Описание экспериментальной установки

Однокорпусная выпарная установка (рисунок 9) включает в себя выпарной аппарат ВА, состоящий из греющей камеры (калоризатора) КВА и сепаратора СВА, конденсатор вторичных паров К, парогенератор ПГ и мерные сосуды MC₁ и МС₂ для замера количества полученного конденсата греющего и сокового пара. Кроме этого, на линии греющего пара установлен термометр для измерения температуры греющего пара. Калоризатор аппарата состоит из шести труб Ø 15 х 1,5 длиною 400 мм. Площадь теплопередающей поверхности калоризатора составляет 0,113 м.

Греющий пар из парогенератора ПГ по паропроводу подается в верхнюю часть калоризатора. Конденсируясь на наружной поверхности кипятильных труб в виде пленки конденсата, стекает по трубам и собирается в мерный сосуд МС.

Сгущаемый раствор через смотровое окно в сепараторе СВА заливается в аппарат. Заполняет кипятильные трубы, нагревается в них за счет тепла, выделенного конденсирующимся паром, вскипает, поднимается по трубам и поступает в сепаратор. В сепараторе из раствора выделяется вторичный пар, а раствор, свободный от пара, по циркуляционной трубе опускается в нижнюю часть выпарного аппарата и вновь заполняет кипятильные трубы.

КВА - калоризатор выпарного аппарата;

СВА - сепаратор выпарного аппарата;

ПГ - электрический парогенератор;

К - конденсатор вторичных паров;

МС - мерные сосуды;

В3 - вентили запорные.

Рисунок 9 – схема экспериментальной установки

Выделившийся вторичный пар поступает в конденсатор К. Отдавая свое тепло охлаждающей воде, движущейся в кольцевом зазоре конденсатора, пар конденсируется и его конденсат собирается в мерном сосуде МС1.

Методика проведения эксперимента

Перед началом проведения эксперимента установка прогревается, для чего проверяется уровень воды в парогенераторе и после этого включаются ТЭНы. Во время разогрева установки готовится раствор, подвергаемый сгущению (10% раствор NaCL в количестве 2-3 дм³). После выхода установки на режим (появление конденсата в мерном сосуде MС1) через смотровое окно в сепараторе, заливается подготовленный раствор, измеряется его температура и засекается время.

В процессе работы аппарате необходимо следить за температурой вторичных паров в сепараторе и, когда она достигнет 100-105°С_, это будет свидетельствовать о том, что процесс нагрева сгущаемого раствора завершился и начался процесс сгущения. Здесь же определяют время нагрева раствора и по уравнению:

(37)

рассчитывается количество тепла, затраченное на нагрев продукта,

где G - количество сгущаемого продукта, кг;

с - теплоемкость сгущаемого раствора, Дж/(кг∙°С);

- температуры кипения и начальная выпариваемого продукта, °С;

τ - время нагрева продукта, с.

Через 30 мин. после начала процесса кипения замеряется количество конденсата, находящегося в мерных сосудах MC1 и МС2.

И соответственно по уравнениям:

(38)

и

, (39)

раcсчитывается количество теплоты, затраченное на испарение продукта и отданное греющим паром. В приведенных уравнениях:

r - скрытая температура фазового перехода. Определяется по таблицам по температуре кипения раствора.

- энтальпии греющего пара и его конденсата. Находятся по таблицам по температуре греющего пара.