25.Материальный баланс выпаривания.

На выпаривание поступает G_н кг/cек исходного раствора концентрацией x_н вес. % и удаляется G_k кг/сек упаренного раствора концентрацией x_k вес. %.Если в аппарате выпаривается W кг/сек растворителя (воды),то общий материальный баланс аппарата выражается уравнением

G_н = G_k+W (1)

Материальный баланс по абсолютно сухому веществу, находящемуся в растворе:

G_Hb_H/100 = G_нx_н/100 (2)

В уравнении (1) и (2) входят пять переменных, из которых какие-либо три величины должны быть заданы: расход исходного раствора G_н, его концентрация x_k упаренного раствора.Тогда по уравнениям (1) и (2) определяют производительность аппарата:

По упаренному раствору

G_k=G_нx_н/x_k

По испаряемой воде

W=G_н – G_k=G_н(1-x_н/x_k)

Материальный баланс многокорпусной выпарной установки:

G_H = G_K + W

G_H·x_H = G_K·x_K

W=W₁ + W₂ + W_i

G_Hi = G_Ki + W_i – для i-го корпуса

G_Hi·x_Hi = G_Ki·x_Ki

В прямоточной установке: G_Hi = G_K(i-1)

X_Ki = x_Hi·G_Hi/(G_H - ∑W)

26.Температура кипения раствора и температурные потери

Обычно в однокорпусных выпарных установках известны давления первичного греющего и вторичного паров, а следовательно, опреде­лены и их температуры. Разность между температурами греющего и вторичного паров называют общей разностью температур выпар­ного аппарата: Общая разность температур связана с полезной разностью температур соотношением:

Обозначив , получим

Величины Д' и Д" называют температурными депрессиями (тем­пературными потерями).

Величину Д' называют концентрационной температурной депрес­сией и определяют как повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя при данном давлении: где t_m, t_{B п} температуры соответственно кипения раствора и чистого растворителя; последняя численно равна температуре вторичного пара при данном давлении.

Таким образом, температура образующегося при кипении рас­творов вторичного пара (т.е. пара над раствором, который затем в виде греющего идет в следующий корпус) ниже, чем температура кипения раствора, и поэтому часть общей разности температур всей установки теряется бесполезно.

В технической литературе приводятся сведения по температурам кипения растворов различных концентраций, как правило, при атмосферном давлении -Д_атм, которую легко определить по спра­вочникам. При других давлениях Д' находят с помощью уравнения И. А. Тищенко:

где Т температура кипения чистого растворителя, К; г теплота испарения чистого растворителя при данном давлении, кДж/кг

Температурную потерю Д" называют гидростатической темпе­ратурной депрессией; она характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления гидростатического стол­ба жидкости. Гидростатическая депрессия Д" проявляется лишь в аппаратах с кипением раствора в кипятильных трубах нагрева­тельной камеры. В этом случае за температуру кипения раствора принимают температуру кипения в средней части кипятильных труб. Тогда где /_Ср- температура кипения растворителя при давлении Р_ср в средней части кипятильных труб, К; /_вп-температура вторичного пара при давлении в аппарате

Давление в средней части кипятильных труб определяют по выражению

где Н- высота кипятильных труб, м; р_пж-плотность парожидкостной смеси в аппа­рате, кг/м³.

Для ориентировочных расчетов можно принять, что доля пара в кипящем растворе (паронаполнение) 8 = 0,5. Тогда плотность парожидкостной среды равна половине плотности раствора р_пж « « р_ж/2. Поэтому