Выпаривание* Задача № 2

2.1 В выпарном аппарате сгущается раствор от концентрации нелетучего компонента В_н, % мас. до концентрации В_к, % мас. Расход поступающего раствора– G_н, кг/ч, его начальная температура равна температуре кипения. Аппарат работает под давлением Р₁,бар. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р_н, бар. Коэффициент теплопередачи от пара к раствору– К, Вт/(м²К). Физико-химическая депрессия- ,С, гидростатическая - ,С. Тепловые потери принять равными нулю.

Определить поверхность теплообмена и расход греющего пара. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер варианта	Раствор	Gн, кг/ч	Вн, % мас.	Вк, % мас	Рн, бар	Р1, бар	К, Вт/ (м2К)	, С	, С
2.1.1	сахара	2000	11,0	24,0	4,6	2,8	1000	0,4	2,0
2.1.2	NaCl	3500	8,0	18,0	5,2	3,4	700	4,0	3,0
2.1.3	сахара	5000	12,5	28,0	3,6	1,8	900	0,5	1,5
2.1.4	NaOH	6500	9,0	15,0	7,8	3,7	1100	6,0	4,0
2.1.5	сахара	8000	14,0	30,0	4,0	2,2	800	0,7	1,8

2.2 В выпарной аппарат поступает сок с начальной концентрацией сухих веществ (СВ) В_н, % мас. и температурой t_н,С. Расход поступающего сока - G_н, кг/ч. Аппарат работает под давлением Р₁, бар. Температура кипения сока в среднем слое - t_к,С. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р_н, бар. Поверхность теплообмена – F, м²; коэффициент теплопередачи от пара к соку - К, Вт/(м²К). Тепловые потери принять равными нулю.

Определить расход греющего пара и конечную концентрацию СВ в соке. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер варианта	сок	Gн, кг/ч	Вн, % мас.	tн, С	tк, С	Рн, бар	Р1, бар	F, м2	К, Вт/ (м2К)
2.2.1	яблочный	3000	16	20	84	1,2	0,5	50	700
2.2.2	виноградный	5000	17	25	86	1,3	0,55	40	800
2.2.3	томатный	7000	10	30	78	1,0	0,4	60	900
2.2.4	виноградный	2000	15	28	81	1,1	0,45	30	1000
2.2.5	яблочный	4000	18	22	89	1,4	0,6	70	1100

2.3 В выпарной аппарат поступает раствор с начальной концентрацией нелетучего компонента В_н, % мас. Расход поступающего раствора – G_н, кг/ч, его начальная температура – t_н,С. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р_н, бар.; расход греющего пара – D, кг/ч. Коэффициент теплопередачи от пара к раствору – К, Вт/(м²К). Поверхность теплообмена - F, м². Физико-химическая депрессия - ,С, гидростатическая - ,С. Тепловые потери принять равными нулю.

Определить, под каким давлением работает выпарной аппарат и какова конечная концентрация нелетучего компонента в растворе. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер варианта	раствор	Gн, кг/ч	Вн, % мас.	tн, С	Рн, бар	D, кг/ч	К, Вт/ (м2К)	F, м2	, С	, С
2.3.1	сахара	3000	13,0	20	1,9	2000	1000	100	0,6	2,0
2.3.2	NaCl	4000	9,0	25	3,2	2700	900	90	4,5	2,5
2.3.3	сахара	5000	14,0	15	2,2	3400	800	80	0,5	1,5
2.3.4	NaOH	6000	10,0	22	3,4	4100	1100	105	9,0	1,9
2.3.5	сахара	7000	15,0	28	2,4	4700	700	140	0,7	3,5

2.4 В выпарном аппарате при пуске производительность по исходному раствору составляла G_н, кг/ч. Концентрации нелетучего компонента изменялись от В_н, % мас. до В_к, % мас. Раствор поступал при температуре кипения, ее значение в среднем слое было равно t_к,С. Аппарат работал под давлением Р, бар. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р_н, бар. Поверхность теплообмена - F, м².

Через три месяца эксплуатации на поверхности теплообмена со стороны раствора образовался слой накипи толщиной _заг, мм.

Определить, чему станет равна производительность выпарного аппарата по исходному раствору после трех месяцев эксплуатации при неизменных прочих параметрах. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер варианта	Раствор	Gн, кг/ч	Вн, % мас.	Вк, % мас.	tк, С	Рн, бар	Р1, бар	F, м2	заг, мм
2.4.1	сахара	8000	9,0	20,0	108	2,6	1,1	120	0,5
2.4.2	сахара	6000	10,5	22,0	112	2,9	1,3	90	0,7
2.4.3	сахара	4000	13,5	27,0	102	1,9	0,9	60	0,75
2.4.4	NaCl	2000	10,0	21,0	130	4,2	2,0	30	1,0
2.4.5	NaOH	10000	8,0	23,0	150	7,2	3,5	150	1,1

2.5 В двухкорпусной прямоточной выпарной установке сгущается раствор с начальной концентрацией нелетучего компонента В_н, % мас. Конечная концентрация в первом корпусе – В₁, % мас., во втором – В₂ = В_к, % мас. Расход поступающего раствора- G_н, кг/с. Температура кипения в среднем слое в первом корпусе– t₁,С, во втором– t₂,С. Давление вторичного пара во втором корпусе – Р₂, бар. Тепловые потери принять равными нулю.

Определить, сколько воды испарится во втором корпусе за счет явления самоиспарения и какой это составит процент от общего количества воды, испарившейся во втором корпусе. Нарисовать эскиз двухкорпусной прямоточной выпарной установки.

Номер варианта	Раствор	Gн , кг/ч	Вн, % мас.	В1, %мас.	В2 = Вк, % мас.	t1, С	t2, С	Р2, бар
2.5.1	сахара	5000	16,0	28,0	41,0	118	102	1,0
2.5.2	NaCl	6000	13,0	18,0	22,0	125	112	1,2
2.5.3	NaCl	10000	8,0	14,0	19,0	120	104	0,9
2.5.4	сахара	2500	14,0	17,0	39,0	122	107	1,1
2.5.5	NaOH	8000	10,0	17,0	24,0	145	130	1,4