4.3.6. Вибір кількості корпусів

Збільшення кількості корпусів багатокорпусної випарної установки спричи­няє зниження витрати гріючої пари на кожен кілограм випареної води. Як було сказано вище, в однокорпусному випарному апараті на випарювання 1 кг води приблизно витрачається 1 кг гріючої пари. Відповідно у двокорпусній випарній установці найменша витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води повинна становити 1/2 кг, у трикорпусній – 1/3 кг, у чотирикорпусній – 1/4 кг тощо, тобто витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води в багатокорпусних випарних установках наближено є зворотно пропорційною до кількості корпусів.

Загалом витрата гріючої пари на 1 кг випаровуваної води є більшою і на практиці, залежно від кількості корпусів випарної установки, змінюється, при­близно, так:

Кількість корпусів	1	2	3	4	5
Витрата гріючої пари на 1 кг випарюваної води	1,1	0,57	0,4	0,3	0,27

Тобто під час переходу від однокорпусної установки до двокорпусної економія гріючої пари становить приблизно 50 %, під час переходу від чотирикорпусної до п’ятикорпусної установки ця економія зменшується до 10 % і стає ще меншою за подальшого зростання кількості корпусів. Зниження економії гріючої пари із збільшенням кількості корпусів випарної установки вказує на доцільність обмеження їхньої кількості.

Отже, зростання температурних втрат за збільшення кількості корпусів є основною причиною, що визначає межу кількості корпусів випарної установки. Для здійснення теплопередачі необхідно забезпечити в кожному корпусі різницю температур між гріючою парою і киплячим розчином, яка повинна становити не менше ніж 5–7 °С для апаратів з природною циркуляцією, і не менше ніж 3 °С – для апаратів з примусовою циркуляцією.

Якщо кількість корпусів збільшити понад допустиму межу, сума темпера­турних втрат стане такою, що дорівнюватиме або навіть буде більшою, ніж загальна різниця температур, яка не залежить від кількості корпусів установки, і випаровування розчину за таких умов стане неможливим.

Кількість корпусів багатокорпусних випарних установок, зазвичай, не є меншою від двох і не перевищує п’яти–шести. Найчастіше багатокорпусні установки мають три або чотири корпуси.

Чим більшою є кількість корпусів установки, тим меншою є корисна різниця температур, що припадає на кожний корпус, і тим більшою, за однакової продуктивності, є загальна поверхня нагрівання випарної установки. Наближено загальна поверхня нагрівання випарної установки збільшується пропорційно до кількості її корпусів. Із збільшенням кількості корпусів зростають температурні втрати, через що зростання загальної поверхні нагрівання установки є ще більшим. Тобто в багатокорпусних установках економія гріючої пари пов’язана із збільшенням загальної поверхні нагрівання установки.

Чим вищою є концентрація випарюваного розчину, тим більшими є температурні втрати і тим меншою є кількість корпусів, що можуть бути послідовно сполучені в одну установку. І чим інтенсивнішою є циркуляція розчину, тим меншою є допустима корисна різниця температур в кожному корпусі і тим більшою є гранична кількість корпусів.

На практиці вибір кількості корпусів найдоцільніше здійснювати, враховуючи техніко-економічні міркування. Із збільшенням кількості корпусів економія гріючої пари збільшується і знижується загальна вартість пари, що витрачається на випарювання пари. Одночасно із збільшенням кількості корпусів зростають капітальні затрати та амортизаційні витрати.

Як було сказано, питома витрата пари знижується спочатку швидко, а потім все повільніше із збільшенням кількості корпусів (див. вище). Тому, якщо нанести на графік (рис. 4.6) залежність вартості випарювання 1 кг води від кількості корпусів, то вартість пари (матиме вигляд кривої 1). Амортизаційні витрати можна приблизно вважати пропорційними до кількості корпусів (лінія 2 наближена до прямої). Додаючи ординати ліній 1 і 2, одержують загальну вартість випарювання 1 кг води (крива 3). Точка мінімуму на цій кривій відповідає мінімальним сумарним витратам на випарювання, і кількість корпусів n_опт, що відповідають цій точці, може бути в першому наближенні прийнятою як оптимальна.

Рис. 4.6. До визначення оптимальної кількості корпусів багатокорпусної випарної установки: 1 – вартість пари; 2 – амортизаційні витрати; 3 – сумарна вартість випарювання (на 1 кг води)

Інші методи оптимізації параметрів випарних установок з використанням ЕОМ, а також методи математичного моделювання цих установок розглядаються в спеціальній літературі.