5.11 Материальный баланс многокорпусной выпарной установки
По аналогии с материальным балансом однокорпусного выпарного аппарата составляется материальный баланс для многокорпусной выпарной установки.
;
(5.54)
;
(5.55)
. (5.56)
Данная система уравнений позволяет определить расход упаренного раствора и суммарный расход вторичного пара. В расчете многокорпусных выпарных установок необходимо определить концентрацию упаренного раствора, покидающего каждый корпус. Для этого записываются уравнения материального баланса для каждого корпуса (по потокам и по концентрации растворенного вещества).
I корпус
;
(5.57)
.
(5.58)
Тогда получим
;
(5.59)
;
(5.60)
.
(5.61)
5.12 Общая разность температур и суммарная полезная разность температур и ее распределение по корпусам
Для многокорпусной
установки общая разность температур
(
)
есть разность между температурой
первичного пара, греющего первый корпус,
и температурой вторичного пара
,
поступающего из последнего корпуса в
конденсатор:
.
(5.62)
Общая разность
температур не может быть полностью
использована ввиду наличия температурных
потерь. Поэтому полезная разность
температур для всей установки (
)будет
меньше
.
Для однокорпусной
установки полезная разность равна
разности между температурой конденсации
Т греющего пара и температурой кипения
раствора или с учетом депрессий:
.
(5.63)
Для многокорпусной
установки общая полезная разность
температур равна разности между
температурой
свежего пара, греющего первый корпус,
и температурой конденсации
вторичного пара, выходящего из последнего
(n-го)
корпуса, за вычетом суммы температурных
потерь
во всех корпусах установки (с учетом
),
т.е.
.
(5.64)
Общая полезная
разность температур
должна быть распределена между корпусами
с учетом условий их работы. Из уравнения
теплопередачи поверхность F
нагрева корпуса при заданных тепловой
нагрузке
и коэффициенте теплопередачи
определяется величиной
.
Поэтому поверхность нагрева всей
выпарной установки при данных тепловых
нагрузках корпусов будет также зависеть
от распределения
между корпусами.
5.12.1 Распределение суммарной полезной разности температур при условии равенства поверхностей нагрева корпусов
Такой принцип распределения по корпусам позволяет использовать одинаковые по размерам аппараты установки и обеспечить их взаимозаменяемость.
Из уравнения теплопередачи можно записать:
;
;
(5.65)
………………..
.
По условию
.
Тогда общая полезная разность температур
выпарной установки
(5.66)
или
.
(5.67)
Откуда
.
(5.68)
Подставляя
полученное значение
в выражения (5.65) находим:
;
;
(5.69)
……………………..
,
где .
Можно определить при условии минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов. При распределении по этому принципу получают неодинаковые поверхности нагрева корпусов, что удорожает изготовление и эксплуатацию выпарной установки. Поэтому этот метод распределения целесообразен, например, при необходимости изготавливать выпарные аппараты из дефицитных дорогостоящих коррозионностойких материалов.