ЭлБиб

МасложироваЯ промышленность

№ 6-2013

оборудование маслоэкстракционных производств

дистиллятора. В качестве теплоноси-

теля используется как свежий насы-

щенный водяной пар, так и вторичные

отходящие пары от других стадий

производства. Как правило, на пер-

вой ступени дистилляции применя-

ется смесь паров растворителя и во-

дяного пара, выходящая из аппарата

для отгонки растворителя из проэк-

страгированного материала – шрота.

Для чистого водяного пара в литера-

турных источниках приведены мето-

дики расчета и значения коэффици-

ента теплоотдачи при конденсации

для наших давлений и температур

около 10000 Вт

⋅

–2

–1

. Что же каса-

ется конденсации смеси паров ве-

ществ, применяемых в маслоэкстрак-

ционном производстве, то данных по

этому вопросу крайне мало и одно-

значного ответа о величине коэффи-

циента теплоотдачи обнаружить не

удалось. Это обусловлено, в первую

очередь, сложностью решения такой

задачи, особенно это касается наше-

го случая, когда компоненты смеси –

водяной пар и пары растворителя не

являются взаимно растворимыми.

Но все же, исходя из общей теории

конденсации, величина коэффициен-

та теплоотдачи может быть прибли-

женно вычислена, и она очень высока

по сравнению с другими составляю-

щими уравнения (1).

Интенсификация теплообмена со

стороны греющего теплоносителя

возможна в основном за счет разру-

шения или срыва пленки конденсата

с наружной поверхности трубок для

более активного вовлечения в про-

цесс новых порций пара. Важно так-

же как можно быстрее отводить кон-

денсат из полости аппарата через

конденсатоотводчики.

Вторая составляющая уравнения (1)

характеризует передачу тепла через

стенку трубки. Здесь все определяется

теплопроводностью материала трубки,

ее толщиной, загрязнениями, иными

словами – конструкционными свойства-

ми аппарата и применяемыми техноло-

гическими режимами.

Здесь есть резервы повышения эф-

фективности за счет возможности при-

менения тонкостенных трубок из ма-

териалов, обеспечивающих конструк-

ционную прочность аппаратов. Также

в перспективе возможно применение

принципиально новых материалов с

заданными высокими анизотропными

тепловыми свойствами.

Значимым препятствием для

теплопередачи могут быть и от-

ложения, образовывающиеся на

внутренней стенке трубы. Их не-

обходимо регулярно удалять при

планово-предупредительных ремон-

тах, а лучше не допускать их большо-

го образования за счет организации

тщательной фильтрации мисцеллы,

увеличения скорости движения мис-

целлы по трубкам.

Третья величина коэффициента те-

плоотдачи со стороны мисцеллы вну-

три трубки, по нашим данным, может

изменяться в очень широком диапа-

зоне от 50 до 3000 Вт

⋅

–2

–1

. Эта ве-

личина существенно зависит от кон-

центрации мисцеллы, температуры,

паросодержания двухфазного потока,

скорости движения фаз, геометрии ка-

нала и его ориентации в пространстве,

а для вертикальных труб – направления

движения мисцеллы.

В любом случае величина коэф-

фициента теплопередачи определя-

ется, в основном, коэффициентом

теплоотдачи со стороны обрабаты-

ваемой жидкости – мисцеллы. Поэ-

тому наибольший эффект с позиции

энергосбережения может дать ин-

тенсификация тепло- и массообмена

именно здесь.

Интенсификация теплообмена при

кипении жидкостей обеспечивает не

только рост теплоотдачи и увеличе-

ние максимального теплового потока,

а также соответствующих критических

температурных напоров и смещение

кипения в область более высоких тем-

пературных напоров и тепловых пото-

ков. Отметим, что возможности интен-

сификации теплообмена при кипении

намного больше, чем в однофазных

потоках. Так, коэффициент теплооб-

мена кипящих движущихся сред уда-

ется увеличить до десяти раз. Наряду

с турбулизаторами, закручивающими

устройствами, оребрением для интен-

сификации теплообмена при кипении

используют нанесение на поверхность

тонких покрытий из материала с низ-

кой теплопроводностью или пористого

материала, устанавливают неизотер-

мические ребра, используют шерохо-

ватые поверхности.

Способов интенсификации тепло-

обмена разработано и применяется

достаточно много. Их можно разде-

лить на конструкционные и режим-

ные. У каждой группы есть свои до-

стоинства и недостатки.

Из конструкционных способов ин-

тенсификации самым очевидным явля-

ется изменение структуры поверхности

теплообмена. Наличие на поверхности

волн, ребер, лунок и т.п. существенно

влияет на интенсивность теплоотдачи.

Но это, как правило, значительно удо-

рожает стоимость изготовления множе-

ства трубок, а значит, и аппарата в це-

лом. Так как мы имеем дело с кипящей

жидкостью, то привлекательным может

показаться метод применения поверх-

ностей с микронеровностями для до-

полнительного стимулирования цен-

тров парообразования, это применимо

в основном для чистых жидкостей.

Очень перспективным может быть

применение интенсификаторов в

виде регулярных или нерегулярных

пространственных конструкций, вво-

димых вовнутрь трубок. Остается

открытым вопрос об увеличении ги-

дравлического сопротивления ка-

нала, а значит, и о дополнительных

энергозатратах на перемещение

жидкости.

С помощью этих способов удается

увеличить теплопередачу в 2–3 раза,

но расчет эффективности должен

учитывать стоимость самих конструк-

ций и применяемых материалов, до-

полнительные затраты на перекачку

мисцеллы, а также расходы на более

квалифицированное обслуживание

К режимным методам интенси-

фикации относятся такие, которые

позволяют, не прибегая к конструк-

ционным модификациям аппаратов,

добиться улучшения теплогидроди-

намической обстановки. Например,

возможен дополнительный вдув газа

на входе в канал.

Как показывает накопленный опыт,

хорошим техническим приемом явля-

ется рециркуляция, т. е. многократное

полное или частичное возвращение

потока обрабатываемой мисцеллы в

технологический процесс с целью ре-

гулирования температуры, концентра-

ции масла, увеличения выхода готово-

го продукта.

Для организации рециркуляции

требуется дополнительная переоб-

вязка дистиллятора и установка насо-

са. Для правильного решения инже-

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека