається жир у рекупераційному теплообміннику (t_p = 403 К)[8]

Q_р = 0,1209 · 1,96 · (403-343) = 14,22кВт

Кількість теплоти залишкового нагріву  жиру в дезодораторі:[10]

Q_он = m · c₂ · (t_д – t_р)       (5.16)

де  с₂ – питома теплоємність жиру за середньої температури (с₂=2,12кДж/кг·К)

    t_д – температура жиру у дезодораторі, t_д = 473 К

Q_он = 0,1209 · 2,12 · (473-403) = 17,94 кВт

     Кількість теплоти, яка необхідна для підтримки  заданої температури у дезодораторі, розраховують за рівнянням: [8,10]

     Q_д = Q_вип + Q_депр + Q_витр

     Під час проведення дезодорації жир  у дезодораторі періодичної дії  теплота одоруючих речовин Q_вип така мала, що нею можна знехтувати.

     Температурна  депресія процесу дезодорації (зниження температури жиру при обробці його гострою парою) при висоті шару жиру 1м складає біля 15°С, що за приблизними даними відповідає витраті теплоти 40000кДж на 1т жиру, тобто залежно від продуктивності розраховують  Q_депр.

     Величина  втрат теплоти у навколишнє середовище за практичними даними приблизно складає 1900кДж на 1т жиру, її також розраховують залежно від продуктивності дезодоратора. [8]

     Кількість теплоти рекупераційного охолодження  дезодорованого жиру розраховують за рівнянням:

Q_р́ = m · c₃ · (t_д – t_р́)       (5.17)

де  с₃ – питома теплоємність жиру за середньої температури (с₃=2,12кДж/кг·К)

     t_ṕ – температура, до якої охолоджується дезодорований жир у рекупераційному теплообміннику (t_ṕ = 403 К)

Q_р́ = 0,1207 · 2,12 · (472-403) = 17,91 кВт

Кількість теплоти, яка відбирається при залишковому охолодженні дезодорованого жиру:

Q_охол = m · c₄ · (t_р́ - t_к)       (5.18)

де  с₄ – питома теплоємність жиру за середньої температури (с₄=1,96 кДж/кг·К) [8].

     t_к – вихідна температура дезодорованого жиру після охолодження. t_к = 343

Q_охол = 0,1207 · 1,96 · (403-343) = 14,19кВт

Тепловий  баланс дезодорації кукурудзяної олії наведений у таблиці 5.3.

 

Таблиця 5.3 -  Тепловий баланс дезодорації  касторової олії

 

 

      5.5 Тепловий баланс роботи приймача-холодильника ПХ1 

Вихідні данні:[8,11]

Початкова температура  олії, К                                                                    Т_н =343

Кінцева температура  олії, К                                                                        Т_к = 313

Теплоємкість  олії при 343 К, кДж/(кг·К)                                                С_м1 = 1,87

Теплоємкість  олії при 313 К, кДж/(кг·К)                                                С_м2 = 1,75

Теплоємкість  води, кДж/(кг·К)                                                                 С_в = 4,19

Температура води на вході, К                                                                    Т_вн = 300

Температура води на виході, К                                                                 Т_вк = 318

    Тепловий  баланс цієї стадії має вигляд: 

    Q₁ + Q_вх  = Q₂ + Q_вг + Q_втр 

    де  Q₁ та Q₂  – теплота олії за початкової та кінцевої температури, кДж/с;

Тепловий потік,вносимий олією: [8]

     Тепловий  потік, вносимий олією, яка виходить з регенеративного теплообміннику:[8]

           Q₁ = G_мг· С_м1· Т_н        (5.19)

           Q₁ = 0,1207· 1,87· 343 = 77,42 кДж/с

     Тепловий  потік, який вносить охолоджуюча  вода: [8]

           Q_вх = W· С_в· Т_вн        (5.20)

           Q_вх = 4,19· 300· W = 1257·W

     де  W – витрати охолоджуючої води, кг/с

     Тепловий  потік, виносимий охолоджуючою водою:[8]

           Q_вг= W· С_в· Т_вк        (5.21)

           Q_вг = 4,19· 318· W = 1332,42· W

     Тепловий  потік, виносимий олією:[8]

           Q₂ = G_мг· С_м2· Т_к        (5.22)

           Q₂ = 0,1207· 1,75· 313 = 66,11 кДж/с

     Теплові витрати приймаємо в розмірі 5 % від різниці теплових потоків, які вносяться та виносяться охолоджуючою водою: [8]

     Q_вит = 0,05· (Q_вг – Q_вх)       (5.23)

     Q_вит = 0,05· (1332,42 – 1257)·W = 3,771· W

      Враховуючи  потоки, отримуємо рівняння:

      100,2 + 1257W = 1332,42W + 66,11 + 3,771W

      W =(77,42 – 66,11) /(1332,42 – 1257 + 3,771)= 0,143 кг/с

     Q₂ = 1257· 0,143 = 179,75 кДж/с

      Q₃ = 1332,42· 0,143 = 190,52 кДж/с

      Q_вит = 3,771· 0,143 = 0,54 кДж/с

        Результати теплового балансу  зведені у таблицю 5.4.

Таблиця 5.4 –  Тепловий баланс роботи приймача-холодильника

 

 

6. РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО ТА ДОПОМІЖНОГО ОБЛАДНАННЯ 

     6.1 Розрахунок нейтралізатору Н1 та промивного вакуум-сушильного апарату ВС1 

     Розрахунок  нейтралізатору чи промивного вакуум-сушильного апарату зводиться до виявленню поверхні теплообміну апаратів при заданій потужності і встановлення режима їх роботи від часу. [8]

     Основним  типом нейтралізаторів чи промивних  вакуум-сушильних апаратів є апарат з номінальною загрузкою 10 т олії. При тривалості повного циклу роботи апарату (8 год) потужність за добу одного апарату складає: [8]

     М= 10 24/8=30т.

     Задана  потужність ділянки 25т рафінуємої олії за добу забезпечується встановкою одного нейтралізатора і одного промивного вакуум-сушильного апарату. Характеристики цих апаратів зведені в таблицю 6.1. [8]

 

      Таблиця 6.1 – Характеристики нейтралізатору та промивного вакуум-сушильного апаратів.