Рекуперация вторичного пара при выпаривании: как тепловой насос возвращает энергию в процесс

При выпаривании жидких продуктов — молочной сыворотки, овощных и фруктовых концентратов, экстрактов — первичный пар передаёт тепло через теплообменную поверхность корпуса, а сама жидкость закипает и выделяет так называемый вторичный (соковый) пар. Этот пар уносит с собой значительную часть подведённой энергии: по типовым ориентирам, на испарение 1 кг влаги в однокорпусной установке расходуется около 1,0–1,1 кг греющего пара, и большая часть этого тепла остаётся во вторичном паре, а не в готовом продукте.

Почему вторичный пар нельзя просто пустить по кругу

Вторичный пар холоднее и находится под более низким давлением, чем первичный, — именно поэтому жидкость в корпусе вообще закипает при пониженной температуре. Использовать его напрямую как греющий пар для того же корпуса физически невозможно: тепло не переходит от более холодного тела к более горячему без затрат энергии. В многокорпусных станциях вторичный пар одного корпуса греет следующий, более холодный корпус — классическая многоступенчатая схема. Но у неё есть предел: рано или поздно температурный потенциал вторичного пара падает настолько, что дальше его девать некуда, кроме конденсатора, где тепло просто сбрасывается в градирню или в оборотную воду.

Как тепловой насос поднимает температурный потенциал

Тепловой насос не создаёт тепло, а перекачивает его с низкого температурного уровня на более высокий, затрачивая на это относительно небольшое количество электроэнергии или механической работы — по типовым ориентирам, полезная тепловая мощность теплового насоса в разы превышает подведённую электрическую (коэффициент трансформации обычно в диапазоне 3–6, в зависимости от разницы температур между источником и потребителем). Применительно к выпарной станции это означает: вторичный пар, непригодный для повторного использования при своей исходной температуре, отбирается компрессором теплового насоса, сжимается и выходит уже с температурой и давлением, достаточными, чтобы снова служить греющим паром — для того же корпуса или для следующей ступени. Рабочий диапазон подъёма температуры у типового теплового насоса на выпарных станциях — обычно от исходных 40–60 °C до требуемых 60–90 °C, конкретные цифры зависят от продукта и схемы станции.

Сколько первичного пара экономит рекуперация

Возвращая тепло вторичного пара в процесс вместо того, чтобы сбрасывать его в конденсатор, станция снижает расход первичного пара на выпаривание одного и того же объёма жидкости — иногда кратно, в зависимости от того, сколько ступеней рекуперации добавлено. Это не бесплатно: тепловой насос сам потребляет электроэнергию и увеличивает капитальные затраты на станцию. Экономический смысл появляется там, где стоимость пара высока относительно стоимости электроэнергии, а станция работает достаточно много часов в году, чтобы капитальные вложения окупились за разумный срок — этот расчёт разбираем отдельно.

Выпарное оборудование с возвратом тепла вторичного пара

Посчитаем, какую схему рекуперации оправдывает ваш объём испаряемой влаги и стоимость пара. Звоните +7 906 968-1922 или пишите на sales@sushilka22.ru.