Slide 1

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 2

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 3

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 4

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 5

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 6

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 7

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 8

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 9

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 10

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 11

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 12

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 13

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 14

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 15

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 16

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 17

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 18

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 19

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 20

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.


Slide 21

ТЕХНОЛОГІЧНЕ
ОБЛАДНАННЯ
ГАЛУЗІ
Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Схема безупинного розварювання при зниженій температурі вперше була
впроваджена 1952 р. на Мічурінськом спиртовому заводі

1 - регулювальний клапан для води; 2 - молоткова дробарка для зерна; 3 - елеватор для
зерна; 4 - магнітний сепаратор; 5 - прийомний бункер для зерна; 6 - стрічковий ваговий
дозатор; 7 - елеватор для картоплі; 8 - автоматичні порційні ваги для картоплі; 9 картоплетерка; 10 - змішувач-передрозварник; 11 - насос для подачі замісу; 12 - колектор для
гострої пари; 13 - контактна головка; 14 - варильна колона першого ступеню; 15 - варильні
колони другого ступеню; 16 - регулятор рівня маси; 17 - паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Модернізована установка для безперевного розварювання
при пониженій температурі

1 - насос для подачі замісу; 2 - передрозварник; 3 - змішувач для дробленої картоплі; 4 змішувач дробленого зерна з водою; 5 - дробарка для зерна; 6 - дробарка для картоплі; 7 датчик рівня картоплі; 8 - бункер для зерна; 9 - бункер для картоплі; 10 - ваги для зерна; 11 ваги для картоплі; 12 - шнек для зерна; 13, 14 - норії для зерна і картоплі; 15 - контактна
головка; 16 - додаткова труба для замісу; 17 - варильна колона першого ступеню; 18 варильна колона другого ступеню; 19 - запобіжний клапан; 20 - манометр; 21 - регулювальний
клапан для випуску розвареної маси; 22 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для безперервного розварювання при пониженій
температурі
Устаткування для схеми виготовляється продуктивністю 800-1200 і 17002500 дал/добу, у зв'язку з чим варильні колони мають наступні розміри (у
мм).
Продуктивність
Діаметр
Висота
маса, кг
Діаметр
Висота
маса, кг

800-1200 дал/добу 1700-2500 дал/добу
Колона першого ступеня
900
1300
6855
7915
2800
5000
Колона другого ступеня
500
800
5625
6880
800
1642

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Установка для швидкого безперервного розварювання
Особливістю Мироцької схеми швидкісного безупинного розварювання є висока
температура (до 170°С) і мала тривалість розварювання (2-3 хв).

1 - змішувач; 2 - елеватор для зерна; 3 - сепаратор; 4 - автоматичні ваги; 5 - вальцьовий
верстат; 6 - плунжерний насос; 7 - підігрівник, для замісу; у - контактна голівка; 9 - трубчастий
варильний апарат; 10 – паросепаратор

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Порівняльна оцінка схем розварювання

З рівня показників роботи двох схем безупинного розварювання, прийнятих
до впровадження (схеми Мічурінського і Мироцького спиртових заводів),
випливає, що найменші витрати електроенергії і пари має схема Мічурінського
спиртового заводу, до того ж вона забезпечує найбільш раціональне
використання сировини.
По капітальних витратах кращі показники має схема Мироцького
спиртового заводу. Завдяки інтенсифікації режиму розварювання апарат має
малу металоємність, що й обумовлює менші капітальні витрати.

Застосування швидкісного розварювання при температурі до 170°С
зв'язано з підвищенням витрати гострої пари й утворенням більшої кількості
вторинної пари, повне використання якої обов'язково для економічної роботи
цієї схеми.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Подрібнена сировина перед розварюванням змішують з гарячою водою і потім
отриманий заміс нагрівають вторинною парою. За схемою швидкісного розварювання
змішування сировини з водою і нагрівання маси роблять роздільно: змішування - у змішувачі,
нагрівання - у трубчастому теплообміннику. А по схемі розварювання при зниженій
температурі змішування і нагрівання замісу роблять в одному апараті - у змішувачіпередрозварнику.
Час перебування замісу в змішувачі-передрозварнику 10-15 хв. При підвищенні
температури замісу за рахунок вторинної пари значно зменшується витрата гострої пари на
розварювання. Наприклад, при підвищенні температури замісу з 70 до 90°С витрата пари на
розварювання знижується на 26%.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ЗМІШУВАЧІ-ПЕРЕДРОЗВАРНИКИ
Вертикальний
циліндричний
змішувач
3
об’ємом 1,5 м Мироцького спиртового заводу
обладнаний пропелерною мішалкою 1 (58 об/хв.)
для змішування дробленої сировини з водою.
Сировина подається в змішувач по патрубку 5, вода
- по трубі 4; для розпилення води в стінках труби
розміщені отвори діаметром 2 мм. Кінець труби 4
заглушений.
Така
подача
води
покращує
рівномірність змішування.
Підігрівання замісу здійснюється через змійовик
2. Рівень маси в змішувачі контролюється
електричним сигналізатором 6, поплавок якого
розташований у трубі 7. З метою зменшити вплив
маси, що перемішується, на поплавок сигналізатора
труба 7 знизу перекривається ґратами 8, що
стабілізує в зоні поплавка рівень маси. Для
контролю режиму роботи змішувача на корпусі
розміщений кран 3 для добору проби і штуцер 9 для
термометра.
Тривалість змішування при переробці зерна 15
хв., картоплі 10 хв.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Перед надходженням у варильну колону першого
ступеня заміс нагрівається гострою парою тиском 0,4-0,6
МПа в контактній головці.
Контактна голівка являє собою циліндричну парову
камеру 2 діаметром 159 мм, усередині якої встановлена
циліндрична вставка (форсунка) 3 діаметром 70 мм з
отворами діаметром 5 мм, розташованими в 10 рядів по
висоті вставки (у кожному ряді по 10 отворів). Отвори
двох верхніх рядів розташовані під 45° до вертикальної
осі головки; отвору наступних рядів просвердлені під
кутом 45° і спрямовані по дотичній до корпуса вставки.
При такому розташуванні отворів пара інжектує масу і
додає їй обертальний рух, що забезпечує гарне
перемішування і рівномірне нагрівання замісу.
Маса, що надходить, подається в головку через
сопло 1, що рівномірно нагнітає масу при пульсуючій
подачі її плунжерним насосом. Пара в головку
підводиться по патрубку і через отвори вставки пронизує
масу, що рухається, перемішує і нагріває її. Час
перебування маси в головці 1,5-2 с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Контактна головка для спиртових заводів
продуктивністю 1700-2500 дал/добу - зварної
конструкції.
У корпусі 3 розташовані труби 4 і 5, у яких
просвердлені отвори діаметром 5 мм. У кожній
трубі по висоті є 10 рядів по 13 отворів у
кожному.
Заміс подається в контактну головку по
патрубку 1. У голівці заміс тече в кільцевому
зазорі.
Пара, подавана по патрубках 2 та 6,
пронизує шар замісу з двох сторін.
Таке підведення пари забезпечує швидке і
рівномірне нагрівання замісу.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона першого ступеня виготовлюють
звареної конструкції (діаметр колони 1300 мм, висота
7915 мм). Загальний об’єм колони 9,6 м3, робочий тиск
0,5 МПа. Усередині колони кріпиться циліндрична труба
8; у верхній частині труби є розподільна лійка 6, у яку по
патрубку 5 подається підігрітий заміс.
У нижню частину труби 8 підводиться пара по
патрубку 10 до насадки 9. Установка в колоні труби 8
сприяє кращому перемішуванню маси.
У колоні розміщений поплавковий сигналізатор 4
рівня маси. Для обслуговування при ремонті колона
обладнана люками 7. На колоні встановлений манометр
2 і запобіжний клапан 3. Усередині колони внизу
розміщена замінна захисна вставка 11. Для установки
термометрів передбачені гільзи 1.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Варильна колона другого ступеня являє
собою циліндричний корпус 1 діаметром 500
мм (товщина стінки 6 мм) з окремим конічним
днищем 3 і кришкою 2.
У колони другого ступеня пара не
подається; маса переміщається послідовно з
колони першого ступеня і по колонах другого
ступеня за рахунок різниці рівнів маси і
витримується при температурі 138-140°С
протягом 20-25 хв.
Для вирівнювання тиску верхні частини
всіх колон з'єднані між собою через патрубки.
Випробувальний тиск для колон 0,785
МПа. Матеріал колони - Ст. 3.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
Визначений рівень маси на виході з
варильного апарата підтримується поплавковим
регулятором.
Регулятор являє собою циліндричний корпус
1 об’ємом 2 м3, діаметром 1200 мм при товщині
стінки 8 мм і розрахований на робочий тиск 0,5
МПа.
Усередині корпуса розташований поплавок 3,
що важелем 4 шарнірно зв'язаний з корпусом
регулятора. З важелем поплавка штоком 6
з'єднаний клапан 7, що закриває отвір вихідного
патрубка 8. Маса в регулятор надходить знизу.
Регулятор
з'єднується
c
варильними
колонами через патрубок 2 для вирівнювання
тиску і відводу повітря. За рівнем маси в
регуляторі спостерігають по стрілці 5.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ
З регулятора рівня маса безупинно
надходить у паросепаратор, у якому за рахунок
падіння тиску і тепла, що звільняється при цьому,
виділяється вторинна пара.
Маса витримується протягом 15-20 хв. для
рівномірного розварювання сировини; крім того,
паросепаратор виконує роль проміжної ємності
між станціями розварювання й оцукрювання.
Вторинна пара виділяється з
паросепаратора через патрубок 1. Частки
звареної маси уловлюються конусом 2. По
поплавковому покажчику 3 спостерігають за
рівнем маси в сепараторі.
При роботі паросепаратор заповнюється
масою на 30% загального об’єму. Швидкість
подачі вторинної пари, віднесена до перетину
паросепаратора, складає 0,3 м/с.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Апарати для безперервного розварювання
ВАРИЛЬНІ АПАРАТИ І ПАРОСЕПАРАТОРИ

Трубчастий варильний апарат за схемою Мироцького спиртового заводу складається з
контактної головки 1 і батареї (12 шт.) вертикальних труб 2, з'єднаних поверху і внизу
переходами 3, що прикріплені до вертикальних труб фланцями. Загальний об’єм апарата 1,5
м3. Загальна довжина вертикальних труб 64 м; внутрішній діаметр 148 мм. В фланцевих
з'єднаннях установлені 24 діафрагми 4. По ходу продукту діафрагми розбиті на чотири групи,
у кожній групі 6 діафрагм. Діафрагми кожної групи мають однаковий діаметр внутрішнього
отвору: першої групи - 40 мм, другий - 45, третьої - 50, четвертої групи - 55 мм.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість замісу, що розварюється протягом години (в кг),
G 

 m
24

де

,

(III-1)

П- умовна продуктивність заводу, дал/доба;
m- кількість замісу, м3/дал (m=0.133);

- густина замісу, кг/м3.
Необхідний об’єм варильного апарату (в м3)

V 
де

G

 ,

(III-2)

- тривалість розварювання, год. (для колонного апарату =0,75÷0,66, для

трубчатого =0,03÷0,05);

- коефіцієнт заповнення (для колонного апарату =0,75÷0,8, для трубчатого
=0,32).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Діаметр колони апарату чи труб можна визначити з рівності

Vc 
де

d

2

w

4

,

(III-3)

Vc- витрата маси, м3/с;
w- швидкість руху маси в апараті (для трубчатого апарату w=0,13 м/с);
d- діаметр колони чи труб, м.
Довжина варильного апарату (висота колони чи довжина труб) (в м)

L 

4V

d

2

,

(III-4)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Кількість тепла, необхідного для розварювання маси ( в Вт),
Q  Gc м

t 2 - t1
3600 ,

(III-5)

де см- питома теплоємність маси, кДж/(кгК); t1- початкова температура маси, що
поступає на розварювання, оС; t2- температура розварювання в апараті (для
колонного апарату t2=140оС; для трубчатого t2=168÷165 оС).
Витрата пари в контактній головці для підігріву замісу до температури
розварювання ( в кг/год.)

D 

Q
i  iк ,

(III-6)

де і- питома ентальпія пари, кДж/кг; ік- питома ентальпія конденсату, кДж/кг (для
колонного апарату ік приймають при температурі 140оС, для трубчатого – при
168оС).

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Об’ємна витрата пари на розварювання (в м3/год.)

Vп  D 
де

,

(III-7)

 - питомий об’єм пари, що поступає в контактну головку, м 3/кг.
Швидкість виходу пари з отворів контактної головки (в м/с)

w п  44 . 7 K c
де

i1  i 2 ,

(III-8)

Кс- коефіцієнт швидкості (Кс=0,9);
і1 - питома ентальпія пари при вході в отвір, кДж/кг;
і2 - питома ентальпія пари при виході із отвору при температурі нагрівання

маси, кДж/кг.

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Сумарна площа отворів в контактній головці (в м 2)



Vп

f 

3600 w п ,

(III-9)

Число отворів при заданій площі fo одного отвору

z 



f

fo

.

(III-10)

Площа живого січення для походу маси в головці (в м 2)

fг 
де

G
wм  ,

wм- швидкість руху маси в головці (wм=0,2÷0,25 м/с).

(III-11)

Тема ІII. Обладнання для розварювання крохмалистої сировини

Розрахунок варильний апаратів та змішувачів
Час перебування маси в контактній головці приймаємо рівний 1-1,5 с.
Робочий об’єм змішувачів та витрата
розраховується за формулами (2), (5) та (6).

пари

на

підігрів

замісу

Тривалість перебування замісу у змішувачах складає 10-15 хв.,
коефіцієнт заповнення 0,75-0,8.
Потужність, яка необхідна для роботи мішалки в усталеному режимі
без врахування опору змійовиків (в кВт),
,
(ІІI-12)
3 5

N  K N n d

де КN- критерій потужності, що залежить від інтенсивності перемішування,
характеризується критерієм Рейнольда; - густина середовища, кг/м3; n- частота
обертання мішалки, об/хв.; d- діаметр мішалки, м.
Критерій Рейнольда

wd e 
2

Re 



,

(ІІI-13)

де - густина замісу, кг/м3; - динамічна в’язкість замісу, Пас; w- швидкість
руху замісу, м/с; de= ефективний діаметр трубопроводу, м.