Принципиальные конструктивные схемы выпарных аппаратов.

Выпаривание — концентрирование растворов при кипении за счет превращения в пар части растворителя. Образующийся при этом вторичный пар может быть использован как горячий теплоноситель в других аппаратах. В пищевой промышленности обычно выпаривают водные растворы: свекловичный сок, барду, молоко и др.

Выпарные аппараты предназначены для повышения концентрации вещества, находящегося в растворе, или частичного выделения его в твердом виде из пересы щенного раствора выпариванием растворителя.

Многокорпусные выпарные установки позволяют более экономично использовать теплоту благодаря многократному использованию пара и снижать количество выпаренной воды в последнем корпусе. Сок сгущают в выпарных установках, которые являются потребителями отработавшего пара и одновременно генераторами пара для технологических нужд. В них пар более высокого потенциала преобразуется в пар с пониженным давлением и температурой, который затем используется для нагревания различных промежуточных продуктов.

Выпарные установки классифицируют: по давлению вторичного пара в последнем корпусе (работающие при избыточном давлении и под разрежением) и по числу корпусов (трех-, четырех- и пятикорпусные). При этом выпарные установки компонуют из вертикальных выпарных аппаратов с естественной циркуляцией сока, имеющих номинальную площадь поверхности теплообмена: 500, 600, 800, 1000, 1180, 1500, 1800, 2120, 2360, 3000 и 4500 м2.

Вакуум-аппараты работают при давлении ниже атмосферного и предназначены для уваривания утфелей. Форма корпуса вакуум-аппарата зависит от его конструкции и бывает цилиндрической (с расширенной верхней частью), сферической или прямоугольной с полукруглой крышкой. Греющие камеры вакуум-аппаратов могут иметь различную конструкцию. Наибольшее распространение получили вакуум-аппараты с подвесными греющими камерами, верхние и нижние трубные решетки которых имеют различную конфигурацию (конические, сферические, двускатные и др.). Пар поступает в межтрубное пространство греющих камер, а увариваемый продукт перемещается внутри труб.

Диаметр греющей камеры в большинстве конструкций вакуум-аппаратов меньше диаметра корпуса аппарата, таким образом, между стенками греющей камеры и корпусом вакуум-аппарата образуется кольцевое пространство, по которому циркулирует утфель.

Сепарирующие устройства в вакуум-аппаратах, так же как и в выпарных аппаратах, предназначены для отделения от вторичного пара капель продукта. Так как в вакуум-аппаратах продукт имеет большую вязкость, то используются сепараторы только инерционного типа, которые устанавливаются над утфельным пространством в верхней части корпуса аппарата.

Утфели увариваются при температурах 70...80 °С при остаточном давлении в на дутфельном пространстве аппаратов около 0,015 МПа. Перепады температуры в вакуум-аппаратах составляют 30...50 °С при обогреве паровых камер вторичным паром выпарных установок и около 80 °С при обогреве свежим паром.

Выпарной аппарат типа ВАГ (рис. 14.9) представляет собой цилиндрический корпус 3 сварной конструкции, внутри которого установлены греющая камера 4 и сепаратор 1 для улавливания капель выпариваемого продукта. Внизу корпус имеет съемное днище 6, на котором размещены люк 15 и патрубок для спуска 16. 

В циркуляционной трубе 9 паровой камеры смонтированы направляющая воронка 10 и труба 8 с воронкой для отвода сгущенного сока из аппарата.

Пар в греющую камеру 4 подводится через восемь штуцеров 5, расположенных в два яруса. Для лучшего распределения пара в межтрубном пространстве греющей камеры устроены проходы. Неконденсирующиеся газы отводятся из верхней части греющей камеры при помощи разветвленной системы труб 11. Сок, поступивший в аппарат через патрубок 17, направляется кольцевым распределителем 7 в кипятильные трубки. Выброшенный из кипятильных трубок на верхнюю трубную решетку сок стекает по направляющей воронке 10 в сокоотводящую

трубу 8. Так как последняя вследствие гидравлического сопротивления или соответствующего регулирования потока не может пропустить все количество сока, часть сока стекает по циркуляционной трубе 9 и вновь поднимается по кипятильным трубкам.

Аппарат снабжен сепаратором 1 инерционного типа. Пар из сепаратора удаляется через патрубки 2 и 14, а отделенные капли продукта — через систему труб 13. Для наблюдения за уровнем сока в аппарате имеются смотровые стекла 12. Аппараты данной конструкции изготовляются с площадью поверхности нагрева 1500, 1800, 2120 и 3000 и1.

Классификация и принципиальные схемы варочных печей

Классификация печей

Печи классифицируют по основным признакам, облегчающим их выбор и наилучшим образом соответствующим требованиям теплового режима здания, виду топлива, технике работ при их строительстве: по назначению, температуре нагрева стенок, длительности горения топлива, времени прогрева и теплоотдачи, конструкции наружных стенок, схеме движения газов в каналах, способу отвода дыма, этажности, основному материалу, внешней отделке.

По назначению печи бывают отопительные, отопительно-варочные, кухонные плиты с отопительными щитками. К печным устройствам, которые применяются для хозяйственно-бытового и специального назначения, относятся сушильные печи, печи-прачки, банные, различные виды печей с котлами, камины, печи для отопления теплиц и парников и др.

В отопительно-варочной печи объединены отопительная печь и кухонная плита. Наиболее простым примером отопительно-варочной печи является русская печь, которую можно использовать для обогрева помещения, приготовления пищи, сушки грибов и фруктов, а также для других хозяйственно-бытовых нужд. Наряду с преимуществами, русская печь имеет много недостатков. Она неэкономична, нагревается выше уровня пода и прогревает только верхнюю часть помещения. Для топки ее нельзя использовать каменный или бурый уголь. В улучшенных конструкциях русской печи, например «Теплушка-2» и «Теплушка-4» (конструкции И. С Подгороднико-ва) уменьшается расход топлива на приготовление пищи и отопление помещения, значительно увеличивается поверхность теплоотдачи, сокращается время на варку пищи, обеспечивается равномерный прогрев всей печи. В них можно использовать дрова, торф, уголь.

Кухонные плиты служат для приготовления пищи, сушки грибов и фруктов, нагревания воды и отопления помещений. Коэффициент полезного действия плит квартирного типа — 0,5—0,6. Комбинируя их с отопительными щитками, можно увеличить теплоотдачу до 1045 Вт (900 ккал/ч). При необходимости большего увеличения теплоотдачи кухонных плит рекомендуется использовать щиток с самостоятельной топкой.

Отопительный щиток — это приставная стенка, выполненная из кирпича или сборно-блочных жароупорных блоков, с дымовыми каналами внутри. Дымовые газы из плиты поступают в щиток, нагревая его стенки. Из различных видов отопительных щитков чаще применяют толстостенные или облегченной конструкции.

Отопительные щитки облегченной конструкции выкладывают в 0,25 кирпича, толстостенные — не менее чем в 0,5 кирпича. В целях противопожарной безопасности облегченные щитки выполняют в металлическом каркасе или облицовывают асбофанерой, керамической плиткой или изразцами. Кухонные плиты квартирного типа устраивают толстостенными (кирпичные или сборно-блочные из жароупорного бетона) или тонкостенными в стальном каркасе.

По температуре нагрева различают печи умеренного прогрева (максимальная температура наружной поверхности 80—90°), повышенного прогрева (в отдельных точках до 120°) и высокого прогрева (свыше 120°).

По длительности горения топлива печи бывают с кратковременной периодической топкой (продолжительностью 1 — 3 ч), длительного (непрерывного) и затяжного горения за счет уменьшения подачи воздуха. Во время топки нагретая кирпичная кладка печи интенсивно воспринимает тепло, а по окончании топки отдает его помещению в течение продолжительного времени.

В зависимости от времени прогрева и теплоотдачи, печи разделяют на теплоемкие и нетеплоемкие. Теплоемкие способны в течение длительного периода (сутки и более) обеспечивать в отапливаемых помещениях сравнительно постоянную температуру при одно- или двухразовой топке. У нетеплоемких печей температура на наружных поверхностях резко изменяется в течение 4—6 ч. В основном это печи, изготовленные из листовой стали или отлитые из чугуна.
Теплоемкие печи могут быть толстостенными (0,5 кирпича) и тонкостенными (0,25 кирпича) Толщина стен их топливников должна быть не менее 0,5 кирпича. Время теплоотдачи небольших тонкостенных печей —8—12 ч, а больших массивных —24 ч и более

По схеме движения газов в каналах печи бывают с движением газов по каналам, соединенным последовательно (одно- или многооборотные); по каналам, расположенным параллельно (одно- или двухоборотные); по каналам, идущим горизонтально; бесканальные, с преимущественным нижним прогревом; с комбинированной системой дымоходов.

Схема движения газов при многооборотной системе с последовательным соединением каналов внутри печи нерациональна: большая длина пути прохождения газов и многочисленность поворотов вызывают значительное сопротивление. Для его преодоления необходимо создать усиленную тягу в дымовой трубе. Особенно заметны недостатки такой конструкции дымооборотов в весеннее и осеннее время года, когда разрежение в трубе ослабевает. Недостатком печи с многооборотной системой является также неравномерное распределение тепла на ее поверхности. Кроме того, даже незначительное количество горизонтальных участков способствует оседанию сажи на стенках каналов, такие печи приходится часто чистить. Поэтому использовать системы с несколькими (более пяти) последовательно соединенными каналами не рекомендуется.

Параллельное размещение каналов исключает недостатки многооборотной системы. Путь движения газов внутри печи намного короче, чем при последовательном, вследствие этого значительно уменьшается сопротивление движению их и для отвода продуктов сгорания требуется меньшая тяга. Но в больших теплоемких печах применять конструкцию дымооборотов с параллельным размещением каналов нецелесообразно, так как в них сильнее прогревается верхняя часть и значительно хуже нижняя.

В бесканальной (колпаковой) системе отсутствуют направляющие каналы для отвода газов, теплопоглощающей поверхностью служит камера (колпак), расположенная над топливником печи. Для таких конструкций характерен преимущественный верхний прогрев массива.

В системе с преимущественным нижним прогревом важно направить движение дымовых газов. Двигаясь из топливника вниз, они обеспечивают наибольший прогрев нижней части печи, благодаря чему достигается равномерный прогрев всего объема помещения. Печи с такой конструкцией дымооборотов нормально работают только при хорошей тяге, поэтому в одноэтажных зданиях, где высота дымовых труб небольшая, не рекомендуется применять систему с нижним прогревом.

Отвод дыма из печей в атмосферу обычно осуществляется по дымовым каналам, расположенным в ближайшей внутренней или наружной капитальной стене. Если вблизи печи такие каналы отсутствуют, продукты сгорания отводят в насадные или коренные дымовые трубы.

По форме в плане печи подразделяются на угловые, прямоугольные, квадратные, круглые и многоугольные.

По этажности различают одно- и многоэтажные печи. В многоэтажных печах массив их проходит через несколько этажей здания. Топливник общий, он расположен в нижнем этаже.

По характеру отделки наружной поверхности — оштукатуренные, облицованные изразцами или различными цветными глазурованными плитками, в стальных футлярах. Иногда наружную поверхность печей выполняют декоративной, т. е. не отделывают, а расшивают — наносят расположение линий швов кирпичной кладки с помощью расшивки.