Cukoripari Kutatóintézet Közleményei, 1961 (6. kötet, 1-2. szám)
1961-01-01 / 1-2. szám
2 A diffúziós eljárás elméleti hőszükséglete vízmennyiségbe nem számítjuk be (és helyesen eljárva nem is számíthatjuk be) a szelettel együtt leürített víz (a helytelenül, de általánosan lúgzó víznek nevezett víz) mennyiségét. Utóbbi feltétel mellett sem igaz azonban a megfelelő súlyok azonossága azoknál a diffúzióknál, amelyeknél a szeletet kevésbé lehűtve, vagy akár a diffúzió többi részében is uralkodó hőmérsékleten távolítják el, mint pl. a mechanizált alsó ürítésű Robertdiffúziók jórészénél, és még kevésbé igaz ez a folytonos diffúziókra. Ezen ugyan lehetne segíteni a (2.1) képlet általánosabb (és helyesebb) alábbi alakjával : Q — ) c/iCíti -(- Qveszt. (2-2) , ahol az összegezést minden egyes, a rendszerbe bevitt, illetve eltávolított anyagra kiterjesztjük, egyenként meghatározva répára vonatkoztatott g mennyiségüket, negatív előjellel véve számításba a betáplált, és pozitívval az eltávolított anyagokat. Általánosított képletünk sem mentes azonban attól a gyakorlati nehézségtől, melyet az egyes g mennyiségek és — különösen a Robert-telep esetén — a lúgzott szelet tényleges hőmérsékletének meghatározása okoz. Ezek részletezése, és kiküszöbölésük lehetőségeinek tárgyalása túl meszsze vezetne, annál is inkább, mert mindkét összefüggésünkkel szemben elvi kifogás emelhető. A képletek ugyanis az (adott és működő) diffúziós berendezés hőfogyasztását adják meg, a számítást csak az üzemi mérési adatok alapján lehet elvégezni, így képleteink — az egyes adatok valóban pontos ismeretét feltételezve is — csak arra alkalmasak, hogy egy működő diffúziós berendezés hőfogyasztását segítségükkel meghatározzuk — és ellenőrizzük, hogy az a szokásostól eltér-e, és mennyire. Ezt természetesen más úton is megtudhatjuk (a felhasznált gőz mennyiségének, vagy — eltekintve az injektoros melegítéstől — a gőzből keletkezett kondenzvíz mennyiségének mérésével). Akkor azonban, amikor új diffúziós eljárást, berendezést alakítunk ki, arra van szükségünk, hogy adott geometriai és fizikai paraméterek (mint amilyenek a betáplált mennyiségek, a készülék méretei, a közbenső hőbetáplálások helye, a szelet és lé áramlási jellemzői, a folyamatban résztvevő anyagok hőtechnikai állandói és hasonlók) ismeretében, ill. függvényében összefüggést állapítsunk meg egyrészt a betáplált anyagok hőmérséklete, a diffúzió melegítésére betáplált hő mennyisége, másrészt a kialakuló hőmérsékleteloszlások és ezzel együtt a távozó végtermékek (lúgzott szelet, nyerslé) hőmérséklete között. Ezzel a módszerrel nem utólag állapítjuk meg a hőfogyasztást, hanem előre a hőszükségletet. Ily módon egyes paraméterek megfelelő megválasztásával — ezek közül elsősorban a hőbetáplálás módja és helye áll rendelkezésünkre — előre meg tudjuk határozni azt a megoldást, amely elfogadhatóan kicsiny hőfogyasztást eredményez. Másrészt a megfelelő összefüggések birtokában kiszámíthatjuk a diffúziós rendszeren belüli várható hőmérsékleteloszlásokat is. Ennek technológiai szempontból van jelentősége. Egyszerű gyakorlati megfontolások és a diffúziós berendezések üzemének tapasztalatai meggyőznek bennünket arról, hogy a hőbetáplálás helyének és mértékének megválasztása nagymértékben befolyásolja nemcsak a hőszükségletet, hanem a hőmérsékleteloszlásokon keresztül a diffúziós berendezés felmelegítésre és tényleges diffúzióra hasznosított részeinek arányát, ezzel a berendezés térfogategységére vonatkoztatott teljesítményét, továbbá (a felmelegítés sebességének függvényében) a biokémiai cukorbomlás nagyságát, a cukor és nemcukrok diffúziójának és utóbbiak lebomlásának sebességét stb. Könnyen belátható, hogy így — az egyes szempontok bizonyos mértékig ellentétesek lévén — egy műszaki-gazdasági optimum alakul ki. Ennek megvalósítására szükségünk van a hőfogyasztást és a hőmérsékleteloszlásokat az említett paraméterek függvényében megadó összefüggésekre. A céljainkra semmitmondó, (2.1) vagy (2.2) típusú hőfogyasztás-összefüggéseken kívül a szakirodalomból az alábbi munkákat említhetjük meg. Schielet abból kiindulva, hogy a lúgzott szelet és a vele érintkező nyomóvíz hőmérséklete nehezen határozható meg kellő pontossággal, olyannyira, hogy vízvisszavétel esetén a szokásos (2.1) képlettel negatív hőfogyasztás is adódik, célul tűzi ki, hogy ,,...a diffúziós telep hőfogyasztását (Wärmeyerbrauch) számítással határozzuk meg, ha a kérdéses hat hőmérséklet közül négy ismert.” [1], tv]. A szóbanforgó hat hőmérséklet között a be- és kilépő anyagok szokásos 4 hőmérséklete mellé bevezeti a legmagasabb hőfokra felmelegített szelet hőmérsékletét és a legforróbb lé hőmérsékletét (Maischtemperatur). Ezután — teljesen önkényesen, minden fizikai megalapozás nélkül és a tényekkel szöges ellentétben — feltételezi, hogy miközben a szelet legmagasabb hőmérsékletéről a lúgzott szelet hőmérsékletére hűl le, a nyomóvíz ellenáramban éppen a távozó lúgzott szelet hőmérsékletéig melegszik fel, hogy ezután melegíttessék fel a maximális léhőmérsékletig. A fentebb idézett mondat első felében Schielet helyesen tűzte ki az elérendő célt, és helyes az a sejtése is, hogy a hőfelhasználás függ az elérendő maximális hőmérséklettől. A követett számítási eljárás azonban teljesen hibás, mert egyes — a többitől nem független — hőmérsékletek önkényes felvételét teszi szükségessé, és legjobb esetben is a (2.1) összefüggéshez vezet. Lényegében ugyancsak a (2.2) összefüggésen alapul — bár finomabban, és igen hosszadalmasan — Bosnjakovic eljárása, aki a hőszükséglet meghatározását grafikusan, a cukoroldat entalpia-összetétel diagramjának felhasználásával határozza meg [8]. Kitűzött célunkat ennek alapján sem érhetjük el. Az egyedüli szakcikk, amely helyes utakon indul el, és alapvető jelentőségű megállapításokig jut el. Krause Gyula munkája [9], amely tudatosan a hőszükséglet megállapítását tűzi ki célul. Számításai a Robert-telep munkamódszeréhez kapcsolódnak. Ennek megfelelően — célszerű egyszer