3.1.3 Тепловой баланс выпарного аппарата

Уравнение теплового баланса выпарного аппарата:

(11)

где тепловой поток, необходимый для выпаривания, Вт;

массовые расходы начального и конечного растворов соответственно, кг/с;

удельные теплоемкости начального и конечного растворов соответственно, ;

температуры начального раствора на входе в выпарной аппарат и конечного раствора на выходе из аппарата соответственно, ;

массовый расход вторичного пара, кг/с;

удельная энтальпия вторичного пара на выходе из выпарного аппарата, ;

потери теплоты с наружной поверхности аппарата в окружающую среду, Вт.

Из уравнения теплового баланса (11) определим тепловой поток, необходимый для выпаривания:

(12)

где расход теплоты на нагрев раствора до температуры кипения, Вт;

расход теплоты на испарение растворителя, Вт;

удельная теплота конденсации вторичного пара, .

Удельная теплоемкость раствора ,:

(13)

(14)

где удельная теплоемкость воды,;

коэффициенты, зависящие от растворенного вещества;

температура раствора,

массовая концентрация растворенного вещества, кг_ц.к./кг_р-ра.

Таблица 4 - Значения коэффициентов для расчета теплофизических параметров раствора Na₂CO₃

Найдем удельную теплоемкость воды по (14) и затем начального раствора по (13) при температуре , концентрации раствора:

По таблице свойств насыщенного водяного пара в зависимости от давления определим удельную теплоту конденсации вторичного пара при давлении[1]табл.LI:

Рассчитаем расход теплоты, необходимый для выпаривания, по формуле (12), приняв, что потери в окружающую среду составляют:

Расчет расхода греющего пара.

Расход греющего пара , кг/с:

(15)

где расход теплоты на выпаривание, Вт;

удельная теплота конденсации греющего пара, ;

степень сухости пара.

По таблице свойств насыщенного водяного пара в зависимости от давления определим удельную теплоту конденсации греющего пара при давлении[1]табл.LI:

Примем степень сухости пара найдем расход пара по (15):

Удельный расход греющего пара ,:

3.1.4 Расчёт поверхности теплообмена выпарного аппарата

Площадь поверхности теплопередачи ,:

(16)

где тепловая нагрузка выпарного аппарата, Вт;

коэффициент теплопередачи, ;

полезная разность температур, ;

Коэффициент теплопередачи :

Площадь поверхности теплообмена с рекомендуемым запасом 20%:

По ГОСТ 11987-81 выберем стандартный выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2).

Таблица 5 - Техническая характеристика выпарного аппарата

Поверхность теплообмена	Длина труб	Диаметр трубы	Диаметр греющей камеры не менее
224	5	25x2	1200
Диаметр сепаратора не менее	Диаметр циркуляционной трубы не более	Высота аппарата, не более	Масса аппарата не более
2800	800	14500	14800

Характеристика выбранного аппарата (ГОСТ 11987-81):

F=224 кв. метров (тип1, исполнение 2)

Диаметр сепаратора-2800 мм

Диаметр циркуляционной трубы-800 мм

Диаметр греющей камеры-1200 мм

Высота труб-14500 мм