3.1.3 Гидравлическая депрессия

Величину называют гидравлической депрессией, которая характеризует потерю общей разности температур за счет гидравлических потерь в трубопроводе, и определяют как разность между температурой вторичного параt_в.п у поверхности раствора и температурой пара на выходе из аппарата (на входе в конденсатор). На практике составляет от 1 до 1,5 °С.

Температурный график выпарной установки изображен на рисун-ке 1.

∆t_общ

∆'

∆''

∆'''

∆

5

∆t

6

1

2

4

7

h

t

3

Раствор

Греющий пар

Вода

Вода

Раствор

Конденсат

Конден-

сат

1–2 – конденсация греющего пара (без учета охлаждения конденсата); 3–5 – изменение температуры кипения под действием гидростатического столба жидкости; 4 – температура кипения раствора; 5–6 – концентрационная температурная депрессия; 6–7 – гидродинамическая температурная депрессия

Рисунок 1 – Схема аппарата и температурный график выпарной установки

3.1.4 Теплоемкость растворов

Теплоемкость растворов является функцией температуры и концентрации растворенного вещества. Для большинства растворов теплоемкость не имеет аддитивных свойств и не может быть вычислена по теплоемкостям растворенных веществ и растворителей.

(7)

где – удельные теплоемкости компонентов;

–массовые доли компонентов.

3.1.5 Теплота растворения

При растворении твердых веществ, если они не реагируют с растворителем, наблюдается охлаждение раствора, т.к. разрушается кристаллическая решетка, а на это требуется затрата энергии (теплота плавления).

Если же растворенное вещество вступает в химическое взаимодействие с растворителем, образуя сольваты (при растворении в воде – гидраты), то при этом выделяется тепло.

Теплота растворения – это сумма теплоты плавления и химического взаимодействия.

Теплота растворения зависит от природы растворенного вещества и растворителя, а также от концентрации раствора.

Интегральная теплота растворения – количество тепла, поглощающегося или выделяющегося при растворении 1 кг твердого вещества (или раствора, в котором содержится 1 кг твердого вещества) в очень большом количестве растворителя, т.е. в таком количестве, что дальнейшее его прибавление практически не сопровождается тепловым эффектом.

3.2 Теплоносители при выпаривании

Наиболее широко в химической технологии в качестве теплоносителя используют водяной пар, при конденсации которого выделяется значительное количество теплоты. Его обычно применяют при Р до 1,0 –1,2 МПа, что соответствует температурам нагревания до 190 °С.

Широкое применение этого способа нагревания обусловлено многими достоинствами насыщенного водяного пара как теплоносителя, среди которых необходимо отметить следующие:

• высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке (5000–15000 Вт/(м²·К);

• большое количество теплоты, выделяющейся при конденсации 1 кг пара (2260–1990 кДж при Р = 0,1…1,2 мПа);

• равномерность обогрева, т.к. при конденсации пара температура остается постоянной;

• возможность тонкого регулирования температуры нагревания путем изменения давления пара;

• возможность передачи пара на большее расстояние (при этом пар должен быть нагрет на 20–30 °С).

Основной недостаток вторичного пара, ограничивающий его практическое применение – это значительное повышение давления с повышением температуры. Поэтому применение насыщенного пара в случаях, когда необходимо получение высоких температур при низких давлениях, затруднительно.