29.Однократное выпаривание. Тепловой баланс.

D=расход греющего пара; I ,I_г , I_н , I_к – энтальпия вторичного и греющего пара, исходного и упаренного раствора соответственно; I_п.к = с’- энтальпия парового конденсата, где с’- удельная теплоемкость, - температура конденсата, ‘С.

Приход и расход тепла:

С исходным раствором… G_нⁱ_н

С греющим паром… DI_р

Расход тепла:

С упаренным раствором………..G_kⁱ_k

C вторичным паром……………WI

С паровым конденсатом…………Dc’

Теплота концентрирования……..Q_конц

Потери тепла в окружающую……Q_п

Уравнение теплового баланса:

G_нⁱ_н + DI_г= G_kⁱ_k +WI +Dc’ +Q_конц +Q_п

Здесь энтальпия исходного раствора i_н = c_нt_н , энтальпия упаренного раствора i_k = c_kt_k.

Уравнение теплового баланса смешения при постоянной температуре кипения t_k раствора в аппарате:

G_нс_нt_k = G_kc_kt_k + Wc’t_k

Отсюда

G_kc_k =G_нс_н-Wc’

Из последнего уравнения определим количество тепла, подводимого в единицу времени с теплоносителем :

(1)

Из уравнения (1) может быть определен расход греющего пара:

(2)

Q_КОНЦ выражает тепловой эффект концентрирования раствора.

Из уравнения (2) можно, пренебрегая величинами Q_КОНЦ и Q_П , определить теоретический расход пара на выпаривание 1 кг воды.

Это означает ,что количество расходуемого греющего пара равно количеству выпариваемой воды:в однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды надо затратить 1 кг греющего пара.

30.Выпаривание. Температурные потери(депрессии)

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 34.Выбор числа корпусов.

С увеличением числа корпусов многокорпусной выпарной установки снижается расход греющего пара на каждый кг выпариваемой воды. Расход греющего пара на выпаривание 1 кг вода в многокорпусных выпарных установках ≈ обратно пропорционален числу корпусов. Чем больше число корпусов установки,тем меньшая полезная разность температур приходится на каждый корпус и,следовательно,тем больше,при одной и той же производительности,общая поверхность нагрева выпарной установки.≈ общая поверхность нагрева выпарной установки увеличивается пропорционально числу ее корпусов.Т.о.,в многокорпусных установках экономия греющего пара связана с увеличением общей поверхности нагрева установки.Практически выбор числа корпусов наиболее рационально производить исходя из технико-экономических соображений. На рис. 1-затраты на покупку энергии; 2-капитальные затраты; 3-приведенные затраты(общие).