14. Смешивающие теплообменные аппараты.

Смешивающие аппараты, в кот. тепло и массообмен между теплоносителями происходит без теплопроводной стенки. В большинстве случаев это аппараты непрерывного действия. В зависимости от технического назначения называют кондиционеры, скруперы, конденсаторы. По конструкции различают следующие типы аппаратов:

1. Полные безнасадочные камеры или колонны.

1-водяные форсунки;

2-насосы;

3-вентилятор;

4-сепаратор;

5-подогреватель:

Воздух засасывается в аппарат вентилятора, туда же распыляется вода через форсунки. Происходит массообмен нижнюю поверхностью капель и воздуха. Насыщенный влагой воздух происходит через подогреватель, сепаратор, кот. удаляется наиболее крупная фракция капель и подается потребителю.

2. Насадочные колонны. В них соприкосновение газа с жидкостью происходит на смоченной поверхности насадки. Струбер применяют для очистки дымовых газов. В качестве насадок могут использоваться кольца Рашенга куски кукса, деревянные доски, обеспечивающие пленочное стекание воды. Преимущество насадки по сравнению с безнасадочными является меньшие геометрические размеры, а недостаток – большой расход электроэнергии на подачу воздуха, т.к. загрязнение насадки увеличивается гидродинамическое сопротивление.

3. Каскадные аппараты. Имеют внутри наклонные полки.

4. Струйные смешивающие аппараты.В этих аппаратах теплоносители подаются с разными температурами и давлением. На выходе имеют промежуточное давление и температуру. Разность температуры в многосопловых аппаратах составляет примерно 10ºС, а в односопловых – 15-20ºС.

5. Плёночные аппараты. В них нагревание воды водяным паром происходит почти до температуры насыщения. Преимущества: по сравнению с другими заключаются в простоте конструкции, компактности, меньшем весе и независимости коэффициента теплообмена от частоты поверхности при её загрязнении. Недостатки: при невысоком избыточном давлении с высоким применять нельзя, из-за присутствия воздуха наблюдается коррозия.

6. Пленочные аппараты. Применяются для очистки дымовых газов скорость воды и дымовых газов рассчитывается так, чтобы при барбатировании газов сквозь решётку образовалась пена и половина воды уходила вместе с пеной, а половина сквозь решётку.

15. Основы процессов выпаривания.

Выпариванием называется термический процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ при кипении и удалении жидкого летучего растворителя в виде паров. Выпаривание применяют для концентрирования растворов в производстве минеральных солей, органических полупродуктов, удобрений, белково-витаминных концентратов, кормовых дрожжей и пр., а также для регенерации различных растворов (с целью возврата их в технологический цикл) и термического обезвреживания промышленных стоков.

Концентрацией или составом раствора в технике принято называть массовое количество растворенных твердых веществ в определенном массовом или объемном количестве раствора или воды. Если обозначить через (в) количество твердого вещества в 1 кг раствора, а через (в^/) количество твердого вещества в 1 кг воды, то (в и в^/) будут связаны между собой следующей зависимостью: в=в^/ / (1-в^/).

Процентную концентрацию (в) можно выразить через массы сухого вещества G_сух и воды W, кг.

в = G_сух / (G_сух + W) *100%

Раствор, содержащий предельное количество растворенного вещества, называют насыщенным. Количество растворенного вещества в насыщенном растворе, отнесенное к определенному количеству раствора или воды называют растворимостью. Растворимость твердых нелетучих веществ зависит от температуры. С увеличением температуры растворимость увеличивается.

При кипении раствора в выпарном аппарате температура выделяющегося пара всегда меньше температуры кипения раствора. Эта разность температур тем больше, чем концентрированнее раствор, её называют температурной депрессией.

₁=t_р-t_п, где t_р–температура кипения раствора,С; t_п–температура выделяющихся паров,С.

Температурная депрессия увеличивается с повышением концентрации раствора и различна для разных растворов. Для расчета температурной депрессии водных растворов при давлении отличном от атмосферного используется формула:

где T – температура кипения воды при данном давлении,С; r – теплота парообразования при данном давлении, кДж/кг; _{1 ном.} – температурная депрессия при атмосферном давлении,С (находится по графикам).

Растворы в процессе выпаривания наряду с температурной депрессией изменяют и другие физические свойства. С повышением концентрации увеличиваются плотность и вязкость, понижается теплоёмкость, теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.

Плотность раствора можно определить по формуле: ,

где – плотность твердого нелетучего вещества, кг/м;– плотность воды, кг/м³

Вязкость всех растворов находится в большой зависимости от температуры и уменьшается с её повышением. Численные значения динамической и кинематической вязкости растворов приводятся в справочной литературе. Удельную теплоемкость раствора находят: , где– массовая удельная теплоемкость безводного нелетучего вещества;– теплоемкость воды при 20С (=4,186 кДж/(кг*К)).