Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Однокорпусные выпарные установки
|
|
Как указывалось, однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат (корпус). Рассмотрим принципиальную схему одиночного непрерывно действующего выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора на примере аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. XIII-1).
Аппарат состоит из теплообменного устройства — нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора, 2. Камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате (рис. XIII-1) или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами (рис. XIII-1). Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры.
Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.
Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 4 под нижнюю трубную решетку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Упаренный (сконцентрированный) раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.
Имеются также конструкции выпарных аппаратов без циркуляционной трубы.
Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом (на рис XIII-1 не показаны).
Материальный баланс. Согласно рис. XIII-1, на выпаривание поступает GH кг/сек исходного раствора концентрацией b н вес. % и удаляется Gk кг/сек упаренного раствора концентрацией bк вес. %. Если в аппарате выпаривается W кг/сек растворителя (воды), то общий материальный баланс аппарата выражается уравнением
G н = G к + W (XIII.1)
Материальный баланс по абсолютно сухому веществу, находящемуся в растворе:
(XIII.2)
В уравнения (XIII,1) и (XIII,2) входят пять переменных, из которых какие-либо три величины должны быть заданы. При практических расчетах наиболее часто бывают заданы: расход исходного раствора G н, его концентрация bн и требуемая конечная концентрация bк упаренного раствора. Тогда по уравнениям (XIII,1) и (XIII,2) определяют производительность аппарата:
по упаренному раствору
(XIII,3)
по выпариваемой воде
(XIII.4)
Тепловой баланс. Введем обозначения D — расход греющего пара; I г— его энтальпия; I — энтальпия вторичного пара; iн = cнtн — энтальпия исходного раствора; i ¢ = cкtк — энтальпия конечного (упаренного) раствора; i ' = c'q — энтальпия конденсата греющего пара; сн, ск, с' — средние удельные теплоемкости исходного раствора, конечного раствора и конденсата соответственно (в пределах от 0 °С до температуры жидкости); tн, tк, q — температуры исходного и конечного растворов и насыщения греющего пара соответственно.
Приход и расход тепла будут:
Приход тепла Расход тепла
С исходным раствором. Gнiн С упаренным раствором… GKi'K
С греющим паром …… DI г С вторичным паром……… WI
С паровым конденсатом …. Di'
Теплота концентрирования……………………….. Qконц
Потери тепла в окружаю-
щую среду………………… Qn
Соответственно уравнение теплового баланса имеет вид:
G н i н + Dl г = G к i к + Wl + Di′ + Q конц + Q к (XIII.5)
Рассматривая исходный раствор как смесь упаренного раствора и подлежащей испарению воды и допуская, что теплоемкость сн исходного раствора в пределах температур от tн до tk остается постоянной, запишем тепловой баланс смешения при температуре кипения раствора в аппарате:
Gнснtн = G к с к tk + Wс"tк (XIII,5)
где с" — средняя удельная теплоемкость воды (в пределах температур от 0°С до tк).
Отсюда
G к с к = Gнсн + Wс" (XIII.6)
Подставляя значения iн, ik,, i' и Gkck в уравнение (IX,5), получим
Gнснtн + Dl г = Gнснtк + Wс"tк + Wl + Dc′q + Q конц + Q п
Из этого уравнения определим количество тепла, подводимого в единицу времени с теплоносителем (греющим паром), или тепловую нагрузку Q выпарного аппарата:
Q = D (l г – c′q) = Gнсн(tн – tк) + W(l – с"tк)+ Q конц + Q п (XIII,7)
Первый член правой части уравнения (IX,7) выражает расход тепла в аппарате на нагревание исходного раствора до температуры кипения, второй член правой части — расход тепла на испарение влаги из раствора. Кроме того, тепло затрачивается на концентрирование раствора (если тепловой эффект концентрирования отрицателен) и на компенсацию потерь тепла в окружающую среду.
Входящая в уравнение (XIII,8) теплота концентрирования Q конц выражает тепловой эффект концентрирования раствора. Она равна разности (D q кДж/кг) интегральных теплот растворения 1 кг растворенного вещества в исходном и концентрированном растворах, взятой с обратным знаком и умноженной на расход растворенного вещества.
Так как при концентрировании раствора тепло может поглощаться или выделяться, то Q конц может входить не только в расходную, но и в приходную части теплового баланса. Теплота концентрирования учитывается в тепловом балансе выпарного аппарата, если она значительна и ею пренебречь нельзя.
Величину Qn обычно принимают в виде доли от тепловой нагрузки Q аппарата; обычно задаются Qn = (0,03—0,05) Q. Эту величину потерь тепла в окружающую среду обеспечивают благодаря необходимой толщине тепловой изоляции аппарата.
Из уравнения (XIII,7) может быть определен расход греющего пара:
(XIII.8)
Из уравнения (XIII,8) можно, пренебрегая величинами Qконц и Qn, определить теоретический расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды). Если принять, что исходный раствор поступает в аппарат предварительно нагретым до температуры кипения, т.е. tn — tk, то
(XIII.9)
где tг — с'q = t' — теплота конденсации греющего пара; I - c"tk = r¢ — теплота испарения воды из кипящего раствора, которая в первом приближении может быть принята равной r'.
Это означает, что масса расходуемого греющего пара равна массе выпариваемой воды, или приближенно: в однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды надо затратить 1 кг греющего пара. Практически же, с учетом потерь тепла в окружающую среду и того, что r > r', удельный расход греющего пара увеличивается и составляет 1.1-1.2 кг/кг испаряемой влаги.
Date: 2015-10-22; view: 1373; Нарушение авторских прав