Температура кипения раствора и температурные потери

Обычно в однокорпусных выпарных установках известны давления первичного 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 соотношением:

Обозначив , получим

Величины Δ^/, Δ^//, Δ^/// называют температурными депрессиями (температурными потерями).

Величину Δ^/ называют концентрационной температурной депрессией и определяют как повышение температуры кипения раствора t_к по сравнению с температурой кипения чистого растворителя t_в.п. при данном давлении

Т.о., 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.

Температурную потерю Δ^// называют гидростатической температурной депрессией, она характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления гидростатического столба жидкости. Гидростатическая депрессия 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.

где t_ср – температура кипения растворителя при давлении Р_ср в средней части кипятильных труб, К.

t_в.п. – температура вторичного пара при давлении в аппарате Р_а, К.

Давление в средней части кипятильных труб определяют по выражению

где Н – высота кипятильных труб, м

ρ_пж – плотность парожидкостной смеси в аппарате, кг/м³.

Величину Δ^/// называют гидродинамическая депрессия, она характеризует потерю общей разности температур за счет гидравлических потерь в трубопроводе и определяют как разность между температурой вторичного пара t_в.п. у поверхности раствора и температурой пара на выходе из аппарата (на входе в конденсатор). На практике Δ^/// составляет 1-1,5⁰С.

Классификация выпарных аппаратов

П о принципу организации циркуляции кипящего раствора в аппарате

С естественной Принудительной Пленочные Барботажные

Хорошая циркуляция раствора в аппарате способствует интенсификации теплообмена, в первую очередь со стороны кипящей жидкости. Циркуляция раствора предотвращает быстрое отложение на стенках кипятильных труб твердой фазы (накипи). Появляется возможность осуществлять выпаривание кристаллизующихся и высоковязких растворов.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией

Это аппарат с центральной циркуляционной трубой. Схематично

Циркуляция в таких аппаратах вызывается различием плотностей парожидкостной смеси в циркуляционной трубе и кипятильных трубах. Скорость циркуляции невелика (скорость парожидкостной смеси составляет 0,3-0,8м/с).

Аппараты с вынесенной циркуляционной трубой. Схематично

В этом аппарате циркуляционная труба не обогревается, следовательно, раствор в ней не кипит и парожидкостная смесь не образуется. Движение происходит за счет разности плотностей.

Повышение скорости движения парожидкостной смеси в кипятильных трубах уменьшает возможность отложения солей, которые могут выделяться при концентрировании растворов.