52)Однопропускные выпарные установки

1 – корпус,

2 – брызгоотводник,

3. – кипятильные трубки,

4. – циркуляционная труба,

5. – греющая камера,

6. – сепаратор.

Аппарат состоит из теплообменного устройства, греющей камеры и сепаратора. Греющая камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате, или греющая камера может быть вынесена и соединена с сепаратором в другом. Греющая камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводится снизу от греющей камеры. Выпариваемый раствор подымаясь по кипятильным трубкам нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора. Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе под нежную трубную решетку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и парожидкостной эмульсии в кипятильных трубках, жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.

53)Материальный баланс

П усть на выпаривание поступает С_Н (кг/с) исходного раствора с концентрацией в_Н (вес %) и удаляется G_k (кг/с) упаренного раствора с концентрацией в_k (вес %). Если в аппарате выпаривается W (кг/с) растворителя, то общий материальный баланс аппарата выражается следующим образом: G_H=G_k+W (1).

Составим материальный баланс по абсолютно сухому веществу находящимся в растворе: (2). В уравнение (1) и (2) входят пять переменных из которых какие-либо три величины должны быть известны. При практических расчетах наиболее часты бывают заданы расход исходного раствора, его концентрация, и требуемая конечная концентрация упариваемого раствора. Тогда по уравнению (1) и (2) определяется производительность аппарата - по упариваемому раствору.

Рассмотрим по упаренной воде:

54)Тепловой баланс

Введем следующие обозначения:

D – расход греющего пара;

I_r – энтальпия греющего пара;

I – энтальпия вторичного пара;

i_H=c_H t_H –энтальпия исходящего раствора;

i_K=c_K t_K –энтальпия упаренного раствора;

i^!=c^!Q – энтальпия конденс. Греющего пара;

c_H c_K c^! – средние удельные теплоемкости исходного раствора, упаренного раствора и конденс. соответственно

t_H t_K Ө - температуры исходного, конечного растворов и температур насыщенного греющего пара соответственно.

Составим таблицу прихода и расхода тепла:

Приход	Расход
1. С исходным растворам: GH и iH	1. С упариваемым растворам: GК и iК
2. С греющим паром: D Ir	2. Со вторичным паром: W I
	3. С паровым конденсатом: D и i!
	4. С теплотой конденсации: Qкон
	5. Потери тепла в окр. среду: QП

Составим уравнение теплового баланса по таблице расхода и прихода тепла:

Рассматривая исходный раствор, как смесь упаренного раствора и подлежащего к испарению воды и допускается что теплопроводность исходного раствора в пределах температур от t_H до t_K остается постоянной тогда запишем тепловой баланс смещения при температуре кипения раствора в аппарате: , где с^!! – удельная теплоемкость воды в пределах температур от 0⁰ С до t_K.

Подставив i_H i_K i^! G_К c_K в уравнение (1): .

Первый член правой части уравнения (2) выражает расход тепла в аппарате на нагревание исходного раствора до температуры кипения. Второй член выражает расход тепла на испарение влаги из раствора. Кроме того тепло затрачиваемое на концентрацию раствора и на компенсацию потерь тепла в окруж. среду.

Теплота концентрации – разность теплот растворения исходного и концентрированного растворов взятого с обратным знаком.

Теплота концентрирования учитывает в тепловом балансе выпарного аппарата, если она значительна и ей пренебречь нельзя. Величину тепловых потерь обычно принимают в виде доли от тепловой нагрузки аппарата Q_П=(0,03-0,05)Q. Эту величину потерь тепла в окруж. среду обеспечивают благодаря необходимой толщине тепловой изоляции аппарата. Из уравнения (2), может быть определен расход греющего пара: