Уваривание утфеля I кристаллизации осуществляется в периодически действующих вертикальных вакуум-аппаратах (кристаллизаторах) вместимостью 40, 60, 80 т. Полный цикл уваривания утфеля в вакуум-аппаратах состоит из четырех этапов: сгущение сиропа до заводки кристаллов, заводка кристаллов сахара, наращивание кристаллов сахара, сгущение и выгрузка утфеля.
Утфели увариваются при температурах 70…80 °С при остаточном давлении в надутфельном пространстве аппаратов около 0,015 МПа. Перепады температуры в вакуум-аппаратах составляют 30…50 °С при обогреве паровых камер вторичным паром выпарных установок и около 80 °С при обогреве свежим паром.
Вакуум-аппарат ПВА-400 (рис. 20.2, а) имеет цельносварной корпус 4, внутри которого подвешены греющая камера 3 на опоре 9 и кронштейне 10 и ловушка-сепаратор 7. В нижней части аппарата для спуска утфеля установлен клапан 1 с гидравлическим приводом 11, размещенных на днище 2. Под крышкой 6 установлена труба кольцевая 5 для пропарки аппарата. Пар в греющую камеру 3 поступает через штуцера 8 с мембранами 13, которые прикреплены коническими патрубками 14 к корпусу 12 греющей камеры.
Греющая камера (рис. 20.2, б) состоит из двух конических трубных решеток 3 и 8, в которые завальцованы трубы 5 и приварена циркуляционная труба 4. Штуцера с мембранным устройством присоединены к фланцам 2, а аммиачные газы отводятся при помощи оттяжек. Конденсат удаляется по трубе 1. Паровая камера в аппарате подвешивается при помощи кронштейнов 6. Между корпусом 7 греющей камеры и корпусом аппарата имеется кольцевое пространство для циркуляции утфеля.
Рис. 20.2. Вакуум-аппарат ПВА-400: а – общий вид; б – греющая камера; в – спускное устройство
Рис. 20.2. (Продолжение)
Спускное устройство для утфеля представлено на рис. 20.2, в. Состоит оно из корпуса 6 с днищем 5, запорного клапана 13, штуцера 14, штока 9 с поршнем 2, гидроцилиндра 1 и привода для клинового стопора 16. Клапан установлен на штоке 3 при помощи шарообразной пяты 12 и втулки 11. Такое соединение способствует самоустановлению клапана и обеспечению плотности между проточенной частью буртика клапана и уплотнением 10. Для того чтобы шток 9 и поршень 2 гидропривода 11 не поворачивались вокруг вертикальной оси при подъеме и опускании клапана, направляющая втулка 7 имеет паз, а к штоку прикреплена длинная шпонка 8, которая перемещается в пазу направляющей втулки. В период уваривания утфеля в вакуум-аппарате рабочий цилиндр гидропривода не должен находиться под давлением, и клапан необходимо жестко стопорить. Для этого на штоке клапана установлена гайка 15 со скосом, под которую заходит клиновой стопор, который при помощи шарнира соединен со штоком 3, приводимым в движение поршнем, установленным в гидроцилиндре 4.
Техническая характеристика аппарата типа ПВА-400
Полезный объем аппарата, м3……………………………………………. 28
Масса утфеля, сваренного за одну варку, т………………………… 40
Диаметр аппарата (внутренний), мм………………………………….. 3800
Высота аппарата, мм………………………………………………………… 7565
Диаметр греющей камеры, мм…………………………………………… 3434
Площадь поверхности нагрева греющей камеры, м2……………. 200
Рабочее давление, МПа:
в вакуум-аппарате……………………………………………………… 0,093
в греющей камере………………………………………………………. 0,3
Давление в гидроцилиндрах спускного устройства, МПа……. 1,0
Масса, кг………………………………………………………………………… 19 697
Вакуум-аппараты типов ВАЦ, ЯВА и ВАР различаются лишь конструкцией греющей камеры. Греющая камера аппарата ВАЦ-600-700 изображена на рис. 20.3, а и состоит из двух частей – наружной 4 и внутренней 5. Продукт подводится в греющую камеру по трубе 3. Для подвода пара во внутреннюю камеру по штуцеру 10 в корпусе ее имеются отверстия 12 – окна. Верхняя трубная решетка паровой камеры имеет коническую двускатную форму: трубная решетка 1 наружной части камеры имеет уклон к корпусу аппарата, а решетка 2 внутренней части – к циркуляционной трубе. Такое устройство верхней трубной решетки, особенно при больших диаметрах аппаратов, значительно улучшает циркуляцию утфеля при уваривании. Нижние трубные решетки 9 и 10 обеих частей камер имеют уклон в одну сторону. Конденсат из обеих паровых камер собирается в кармане 8 и отводится по трубе 7.
Рис. 20.3. Греющие камеры вакуум-аппаратов: а – типа ВАЦ; б – типа ЯВА; в – типа ВАР
Таблица 20.1. Техническая характеристика вакуум-аппаратов
| Показатель | ВАЦ-350 | ВАЦ-500 | ВАЦ-600-700 | ЯВА | ВАР-75 | ВАР-50 |
| Масса утфеля, сваренного за одну варку, т | 35 | 50 | 60 — 70 | 40 | 7,5 | 15 |
| Площадь поверхности нагрева греющей камеры, м2 | 190 | 255 | 395 | 224 | 40 | 70 |
| Диаметр греющих трубок, мм | 102/98 | 102/98 | 102/98 | 102/98 | 102/98 | 102/98 |
| Рабочее давление в греющей камере, Мпа | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Диметр корпуса аппарата, мм | – | 4296 | 4930 | 2700 | 2000 | 2400 |
| Общая высота, мм | – | 9874 | 10775 | 7175 | 7100 | 7500 |
| Масса аппарата, кг | 19039 | 28650 | 38820 | – | 6450 | 8475 |
Штуцера 11 для подвода пара в греющую камеру имеют мембраны, воспринимающие температурные расширения.
Устройство для спуска утфеля 6 из аппарата по конструкции аналогично устройству, применяемому в аппаратах типа ПВА.
На рис. 20.3, б представлена греющая камера вакуум-аппаратов типа ЯВА. Греющая камера этого аппарата не имеет трубных решеток. Она выполнена из нагревательных трубок и состоит из трех частей – средней 6 и двух надставок 5, приваренных к средней части. Надставки отштампованы в виде шестигранников. Трубы устанавливаются ступенчато, и грани шестигранников свариваются между собой, образуя верхнюю и нижнюю трубные решетки с определенным углом наклона к горизонтальной плоскости. Греющая камера состоит из устройства для спуска утфеля 1, трубы для отвода конденсата 2, кармана 3 и штуцера для подвода пара 4.
Греющая камера вакуум-аппарата ВАР (рис. 20.3, в) состоит из трубных решеток 1 и 4, прикрепленных на кронштейне 2 к корпусу 3, кармана 5, уплотнения 6, трубы 7, устройства для спуска утфеля 8 и штуцера для подвода пара 9.
Техническая характеристика вакуум-аппаратов приведена в табл. 20.1.
