Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Однокорпусное (однократное) выпаривание
Процесс однократного выпаривания проводят в одном аппарате
Рис. 3.6. Схема массовых и тепловых потоков ВА Материальный баланс по общему количеству продуктов . (89) Здесь - расход исходного и упаренного растворов, ; - выход вторичного пара, . Материальный баланс по нелетучему продукту , (90) где xн,, xк - концентрация растворенного продукта в исходном и упаренном растворе на 1 кг продукта. В этих уравнениях искомые величины:
(91)
По двум исходным уравнениям три величины найти невозможно, поэтому одной из величин, например, задаемся. Расход теплоты на проведение процесса определяют из уравнения теплового баланса
. (92)
Здесь - расход греющего пара, ; - удельная энтальпия, ; - потери теплоты в окружающую среду, . Индексы н – начальное, к – конечное, вп – вторичный пар, п – потери, г - греющий пар, гк – конденсат греющего пара. Вводя упрощающие допущения в уравнение (92), приведем его к виду более удобному для пользования. Запишем тепловой баланс смешения, рассматривая исходный раствор как смесь упаренного раствора и испаренной влаги при постоянной температуре кипения, сделав допущение о постоянстве сн в интервале температур Тн и Тк
, (93) где св – удельная теплоемкость воды при температуре Тк; – теплота концентрирования раствора в интервале изменения концентрации от хн до хк. Теплота концентрирования равна теплоте разбавления с обратным знаком
Тогда получим
. (94)
Здесь – количество теплоты, выделяющееся в выпарном аппарате при конденсации пара; - теплота на нагревание исходного сырья от до ; - теплота на испарение растворителя при . При небольшой степени концентрирования и хорошей изоляции выражение мало и им можно пренебречь. Если предположить, что Tн = Tк, т.е. раствор поступает в аппарат при температуре кипения, то
, отсюда , (95)
где rп - теплота парообразования растворителя; rк - теплота конденсации греющего пара. Если в качестве греющего пара используют насыщенный водяной пар, а упаривают водный раствор, то . Это означает, что на испарение 1 кг растворителя затрачивается 1 кг греющего пара. Реально, ,
Лекция 6
Уравнение (94) используется для определения тепловой нагрузки. Потребная площадь теплопередачи определяется по основной расчетной формуле . Здесь искомая величина , а K - коэффициент теплопередачи определяется по известным формулам. Возникает проблема расчета полезной разности температур . Температурные потери
Обычно в однокорпусных выпарных установках известны давления греющего и вторичного паров, т.е. их температуры. Разность между температурами греющего и вторичного паров называют общей разностью температур выпарных аппаратов . (96)
Общая разность температур связана с полезной разностью температур соотношением
. (97)
Здесь D¢ - концентрационная температурная депрессия; D¢¢ - гидростатическая температурная депрессия. D¢ определяют как разницу температур кипения раствора Ткип. р и чистого растворителя Ткип. чр при p = = const
D¢ = Ткип. р – Ткип. чр, Ткип. чр = Tвп, D¢ = Ткип. р - Tвп. (98)
Температура образующегося (при кипении раствора) вторичного пара ниже, чем температура кипения самого раствора, т.е. часть температур теряется бесполезно. D¢¢ характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением гидростатического давления. Обычно по высоте кипятильных труб определяют среднее давление, и для этого давления определяют среднюю температуру кипения растворителя Тср.
Здесь pa - давление в аппарате (в сепараторе); rпж - плотность парожидкостной смеси; - паросодержание в кипятильных трубах; H - высота кипятильных труб. D² = Tср - Tвп, (99) где Tср - температура кипения растворителя при p = pср; Tвп - температура вторичного пара при давлении pа. Многокорпусное выпаривание
В многокорпусной выпарной установке вторичный пар (рис. 3.2, 3.3) предыдущего корпуса используется в качестве греющего пара
Такая организация выпаривания приводит к значительной экономии греющего пара. Если принять по всем корпусам, то общий расход греющего пара на процесс уменьшается пропорционально числу корпусов. Практически, в реальных условиях такое соотношение не выдерживается, оно, как правило, выше. Далее рассмотрим многокорпусную выпарную установку.
Уравнения материальных и тепловых балансов для многокорпусной выпарной установки (см. рис. 3.2), представляют собой систему уравнений, записанных для каждого корпуса в отдельности. Уравнения материальных балансов позволяют определить количество испаренной воды в установке и концентрацию растворенного вещества Общее количество испаренной воды в установке определяется как
(100) Очевидно, что равно сумме количеств воды, выпариваемой . (101) Концентрацию растворов на выходе из каждого корпуса можно определить по уравнению (91): – для первого корпуса:
(102)
– для второго корпуса:
; (103)
– для n-го корпуса: . (104) Уравнение теплового баланса для n-го корпуса (рис. 3.7) имеет вид (аналогично (92), (93))
Рис. 3.7. Схема тепловых потоков для n-го аппарата
.
Здесь: - - расход греющего пара для n-го корпуса; - - расход вторичного пара; - - расход исходного раствора; - - расход упаренного раствора; - - энтальпия греющего пара; - - энтальпия исходного раствора; - - энтальпия упаренного раствора; - - энтальпия вторичного пара; - - энтальпия конденсата греющего пара.
С помощью системы уравнений тепловых балансов для всех корпусов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 227. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |