Общая полезная разность температур и ее распределение по корпусам.
Полная разность температур для многокорпусной выпарки:
где (fBTn)„ — температура вторичного пара последнего (п-го) корпуса. Полная полезная разность температур составит
где Ха — сумма депрессий.
Полная полезная разность температур должна быть распределена между корпусами с учетом условий их работы так, чтобы обеспечить экономически целесообразный вариант. Распределение Atn n обычно осуществляют исходя из условий:
- • равенства поверхностей нагрева по корпусам;
- • минимальной суммарной поверхности; или включает первые два условия.
Распределение At„ п из условия равенства поверхностей нагрева.
В этом случае выполняется равенство
В соответствии с уравнением (6.23) полезные разности температур в корпусах равны
Складывая почленно правые и левые части (6.30), получим:
или
откуда
Подставляя уравнение (6.31) в (6.30), получим:
Распределение Atn п при условии суммарной поверхности нагрева корпусов
.Для упрощения рассмотрим распределение Atn п для двухкорпусной выпарной установки.
Общая поверхность нагрева составит
Учитывая, что Atn п = Afj + At2, получим Af2 = Atn.n - Atb отсюда:
Минимальная величина поверхности может быть достигнута при условии
Дифференцируем уравнение (6.34) и приравниваем производную нулю:
откуда
Преобразуем (6.36):
Отсюда после преобразования получим
В общем виде будем иметь:
Распределение корпусов по этому принципу дает неодинаковые поверхности нагрева, что удорожает изготовление и эксплуатацию выпарной установки. Распределение Atn п по принципу равенства поверхностей нагрева является наиболее экономичным и потому наиболее распространено.
Выбор числа корпусов. Как было показано, в однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды приблизительно расходуется 1 кг греющего пара. Тогда с увеличением числа корпусов расход греющего пара должен снижаться и, например, в двухкорпусной установке 0,5 кг греющего пара должен выпарить 1 кг воды.
В действительности расход греющего пара на 1 кг испаренной влаги несколько выше и зависит от числа корпусов:
Число корпусов |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Расход греющего пара, кг, на 1 кг выпаренной воды |
1,1 |
0,57 |
0,4 |
0,3 |
0,27 |
Из этих данных следует, что при переходе к четырех- и пятикорпусной выпарке экономия пара снижается. Это указывает на целесообразность ограничения числа корпусов. Основной причиной данного ограничения является возрастание температурных потерь с увеличением числа корпусов и снижение в результате этого полезной разности температур. Полная полезная разность температуры должна составлять не менее 5—7°С. Кроме того, увеличиваются теплопотери в окружающую среду.
Выбор оптимального числа корпусов осуществляется на основе технико-экономических расчетов.
Чем выше число корпусов, тем ниже расход греющего пара и его стоимость (рис. 6.6, кривая 1).

Рис. 6.6. К определению оптимального числа корпусов
Однако с увеличением числа корпусов снижается Atn п и увеличивается общая поверхность нагрева, а следовательно возрастают капитальные затраты и амортизационные отчисления (рис. 6.6, кривая 2).
Складывая затраты, получают общую стоимость выпаривания (кривая 3). Точка минимума на этой кривой отвечает оптимальному значению числа корпусов.