58)Материальный баланс многократного выпаривания

По аналогии с уравнением материального баланса однокорпусных выпарных аппаратов составляют материальный баланс для многокорпусной установки, согласно которому общее количество воды выпаренной во всех корпусах составляет .

На основе уравнения и для многокорпусного аппарата могут быть приведены концентрации раствора на выходе из каждого корпуса многокорпусной установки:

59)Тепловой баланс многократного выпаривания

Р ассмотрим тепловой баланс 3-х корпусной вакуум-выпарной прямоточной установки, первый корпус которой обогревается свежим насыщенным водяным паром. Расход свежего пара D₁ (кг/с), его энтальпия I₁ (КДж/кг) и температура Q (⁰С). После первого корпуса отбирается E₁ (кг/с) и после E₂ (кг/с) – экстрапара в соответствующий расход вторичного пара из первого корпуса направляемого в качестве греющего во второй корпус составляет W₁-E₁ (кг/с) и вторичного пара из второго корпуса, греющий третий корпус W₂-E₂ (кг/с). Где W₁ и W₂ – масса воды выпаренной в 1-м и 2-м корпусах соответственно.

Уравнение теплового баланса по корпусам:

1-й корпус

2-й корпус

3-й корпус

с₀- средняя удельная теплоемкость исходного раствора;

t₀ – температура исходного раствора;

t_K1 t_K2 t_K3 – температуры кипения по корпусам;

с₁ с₂ с₃ – удельная теплоемкость раствора по корпусам;

θ₁ θ₂ θ₃– температура конденсации греющего пара по корпусам;

с₁^| с₂^| с₃^| – удельная теплоемкость конденсата греющего пара по корпусам;

с₁^|| с₂^|| с₃^|| – удельная теплоемкость воды в пределах от 0⁰ С до соответствующей температуры кипения растворов по корпусам.

Q_K1 Q_K2 Q_K3 – теплоты концентрированного раствора по корпусам;

Q_П1 Q_П1 Q_П1 – потери тепла в окруж. среду по корпусам.

Запишем тепловой баланс для n-го корпуса:

Выражение тепловых балансов изменяется в соответствии со схемой движения потоков греющего пара и раствора многокорпусной установки. Из уравнения теплового баланса, определяется расход греющего пара и тепловые нагрузки по корпусам.

60_)Общая полезная разность температуры и ее распределение по корпусам.

многокорпусной выпарной установки представляет собой разность между температурами первичного пара Т₁ греющей первичный корпус и температурой насыщения пара в конденсаторе Т^/_конд. Общая полезная разность температур не может быть полностью использована в виду наличия температурных потерь. В однокорпусном аппарате полезная разность температур равна разности между температурой конденсации греющего пара и температурой кипения раствора с учетом выражения - температура кипения с учетом температурных потерь, обусловленная температурной и гидростатической депрессиями. Тогда .

Для многокорпусной выпарной установки полезная разность температур равна разности температур между первичным паром, греющим первый корпус и температуры насыщенного пара в конденсаторе за вычетом суммы температурных потерь во всех корпусах установки:

61)Выбор числа корпусов.

С увеличением числа корпусов многокорпусной выпарной установки снижается расход греющего пара на каждый килограмм выпарено воды. В однокорпусном выпарном аппарате на выпаривание 1 кг воды ≈ расходуется 1 кг греющего пара. соответственно в 2-х корпусной выпарной установке наименьший расход греющего пара. На выпаривание 1 кг воды должен составить 0,5 кг греющего пара. Расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды в многокорпусных аппаратах приближенно обратно пропорционален числу корпусов. В действительности расход греющего пара на 1 кг выпаренной воды больше и практически в зависимости от числа корпусов выпарной установки изменяется примерно следующим образом:

Число корпусов	1	2	3	4	5
Расход греющего пара кг/кг выпаренной воды	1,1	0,57	0,4	0,3	0,27

Из этих данных видно, что если при переходе от однокорпусной установки к 2-х корпусной экономия греющего пара составляет ≈50%, то при переходе от 4-х к 5-ти корпусной эта экономия уменьшается до 30% и становится еще меньше при дальнейшем возрастании числа корпусов. Снижение экономии греющего пара с увеличением числа корпусов выпарной установки указывает на то, что число корпусов целесообразно ограничить.

Основной причиной определения предела числа корпусов выпарной установки явл. возрастание температуры потерь с увеличением числа корпусов. Для осуществления теплопроводности необходимо обеспечить в каждом корпусе некоторую полезную разность температур, т. е. разность температур между греющим паром и кипящим раствором. Обычно не менее 5 – 7 ⁰С для аппаратов с естественной циркуляцией, и не менее 3⁰С для аппаратов с принудительной циркуляцией. Обычно число корпусов многокорпусной выпарной установки не меньше 2, но не превышает 5-6. Наиболее часто применяют 3 и 4-чх корпусные выпарные установки.

Массопередача