2. Материальный баланс многокорпусной выпарной установки

Материальный баланс многокорпусной выпарной установки составляют на основе материального баланса одного выпарного аппарата (уравнения 10.3–10.5). Уравнения для расчета концентрации раствора на выходе из каждого корпуса имеют вид

; (10.54)

; (10.54 а)

; (10.54 б)

……………

, (10.54 n)

где – концентрация раствора, масс. доли;– расход раствора, кг/с;– производительность по выпаренной воде; индексы 1, 2, 3, …,nсоответствуют порядковому номеру корпуса установки.

3. 

   Рисунок 10.6 – К составлению теплового баланса выпарной установки

   Тепловой баланс многокорпусной выпарной установки

Для расчета расхода греющего пара и тепловых нагрузок корпусов выпарной установки необходимо составить и решить уравнения теплового баланса.

Тепловой баланс многокорпусной выпарной установки записывают в виде системы уравнений теплового баланса отдельных аппаратов, на основе уравнения 10.14. Принципиальная схема выпарной установки к составлению теплового баланса с указанием основных потоков представлена на рис. 10.6.

Уравнения тепловых балансов корпусов имеют следующий вид:

для первого корпуса:

; (10.55)

для второго корпуса:

; (10.56)

для третьего корпуса:

; (10.57)

для n-го корпуса

(10.58)

где – тепловая нагрузка, Вт;– расход греющего пара, кг/с;– теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;– производительность по исходному раствору, кг/с;– производительность по выпаренной воде, кг/с;– отбор экстрапара, кг/с;– энтальпия вторичного пара, Дж/кг;– температура исходного раствора, ºС;– температура кипения раствора, ºС;– температура вторичного пара, ºС;– удельная теплоемкость воды и раствора соответственно, Дж/(кг·К);– теплота концентрирования раствора, Вт;– потери теплоты в окружающее пространство, Вт; индексы 1, 2, 3, … ,– номер корпуса выпарной установки.

В системе уравнений теплового баланса многокорпусной выпарной установки число неизвестных на единицу больше числа уравнений. Поэтому систему уравнений теплового баланса дополняют уравнением теплового баланса по выпаренной воде:

, (10.59)

где – общее количество выпаренной воды, кг/с.

Вид уравнений теплового баланса зависит от схемы выпарной установки, количества подогревателей исходного раствора, наличия расширителей конденсата и других устройств.

Потери тепла в окружающую среду по корпусам принимают в пределах 3–5 % от прихода тепла в каждом корпусе.

4. Общая полезная разность температур выпарной установки

Общая разность температурвыпарной установки равна разности между температурой греющего пара в первом корпусе и температурой вторичного пара, выходящего из последнего корпуса выпарной установки:

. (10.60)

В каждом аппарате многокорпусной выпарной установки, а также в паропроводах, имеют место температурные потери (депрессии), поэтому общая полезная разность температурвыпарной установки будет меньше общей разности на величину температурных потерь во всех корпусах установки :

. (10.61)

5. Распределение полезной разности температур по корпусам выпарной установки

Общая полезная разность температур должна быть распределена по корпусам выпарной установки с учетом физико-химических и технологических свойств раствора, а также условий работы выпарных аппаратов.

Распределение полезной разности температур может быть выполнено:

1) при условии равенства поверхности нагрева корпусов;

2) при условии минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов;

3) при минимальной общей поверхности нагрева аппаратов и одинаковой их поверхности;

4) исходя из заданных давлений (температур) вторичного пара в корпусах выпарной установки.