在将甘蔗汁碱化的任何方案中，闪蒸罐都是必不可少的部分，在该方案中，在气体，空气和蒸汽不断闪蒸的过程中，纯化反应结束并开始形成磷酸三钙和其他产物的絮凝物。水。
分析-生产碱化-果汁-混合罐-闪蒸操作的这种同时性构成了一个不同的，因此复杂的特殊过程；功能的双重性使其技术重要性决定于纯化过程的最终结果以及工厂效率。
尽管它很重要，但是关于闪光效应的可用信息确实很少，这限制了工厂纠正，改进任何设计甚至设计新储罐的任何主动性。
通过详细审查，旨在进行这项工作，以提供简单，实用且最重要的安全系统的基础工程，该系统可用于对现有储罐进行修改，以纠正运行中的问题，或者简单地进行新设计（如果需要的话）假设在操作过程中发生变化，而不影响果汁的澄清度或要生产的糖的质量。
关键词：闪蒸罐碱化澄清闪蒸效果
抽象
闪蒸罐是任何碱化过程的重要组成部分，复杂的过程将在其中稳定并连续不断地进行，以在将汁料送入澄清器之前对其进行适当的调理，因此，其构造，设计以及操作的各个方面都将成为现实。对于澄清甘蔗汁至关重要。
有关制糖过程中“闪蒸效应”的信息减少了并且不足；文献中找到了最常见设计的容量，保留时间以及直径和高度关系的指标的参考，本文将重点介绍在冲洗过程中发生的机理，并将改进一种实用，简单且安全的方法作为进行任何修改，改进或仅解决任何操作问题的有价值的工具，以使原蔗汁的澄清过程更加高效。
关键字：闪蒸罐碱化澄清闪蒸效果。
介绍
闪蒸罐是用于混合果汁碱化的任何程序的中间点；根据“佩德罗萨·普埃塔斯（Pedrosa Puertas），第3章“果汁的提纯”（1975）：采用其两种基本成分：石灰和热，通过复杂的反应和不同的过程将它们制成澄清，透明的果汁，并且没有悬浮固体。在适当的澄清器中休息”。
闪蒸罐内部将稳定，连续地进行复杂的过程，以便能够在将汁液送入澄清器之前对汁液进行适当的调节，因此，与汁液的构造，设计以及操作有关的方面对于最终的结果至关重要。果汁的澄清。
碱化技术，果汁的加热或澄清能力的任何改变都将需要对闪蒸罐进行某些调整或改动，以使澄清过程的效率不受影响，但是没有系统或一种计算方法，允许工厂进行的修改得到适用于甘蔗汁碱化方案的闪蒸效应的基本工程原理的支持。
尽管有关甘蔗汁碱化方案中闪蒸效应的可用信息是如此重要，但对于最常见或传统的设计，我们仅能找到有关容量指数，保留时间和直径-高度关系的参考。因此根据“ Webre（1949）提出的原则：澄清是制糖最重要的步骤”，限制了采取任何改进，修改或只是试图解决使澄清过程更有效的操作问题的倡议。 。
因此，这项工作的重点是研究甘蔗汁碱化方案中的闪光效应及其机理，以便建立一种实用，简单的方法，可以用作进行任何修改，扩展甚至是修改的指南和强制性参考。设计一个新的闪蒸罐，必要时可根据每个工厂的条件进行调整。
图1立式闪蒸罐。
为了进行这项工作，我们回顾了现有的文献和设计，对其中的一些文献进行了反复修改，直到达到最佳运行条件，以满足更高的每小时研磨量或更高水平的果汁质量的要求。在这一系列的设计中，我们根据储油罐的布置将储油罐分为水平储罐或垂直储罐，尽管水平储罐的溢水面更大，但几何尺寸却保持最小，这就是为什么集中储罐的垂直储罐设计的原因。这项工作的发展。
材料和方法
糖的质量和工厂效率与碱化过程有关，在碱化过程中，Ca2 +和果汁中存在的杂质之间的一系列化学反应将在逐步加热过程的中间进行，直到达到一定温度为止。为使这些非糖的去除率达到最高，应在103至106°C的范围内；向蒸发器输送澄清，透明和无悬浮固体的果汁。
闪蒸罐正好在这个复杂的碱化过程的中间，如图2所示。在混合果汁罐中开始的所有化学纯化反应都将在其中终止，但是同时磷酸三钙絮凝物的形成过程也将开始，从而将澄清池中的澄清果汁分开。操作的这种同时性使得其中的动态过程可能是过程中最复杂的，也可能是鲜为人知的。
闪蒸效应在化学工业中广泛用于冷凝水系统中的蒸汽回收，多效蒸发器中，甚至在二元系统中某些组分的回收中，但是最复杂的应用是图中所示。这是因为除了分离果汁中夹带的空气，气体和水蒸气之外，这还将是反应器的终点，在此反应器将在运行期间连续发生连续转化。
一个适当的罐必须使汁液脱气，蒸汽闪蒸以及形成絮凝物，以达到最佳平衡，以根据磨粉机中甘蔗的质量进行每小时的磨碎；为此，任何设计都必须满足以下技术要求：
- 足够的流通面积以促进被夹杂的空气，碱化反应中的气体以及所有产生闪蒸效果的蒸汽，而不会拖拽果汁或酒渣。将汁液排入澄清池中；尺寸设计使其在层流状态下均匀地分布在每个区域中闪蒸板的面积足以促进气体，蒸汽的逸出并有助于絮凝物的形成容量已根据保留时间进行了调整絮凝反应在罐内结束。
参数值公式
Fv =蒸汽流量。2.51吨/小时Ec.1
Fj =碱化果汁流量。500.00吨/小时
T2 =坦培。加热器输出。T1 =豆e。闪汁。103摄氏度
100摄氏度
Cp =果汁的热量。0.90大卡/千克 ºCFjf = Fj-Fv Ec.2
=蒸发潜热。538.90 Kcal / kg
Fjf =冷果汁流量。497.49吨/小时Ec。3
Hv =平均蒸发速率。185至215 kg./hr.m2
Af =闪蒸罐的流通面积。Af1 = 12.85m2
表1闪蒸罐的物料平衡。
确定闪蒸罐入口处的工作条件将是建立质量和能量平衡的第一步，这使我们能够识别此复杂过程中涉及的变量，因此需要三个基本方程式来计算如表1所示，在工厂特定运行条件下，闪蒸罐的直径。注意，在等式3中包括Hv项，这仅是蒸发质量流量的测量指标。根据奥利弗·莱尔（Oliver Lyle）第13章的规定，在不夹带果汁的情况下，允许每单位面积发生闪蒸的平均值。“有效利用蒸汽”（1956年），实际上是谁会给我们保证，蒸汽气泡和产生的气体将使汁液留在闪蒸罐内而不会拖拉汁液或酒渣。
当气体与水蒸气的混合物由于其闪蒸面积不足而通过管吸取果汁和茶渣时，在排气塔或烟囱中可以看到最明显的闪蒸罐运行不正常的迹象。对于那些特定的操作条件。这种情况除了产生大量的糖损失外，还将防止闪蒸过程在罐内结束，朝着进料室或第一个澄清池移动；在这里，为倾析而设计和制造的区域中连续不断的闪蒸可能是导致第一个托盘中的汁液中混有蔗渣和小颗粒可可沙的原因。
避免该问题的唯一可能方法是实现通过闪蒸管的压力损失最小，因此，根据FalcónF.的说法，蒸汽速度不能超过2 m / sec。 Esturo C等。 104“果汁纯化”（1995）。以该条件为限制，使用等式1中获得的结果并进行必要的数学调整，可获得表2中的等式4，这将使我们能够获得根据以下条件调整的通风管直径：操作有必要指出的是，我们将获得的结果是针对设置了正常运行必不可少的最低限制的条件而得出的。
Ve =蒸汽的比容。 1,673 m /吨
Vv =蒸汽速度。 1.5至2.0 m / sec Ec.4Ф
=排气管的直径。 Ф1= 0.923 m
参数值
表2 闪蒸管直径的估算。
果汁向澄清池的分配在该过程的操作中是主要的，因为如果系统尺寸不正确，则某些澄清池的填充速度将比其他澄清池快，这将不可避免地导致澄清汁流不平衡，并且不会留存水分。另一方面，请记住，闪蒸罐内所需的汁液是流入澄清池的汁液是一种混合物，由于其中存在泥土，其可变成分可以超过固体重量的50％。除磷酸三钙絮凝物外，还包括雨水，泥土或沙子，这是在估算果汁的直径以及分配管路朝向澄清器各部分的斜率时必须考虑的一个方面。
参数值公式
HP =泵浦功率。HP = 0
∆N =静压头。
∆P =压差。∆P = 0
HV =动态损耗。HV≈0
HD =摩擦损失。HD = 3.90英尺
HDn =每节的水头损失。
hf =每100英尺Let的摩擦损失因子。令=总等效长度，包括直线部分和所有已安装的附件。
当量= LR +紫胶
式5
式6
式7
式8
表3方程在闪光汁分布的流量平衡的系统。
为了估算直径，我们将在闪蒸罐的操作水平作为起点和最远的澄清池作为终点之间建立平衡，为此，将使用流体流动动态平衡的一般公式；表3的等式5以及在评估这些点之间的项时将其转换为等式6，其中明确并严格地定义：“可用静水压力必须始终大于该系统产生的损失，以便每个澄清池根据其容量达到果汁的量”。作为示例，我们从具有三个容量相等的澄清池均匀分布的系统开始，如图3所示。
p。使用William和Hazen提出的经验方程。 27 Cameron液压数据，用于估计流经管道系统的流量（hf）产生的损失，并限制在2到4英尺/秒的范围内的流速，由此得出最小静水压力为四脚
关于闪蒸表面的报道很少，但是，闪蒸板或表面的主要目的是促进自蒸发过程，并始终在成核过程发生之前有助于调节磷酸三钙絮凝。添加阴离子絮凝剂，使其在澄清池中的倾析更加敏捷和有效；在澄清器制造商的最常见设计中可以找到该板，其形状和位置各不相同，既可以使用罐本身的内部，也可以使用切向进料的导流板，多孔网或简单地使用板。为了进行这项工作，将考虑一块面积不大于将要安装的闪蒸罐总面积的30％的板。有些设计采用直的或螺旋形的挡板，可能会寻求更大的保持力。
尽管关于在罐中果汁的最佳保留时间的意见各有不同，但它们都有一个共同的因素：“磨机加工的果汁的质量”，例如在古巴，保留时间正如古巴石油厂的产能指数（1971年）所示，大约一分钟，相当于每1000 TCM约25立方英尺的容积，但是，在文献中有一些报告值可以达到五分钟，但仅对于这项工作，我们认为两分钟的时间足以使所有气体，空气和蒸汽在离开储罐之前从果汁中闪出，这基本上是一个开始在进行任何修改或设计新战车时应优先考虑。
一旦定义了保留时间，对于我们的示例来说，将是两分钟，并且知道了闪光灯的直径，我们将按照公式9进行估算操作量，因此使用这些数据，几何形状或设计储罐并使用常用的数学算法测量锅炉房设备，将根据表4的等式10所示，考虑直线段和下部圆锥体来计算运行水平。
参数值公式
QJ =
碱化汁液流量500.00吨/小时473.00立方米/小时
2,100 gpm V = τQJ TT
=保留时间2分钟。
V =保留的果汁量15.68 m3
HJ =储罐的运行高度1.58 m HJ =直截面+圆锥吸盘
flash =闪蒸罐的直径。4.04 m
Ec.9
Ec.10
表4系统方程式计算了闪蒸罐的运行液位。
最后，通过此程序，已构造了根据工厂自身的运行条件进行调整的闪蒸罐的计算系统，以了解其提供的结果是否可重复且安全，我们将与传统上使用的既定方法进行比较在甘蔗业。
结果和讨论
出于我们的目的，我们将以约10,000 TCD容量的磨粉机作为参考，该磨粉机每小时的研磨将连续地将大约500吨/小时（2,100加仑/分钟）的果汁IV与14.5ºBrix混合，送入分馏碱化系统，在此系统中，果汁如图1所示，分两步加热预先在罐中碱化的混合果汁，直到在整流加热器的出口达到103ºC的温度，然后将这些数据代入每个相应的方程式中：他们将获得必要的参数，以定义用于该研磨的闪蒸罐的容量，流量区域以及高度或操作水平。
每个TCH
容量指数的源英尺0.150
门0.200
洛杉矶Tromp 0.250
F.法尔康0.330
塞恩·迭戈0.330
弗莱彻和史密斯0.393
SUGARTECV 0.400
该储罐所需的流通面积为
Af1 = 12.85m2，她表示TCHVI的容量指数为0.330 ft2，实际上是按照表2所示通常管理的指数和闪光灯水龙头的直径类似地在该值范围内得出的一致结果传统设备制造商和著名作者在文献中对此进行了报道，此外，该系统对闪蒸罐直径的预测行为与重要设计者和设备制造商所建议的行为非常相似，如图1所示，因此尽管其结果是保守的，但它们将“最可靠，最安全”，但重要的是要强调该系统寻求“最低必要的技术条件”。
图1三种系统的闪蒸罐直径与碱性汁液流量的关系。
IV认为碱化果汁的流量占甘蔗的120％。
V对于固定高度为2.00 m的立式储罐。VI
TCH：每小时每小时收获的吨甘蔗。
排气管的直径与主箱本身的直径一样或比主箱更重要，因为通过该复杂过程产生的所有气体和蒸汽流都将通过它进入大气，从而避免主体内部产生压力。这意味着它“无压力”地工作。从表3中可以看出，在这些条件下排气管所需的最小直径将为Ф1= 0.923 m（36英寸），所获得的排气/储罐直径之间的无因次关系将等于0.23，这就是通常会处理，这是我们正在建立的比较中另一个非常积极的因素。
估计闪蒸表面是主罐直径的函数，在这种情况下，可以认为30％足以促进闪蒸过程并有助于絮凝。它位于闪蒸罐中心的优先位置，糖厂进行的一些工作将其放置在一定的位置，但始终保持上面指出的比例，并留出空间来为果汁中的其余气体和蒸气散发出足够的空间。闪蒸罐后的在线絮凝器的报告显示，进入澄清池之前，絮凝物形成呈阳性结果。
在某些情况下，操作水平值得商,，这是合乎逻辑的，因为油箱内部的恒定动力使其很难进行测量，甚至无法对其进行物理升值，但是，要了解油箱的实际情况，这是必不可少的必要参考。可用于分配流量的液压负载，只有这样，才可能以更高的精度估算每个闪蒸果汁分配段中所需的直径，如图3所示。以举例的方式考虑了具有三个相同容量的澄清器的磨粉机。
由于这方面的重要性，建议考虑澄清能力来检查管道的分布，以检查安装直径是否与计算出的直径相符，并且在拆卸和维修检查期间，检查每条管线以确定是否需要一些特殊的工作或只是被替换。
图4显示了一个水平和垂直设计的储罐，其尺寸是从此模拟中获得的，尽管两种情况都针对这些特定条件做出了响应，但碰巧在日常操作中通常对此进行修改并了解如何该设计将对精馏加热器出口处每小时研磨或果汁温度的变化做出响应，我们将进行新的分析；现在考虑到每小时铣削增加了10％以及整流器加热器出口处的温度增加了2度，然后我们再次使用“峰值”值的数据重新计算并验证了结果，以便了解在这些极端情况下设计将如何表现。
图4带有中央电源的闪蒸罐。
表5中给出的结果非常有说服力，由于速度变化不大，罐体能够承受高达10％的“磨削峰”，如果守时，它将恢复正常运行。另一方面，由于该区域的需求量超过50％，因此不会对“两度温度峰值”做出相同的反应，其恢复速度可能较慢，因此对该过程的破坏更大。该模拟向我们说明了储罐将如何对收割过程中操作过程中发生的正常变化做出反应，因此必须确定储罐的尺寸以假定这些变化而不会影响储罐中发生的过程，以便正确选择值而它们的范围对于获得最低限度的必要条件至关重要。
直径500吨/小时550吨/小时500吨/小时
103 oC 103 oC 105 oC
闪蒸罐12.85 m2 14.13 m2 10％21.41 m2 66％
排气管0.923 m 0.960 m 5％1.12 m 21％
表5罐在高峰条件下的性能。
结论
所生产糖的质量以及工厂效率将与果汁碱化过程相关，大部分过程始于混合果汁罐，而闪蒸罐则作为中间终点磷酸三钙絮凝物形成的同时，Ca2 +和果汁中存在的非糖之间的所有反应开始；因此，必须调整化学反应和其产物倾析之间的中间点，以便在这两个基本操作之间保持平衡，这是在每种方法的特定条件下保持高效率水平的唯一方法。需要特别强调的是，有时我们会根据容量或对蒸汽使用方案进行更改来对区域进行某些安排，以提高整流器加热器出口处的汁液温度，但是我们忘记了闪蒸罐，那么我们很欣赏这些工作和努力的结果可能是令人怀疑的和不一致的，仅仅是因为没有考虑到闪蒸罐的重要性这一简单事实。
最合适的闪蒸罐将是能够有效地假定研磨峰值和果汁温度升高而又不影响其中进行的操作的闪蒸罐，因此，适当选择数据和参数以用于打算进行的任何工作，甚至是新设计的工作。
必须注意的是，任何闪蒸罐的设计都必须在无压力的情况下运行，为此，无论对此有何看法，无论其观点如何，都必须在通气管和闪蒸罐的闪蒸面积之间实现完美平衡。气体，蒸汽和空气的闪蒸发生在罐内，而从未在任何澄清池的进料室内发生，因此避免了一种（如果不是主要的）引起蔗渣或其他不溶性颗粒悬浮在悬浮液中的原因。第一个澄清池托盘。
通过这项工作，研究了甘蔗行业果汁碱化方案中的闪蒸效应，这有助于我们获得一种简单，实用和安全的计算方法，任何设备都可以使用该方法来测量容量不论其设计是什么，都可以对已安装的闪蒸罐进行适当的设计，并在必要时进行技术支持进行必要的翻新或修改，从而避免连续出现错误或仅忽略重要的细节，从而使进行的工作提供一致的结果，从而获得更大的收益工厂生产的糖类型具有卓越的工厂效率。
书目参考
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