1.2. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках

Движущая сила процессов выпаривания - разность температур

Дt_пол=t_ГП-t_{К. Р-РА}

Разность температур между греющим и вторичным паром в выпарном аппарате называют общей или располагаемой разностью температур. Общая разность температур Дt_общ в многокорпусной выпарной установке определяется разностью между температурой Т₁ греющего пара в первом корпусе и температурой Т_к вторичного пара, поступающего из последнего корпуса в конденсатор, т.е.

Дt_общ= Т₁-Т_к

Полезная разность температур Дt_пол в выпарном аппарате меньше общей разности температур на величину температурных потерь:

Дt_пол=Дt_общ - Д

гдеД - сумма температурных потерь (потерь температурного напора). Для многокорпусной выпарки общая полезная разность температур равна общей (располагаемой) разности температур за вычетом суммы температурных потерь по всем корпусам установки

Дt_пол=Дt_общ - Д

Температурные потери при выпаривании обусловлены следующими причинами:

температурной депрессией - уменьшением упругости паров растворителя над раствором по сравнению с упругостью паров чистого растворителя - рассмотренной ранее;

гидростатической депрессией - повышением температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в греющих трубках аппарата;

гидравлической депрессией - понижением давления вторичного пара за счет гидравлических сопротивлений в паропроводах между корпусами многокорпусной выпарной установки.

Гидростатическая депрессия вызывается тем, что давление на жидкость в выпарном аппарате по высоте трубок неодинаково. Это обусловливает различную температуру кипения раствора по всей его высоте. Так, например, если нагревать воду в трубе высотой 10 м, то верхний слой воды закипит при температуре 100°С, а нижний же слой, находящийся под абсолютным давлением 0,2 МПа, - при температуре 120°С.

Полная депрессия в аппарате УД равна сумме температурной, гидростатической и гидравлической депрессии

t_к=T - УД,

где T - температура вторичного пара в выпарном аппарате, °С.

Рисунок 1 – Графики изменения температур теплоносителей при:

а – прямотоке; б – противотоке

1.3Классификация выпарных аппаратов

Разнообразные конструкции выпарных аппаратов, применяемые в промышленности, можно классифицировать по типу поверхности нагрева (паровые рубашки, змеевики, трубчатки различных видов) и по ее расположению в пространстве (аппараты с вертикальной, горизонтальной, иногда с наклонной нагревательной камерой), по роду теплоносителя (водной пар, высокотемпературные теплоносители, электрический ток и др.), а также в зависимости от того, движется ли теплоноситель снаружи или внутри труб нагревательной камеры. Однако более существенным признаком классификации,

характеризующим интенсивность их действия, следует считать вид и кратность циркуляции раствора.

Различают выпарные аппараты с неорганизованной, или свободной, направленной естественной и принудительной циркуляцией раствора.

Выпарные аппараты делят также на аппараты прямоточные, в которых выпаривание раствора происходит за один его проход через аппарат без циркуляции раствора и аппараты, работающие с многократной циркуляцией раствора.

В зависимости от организации процесса различают периодические и непрерывно действующие выпарные аппараты.