Выпаривание.
Это процесс
перевода раствора с растворееным
нелетучим компонентом в более
концентрированное состояние путем
частичного удаления летучего растворителя.
Пусть в выпарной аппарат поступает
раствор с массовым расходом
.
В нем концетрация нелетучего компонента
массовых долей. В результате испарения
из аппарата выходит вторичный пар с
массовым расходом W. Из
аппарата так же выходит сгущенный
раствор с расходом
и концетрацией нелетучего компонента
– первое уравнение балланса.
– уравнение балланса по веществу.
Комбинируя оба уравнения балланса получим, что :
Уравнение позволяет вычислить расход вторичного пара.
В тепловых
аппаратах на ряду с материальным
баллансом есть и тепловой. Пуст греющий
или первичны пар подают с массовым
расходом
. Теплосодержание этого пара
. кроме этого в аппарат входит сырье с
и
.
Таким образом общий приход тепла в аппарат будет :
Тепло уходит вместе со вторичным паром :
Еще тепло уходит вместе с концетрированным раствором :
Кроме того тепло уходит в потери .
Эти потери входять в коэффициент теплового запаса. Кроме того тепло уходит в скрытую температуру концентрирования. Ёе так же вводят в коэффициент теплового запаса. Коэффициент теплового запаса составляет обычно 10-15% от теоретического. При расчете поверхности теплообменника закладывают увеличение ёе в 1-1,2 раза, что и есть коэффициент теплового запаса.
Расчет температуры кипения раствора.
Если в растворе летучий растворитель и нелетучее растворенное вещество, то его температура кипения будет всегда выше по сравнению с чистым растворителем. Эту разность температур называют температурная депрессия ∆. Наличие ∆ связано с понижением давления насыщенного пара над раствором по сравнению с чистым растворителем при той же температуре. Зависимость насыщенного пара над раствором от концетрации растворителя отражена в законе Рауля.
P
– давление насыщенного пара,
– давление насыщенного пара над чистым
растворителем,
– концетрация растворителя в мольных
долях.
Давление насыщенного пара над растворителем зависит от температуры. Почти всегда эту зависимость можно описать уравнением Клазиуса – Клапейрона.
A и B – const, зависящие от растворителя
– давление в атмосферах
Пусть
растворитель кипит при давлении 1 атм.,
тогда
,
Если раствор кипит, то давление растворителя над ним тоже равно 1 атм. Тогда закон Рауля можно записать :
Где давление насыщенного пара растворителя при температуре кипения раствора.
,
то
;
– температура кипения раствора
При температуре кипения получим
Данное уравнение отражает зависимость между концентрацией растворителя и температурой кипения раствора.
Видно, что
температура кипения раствора зависит
только от физики – химических свойств
растворителя и его концентрации и не
связано со свойствами растворенного
ващества. Уравнение справедливо для
любого нелетучего растворенного
вещества. Помипо концетрационной
дипресси существует так же гидравлическая.
Она связана с движением жидкости как
следствие появления динамического
напора. Динамический напор повышает
давление и жидкость закипает при более
высокой температуре. Сущесвтует так же
гидростатическая депрессия. Эта депрессия
связана с давлением столба жидкости,
так как из-за него давление в придонной
области выше, чем в приповерхностной.
Обычно депрессии принимают за
.