Расчет выпарного аппарата

Технологический (тепловой) расчет выпарного аппарата при его проектировании сводится к определению поверхности нагрева при заданных условиях работы выпарного аппарата.

При расчете заданы обычно следующие параметры:

S_н, кг/с – производительность аппарата;

х_н, х_к – соответственно начальная и конечная массовые доли растворенного вещества, свойства которого можно найти по справочнику.

Цель:

• определить количество растворителя W, которое необходимо выпарить, чтобы повысить концентрацию от х_н до х_к ;

• определить количество теплоты, которое необходимо для выпаривания этого количества растворителя;

• определить расход теплоносителя (в большинстве случаев пар) D_г.п.;

• определить поверхность нагрева F, м²;

• выбрать ВА по ГОСТ.

Расчет заключается в решении систем уравнений материального, теплового балансов и теплопередачи с учетом дополнительных условий.

Из-за большого количества неизвестных величин расчет становится громоздким. Поэтому его выполняют методом последовательных приближений. Задаются значениями соответствующих величин, выполняют расчет и в случае существенного расхождения принятых и рассчитанных величин принимают новые значения тех же величин, для последующего приближения. Предварительно выполняют приближенный расчет, который позволяет выяснить ориентировочные показатели работы аппарата.

Схема выпарного аппарата для расчета

с – удельная теплоемкость, Дж/кгК

t – температура, К

Н – энтальпия, Дж/кг

G – расход раствора, кг/с

D – расход пара, кг/с

Q – количество тепла, Вт

х – концентрация, %

φ – влажность пара, %

1. Определение количества выпариваемого раствора W, кг/с

Пр-Ух+Ис-Ст=Нак – общее балансовое соотношение

Т.к процесс непрерывный, следовательно количество субстанции, которая приходит в аппарат, равно количеству субстанции, которая уходит Пр=Ух.

1. по потокам

– материальный баланс

2. по растворенному веществу

– если задана х_к, следовательно найдем W

– если задана W, следовательно найдем х_к

2. Определение количества теплоты и расхода греющего пара на выпаривание

Приход теплоты

Расход теплоты

с греющим паром

с исходным раствором

с упаренным раствором

с вторичным паром

с паровым конденсатом

теплота концентрирования

потери в окружающую среду

Уравнение теплового баланса в развернутом виде Расход греющего пара

1. Расход тепла на нагревание исходного раствора до температуры кипения;

2. Расход тепла на испарение влаги из раствора;

3. Выражает тепловой эффект концентрирования раствора;

4. Компенсация тепловых потерь в окружающую среду.

_{3. Определение движущей силы процесса выпаривания Δtпол.}

_{, следовательно}

_{4. Определение коэффициента теплопередачи}

_{5. Определение поверхности греющей камеры}

_{6. Выбор выпарного аппарата по ГОСТу.}