4.1 Материальный баланс

Определим расход вторичного пара при помощи уравнений материального баланса:

101\* MERGEFORMAT (.)

202\* MERGEFORMAT (.)

где W– расход вторичного пара, кг/с;

G_н– расход исходного раствора, кг/с;

х_н– массовая доляNaClв исходном растворе, % масс.;

х_к– массовая доляNaClв конечном растворе, % масс.

По заданию расход исходного раствора равен G_н=10800 кг/ч = 3 кг/с, массовая доляNaClв исходном растворех_н=11,5 % масс., в конечном –х_к=25,5 % масс.

4.2 Выбор испарителя

Ориентировочную поверхность теплопередачи F_п, м², можно рассчитать по формуле:

303\* MERGEFORMAT (.)

где Q_п– ориентировочный расход тепла на выпаривание, Вт;

q_п– ориентировочное значение тепловой нагрузки, Вт/м².

404\* MERGEFORMAT (.)

где r_бк– удельная теплота параобразования при давлении в конденсаторе, Дж/кг;

При давлении в барометрическом конденсаторе p_бк=21000 Па. удельная теплота парообразования (конденсации) равнаr_бк=2354092 Дж/кг; температура

пара t_бк=61,2°С [3].

Приблизительное значение тепловой нагрузки для аппаратов с естественной циркуляцией равно (4…8)∙10⁴Вт/м²[3]. Принимаемq_п=4∙10⁴Вт/м².

По рассчитанному значению приблизительной поверхности теплообмена принимаем выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной зоной кипения (тип 2 исполнение 1) по [1] с.177. Технические характеристики аппарата приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Технические характеристики выпарного аппарата

Параметр	Значение
Поверхность теплообмена Fор, м2	125
Длина труб Н, мм	6000
Наружный диаметр труб dнар, мм	38
Толщина стенки, мм	2

4.3 Определение температуры кипения раствора

В аппаратах с вынесенной зоной кипения и принудительной циркуляцией кипение раствора происходит в трубе вскипания, устанавливаемой над греющей камерой. Кипение в греющих трубках предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. В греющих трубках происходит перегрев жидкости по сравнению с температурой кипения на верхнем уровне раздела фаз. Поэтому температуру кипения раствора в этих аппаратах также определяют без учета гидростатических температурных потерь Δ'' [1].

Температуру кипения раствора можно рассчитать по [3] формула (24):

505\* MERGEFORMAT (.)

где Δ', Δ'', Δ''' – физико-химическая, гидростатическая и гидравлическая депрессии соответственно, К.

Величину Δ''' примем равной 2 К (по рекомендациям приведенным в [3] c.12. Температура вторичного пара в испарителе по [3] формула (25) равна:

606\* MERGEFORMAT (.)

По величине температуры вторичного пара в испарителе определим давление в нем над кипящим раствором Р_w, Па. По данным приведенным в [4] с.548 приt_w=62,2°С давление насыщенного водяного параP_вп=1,962 ∙10⁴Па, энтальпия вторичного пара равнаI_вп=2612348 Дж/кг.

Физико-механическую депрессию можно рассчитать по формуле Тищенко:

707\* MERGEFORMAT (.)

где Δ'_атм‒ температурная депрессия при атмосферном давлении, К;

Т– температура в среднем слое труб, К;

r_W– относительная теплота парообразования при температуреt, Дж/кг.

Т.к. аппарат с циркуляцией Δ'_атмдля раствора хлорида натрия (NaCl) берем при конечной концентрации выпаренного растворах_к. По данным приведенным в [4] с.535 Δ'_атм=7,3°С. Для аппаратов с кипением раствора в трубе вскипанияt=t_w. При средней температуреr_W=2351752Дж/кг [4] с.549.

Подставив в (1.5) значения депрессий получим температуру кипения раствора: