ШЛЯХИ ЗНИЖЕННЯ ЕНЕРГОВИТРАТ В ПРОЦЕСІ ВИПАРОВУВАННЯ РОЗЧИНІВ У ВИПАРНИХ АПАРАТАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2024.01.08Ключові слова:
випарний апарат, багатокорпусна випарна установка, конденсат, екстрапар, циркуляція, підживленняАнотація
Сьогодні, у зв’язку з різким подорожчанням енергоносіїв, у всьому світі надзвичайно гостро стоять питання зниження енерговитрат та обмеження шкідливих викидів у навколишнє середовище практично у всіх галузях промисловості. Тому в статті розглянуто питання енергозбереження під час процесу випарювання різноманітних розчинів у багатокорпусних випарних установках на підприємствах хімічної та харчової промисловості. В даний час на будь якому підприємстві багатокорпусні випарні установки, що застосовуються для випарювання розчинів, є споживачами дуже великої кількості тепла і вимагають значних капітальних витрат. Відомо, що принцип багатоступеневого випарювання дає значний економічний ефект порівняно з одноступінчастим. Тому найбільш важливими завданнями зниження енерговитрат в процесі випарювання є: по-перше – зменшення витрати гріючої пари на одиницю випареної води, що досягається за рахунок паралельної подачі живильного розчину по корпусах багатокорпусної випарної установки і підігріву вихідного розчину до температури, близької до температури кипіння вторинними теплоносіями – конденсатом та екстрапаром першого корпусу випарного апарату; по-друге – удосконалення конструкції поверхні нагріву камери, що гріє та руху розчину і гріючого теплоносія. За допомогою розробленого програмного комплексу для автоматичного виконання теплотехнічних розрахунків багатокорпусних випарних станцій було проведено дослідження впливу температури пари, що гріє, на розміри поверхні теплообміну за інших рівних умов для чотирикорпусної та п'ятикорпусної випарних установок, а також досліджено процес кипіння розчину в широко щілинних каналах камери, що гріє, випарного апарату при різних режимах його роботи. Наведено розроблену конструкцію розчинної та парової пластин гріючої камери випарного апарату, яка дозволяє оптимизувати рух рідинної та парорідинної фази розчину в процесі нагріву. Отримані результати дозволяють видати рекомендації щодо найефективніших режимів роботи багатокорпусних випарних установок, а також встановити шляхи інтенсифікації їх роботи.
Посилання
Kulinchenko V., Tkachenko C. Heat transfer with mass transfer elements (Theory and practice of the process). Education manual. Vinnytsia. VNTU, 2012. 180 p.
Kulinchenko V. Myronchuk V. Evaporation and evaporation devices in calculations and design: Study. Manual. K. Condor, 2006. 392 p.
Shevel E., Vorobyov M. Heat exchange during boiling. Education manual from the discipline "Heat exchange during phase transformations and radiation". Kyiv. KPI named after Igor Sikorsky 2021. 55 p.
Danilov Yu. Scientific and practical principles of creating energy-saving heat exchange and evaporative equipment of the petrochemical complex of Ukraine: dissertation. Dr. Tech. of Sciences / Yu. Danilov. Kh., 2008. 376 p.
Mihaylichenko V., Pitak I., Novozhylova T. Research of hydrodynamics processes in the evaporator with forced circulation and boiling of solution in pipes. 2017. ScienceRise, 2017, 4(2), pp. 41-45, doi:10.15587/2313-8416.2017.97799.
Fokin V., Danilov D., Nechyporenko D. Research of the boiling process of the solution in the slit channels of the heating chamber. Integrated technologies and energy saving. Kharkiv. NTU "KhPI", 2008, 3, pp. 16-20.
Khomyakov A. P., Gushshamova V. N., Mordanov S. V. Investigation of two-phase flow hydrodynamics of heat exchange tube outlet falling film evaporator. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, 864, doi: 10.1063/5.0068409.
Khomyakov A. P., Gushshamova V. N., Mordanov S. V., Khomyakova T. V. Mathematical model of two-phase flow processes in heat exchange tubes of the falling film evaporator. AIP Conference Proceedings, 2021, 2388, doi: 10.1088/1755-1315/864/1/012037.
Nechyporenko D., Panasenko V., Novozhilova T. Study of the boiling process of solutions in the collapsible wide-channel plate heating chamber of the evaporating apparatus. Proceedings of NDIOHIM, 2010, 76, pp. 107–112.
Matisse D., Zhabina I. Ways of reducing energy consumption during the evaporation of solutions in multi-body evaporation plants Х International scientific and practical student conference of master's students (April 05–08, 2016): conference materials: in 3 parts - Part 3 / edited by Prof. E. Sokol – Kharkiv: NTU "KhPI", 2016. P. 47-48.
Mihaylichenko V., Rakova K. Ways to reduce energy consumption in the production of semi-sweet wines XI International scientific and practical conference of master's and postgraduate students: conference materials, April 18-21, 2017: Part 3. Kharkiv. NTU "KhPI", 2017. P. 27.
Nechiporenko D., Yelizarov A. Intensification of the milk drying process Modern research in world science. Proceedings of the 12th International scientific and practical conference. SPC “Sci-conf.com.ua”. Lviv, Ukraine. 2023, pp. 308-311.
Yu N., Hu H., Xia W., Zhao Z., & Cheng. Iron diselenide/carbon black loaded mushroom-shaped evaporator for efficiently continuous solar-driven desalination. Journal of Colloid and Interface Science, 2024, 658, pp. 238-246.
de Paula C. H., Duarte W. M., Rocha T. T. M., de Oliveir, R. N., & Maia A. A. T. Optimal design and environmental, energy and exergy analysis of a vapor compression refrigeration system using R290, R1234yf, and R744 as alternatives to replace R134a. International Journal of Refrigeration, 2020, 113, pp. 10-20.
Xu J., Wang G., Zhu L., Jiang G., Lei Y., Zeng Z., & Xue L. Superwetting reduced graphene oxide/alginate hydrogel sponge with low evaporation enthalpy for highly efficient solar-driven water purification. Chemical Engineering Journal, 2023, 455, pp. 140704.
Fan T., Lan S., & Li Y. Synergistic, Adaptive, Continuous-flow, and Low-carbon Solar Evaporation and Electrochemical Treatment (SEET) System–A Combined Numerical and Experimental Study. Separation and Purification Technology, 2023, 323, pp. 124354.
Xie M., Zhang P., Cao Y., Yan Y., Wang Z., & Jin C. A three-dimensional antifungal wooden cone evaporator for highly efficient solar steam generation. npj Clean Water, 2023, 6(1), 12, doi: 10.1038/s41545-023-00231-3.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Дмитро Нечипоренко , Тетяна Новожилова , Антоніна Сакун, Євгенія Пономаренко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.