1.2.2 Определение температуры кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:

;

МПа.

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:

МПа;

;

МПа;

;

МПа.

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

МПа,

что соответствует заданному значению .

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [2] (таблица 1).

Таблица 1 – Распределение температуры насыщенных паров воды и удельных энтальпий по корпусам

Давление пара, МПа	Температура насыщенного пара t, 0С.	Удельная энтальпия I, Дж/кг
Pг1 = 0,3924	tг1 = 142,9	I1=2744
Pг2 = 0,2649	tг2 = 128,9	I2=2724
Pг3 = 0,1374	tг3 = 108,7	I3=2693
Рбк = 0,00981	tбк = 45,4	Iбк=2581

1.2.2.1 Гидродинамическая депрессия

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают град на корпус. Примем ∆^/// = 1⁰C для каждого корпуса. Тогда температуры вторичных паров в корпусах ( в ⁰С) равны:

;

⁰C;

;

⁰C;

;

⁰C.

Сумма гидродинамических депрессий:

;

⁰C.

По температурам вторичных паров определим их давления [2]

Р_вп1 = 0,262МПа; Р_вп2 = 0,142МПа; Р_вп3 = 0,0104 МПа.

1.2.2.2 Гидростатическая депрессия

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора P_cp каждого корпуса определяется по уравнению:

, (3)

где – давление вторичного пара, Па;

– плотность кипящего раствора, кг/м³;

– ускорение свободного падения, м/с²;

– высота кипятильных труб в аппарате, м;

– плотность кипящего раствора, кг/м³;

– паронаполнение, м³/м³.

Для выбора значения необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи аппарата . При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией = 20000-50000 Вт/м². Примем = 40000 Вт/м². Тогда ориентировочная поверхность теплопередачи 1-го корпуса определяется по формуле:

;

где – теплота парообразования вторичного пара [2], Дж/кг. м³

По ГОСТ 11987-82 [3] трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) состоят из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре = 38 мм и толщине стенки = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб = 4 м. При пузырьковом режиме кипения паронаполнение составляет = 0,4-0,6. Примем = 0,5.

Плотность водных растворов, в том числе раствора NaNO₃ [4] при температуре 20⁰C и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

кг/м³; кг/м³ ; кг/м³.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

;

Па;

;

Па;

; Па.

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [2] (таблица 2).

Т аблица 2 – Температуры кипения и теплоты испарения растворителя.

Рср, Мпа	tср, 0С	rвп, кДж/кг
0,2727	129,97	2179
0,1532	111,9	2229
0,0244	64,02	2347

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в ⁰С):

;

;

;

;

;

.

Сумма гидростатических депрессий:

;

⁰С.