Поверхность нагрева.

Поверхность нагрева непрерывно действующего выпарного аппарата определяется на основе уравнения теплопередачи:

где Q — тепловая нагрузка аппарата; К — коэффициент теплопередачи, рассчитываемый по общему уравнению; АГП0Л — движущая сила процесса (полезная разность температур).

Полезная разность температур в выпарном аппарате Д?пол представляет собой разность температуры конденсации Т°С греющего пара и температуры кипения tK °С выпариваемого раствора:

В аппаратах с циркуляцией раствора, обеспечивающих его достаточно полное перемешивание, Д?,юл является величиной постоянной. В выпарных аппаратах с естественной циркуляцией концентрация массы обращающегося в аппарате раствора близка к конечной, поэтому расчетную величину tK принимают но конечной концентрации раствора.

Температурные потери и температура кипения растворов.

В выпарном аппарате возникают температурные потери, общая величина которых складывается из температурной депрессии Д', гидростатической депрессии Д" и гидравлической депрессии Д'".

Температурная депрессия Д' равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении.

Величина Д' зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения Д', полученные опытным путем, приводятся в справочной литературе. Если экспериментальные данные о величинах Д' для данного раствора отсутствуют, то значения температурной депрессии могут быть приближенно вычислены различными способами, причем должна быть известна либо одна температура кипения данного раствора при некотором давлении (по правилу Бабо), либо две температуры кипения раствора при двух произвольно взятых давлениях (по правилу Дюринга или уравнению Киреева).

По правилу Бабо относительное понижение давления па-

Р~Р2 Р2 S

ра - или — над разбавленным раствором данной кон-

Р Р

центрации есть величина постоянная, не зависящая от температуры кипения раствора, т.с.

где pi и р — давление пара соответственно растворителя и раствора.

Зная температуру кипения раствора при некотором произвольно взятом давлении р2, находят (по таблицам насыщенного водяного пара) давление пара чистого растворителя (воды) при той же температуре и рассчитывают константу К, пользуясь зависимостью (15.6). По тому же уравнению определяют для заданного давления р2 над раствором (в выпарном аппарате) давление пара р чистого растворителя и находят по таблицам соответствующую ему температуру t2, которая и будет температурой кипения раствора при заданном давлений. Так как температура чистого растворителя при этом давлении известна, то температурная депрессия составляет:

Депрессия А" обусловлена тем, что некоторая часть высоты кипятильных труб выпарного аппарата заполнена жидкостью, над которой находится парожидкостная эмульсия; содержание пара в ней резко возрастает по направлению к верхней кромке труб. Назовем условно все содержимое кипятильных труб жидкостью. Вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах температура кипения ни- жерасположенных слоев жидкости в них будет больше, чем температура кипения вышерасположенных. Повышение температуры кипения раствора, связанное с указанным гидростатическим эффектом, называется гидростатической депрессией.

Гидростатическая депрессия наиболее существенна при работе аппарата под вакуумом.

Величина гидростатической депрессии не может быть точно рассчитана ввиду того, что жидкость в трубах находится в движении, причем А" зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности нарожидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. Величины А" обычно принимают по практическим данным.

Для вертикальных аппаратов с циркуляцией выпариваемого раствора величина А" может быть принята в пределах 1-3°С.

Гидравлическая депрессия обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые должен преодолеть вторичный пар при его движении главным образом через сепарационные устройства и паропроводы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к некоторому снижению его температуры насыщения.

Повышение температуры кипения раствора, обусловленное гидравлической депрессией, обычно колеблется в пределах 0,5—1,5 °С. В среднем величина А"' для единичного аппарата может быть принята равной 1°С. При расчете многокорпусных установок гидравлическую депрессию учитывают, принимая во внимание снижение давления вторичного пара только в паропроводах между корпусами.

Температура кипения раствора с учетом температурных потерь, обусловленных температурной Д' и гидростатической Д" депрессиями, составляет:

где Т — температура вторичного пара.

Материальный баланс для многокорпусной установки составляется по аналогии с уравнением (15.4) материального баланса однокорпусного выпарного аппарата, согласно которому общее количество воды, выпариваемой во всех корпусах, составляет:

На основе уравнения (15.11) могут быть определены концентрации раствора на выходе из каждого корпуса установки.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >