Пример решения

Исходные данные: х_нач = 15%, х_кон = 25 %; G_нач = 20 000 кг/ч; р_абс=0,14МПа.

Решение: 1.Температурный режим.

Температура вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата:

t₁ = t₀ + Δt_г.с = 71,7 + 1 = 72,7 ºС (при р₁ = 0,36 кгс/см²).

Здесь t₀ = 71,7 ºС – температура насыщенного водяного пара при р₀=0,345кгс/см² табл.П1.12 (прил.1); Δt_г.с – гидравлическая депрессия, или изменение температуры вторичного пара на участке сепаратор - барометрический конденсатор, вызванное падением давления пара из-за гидравлического сопротивления паропровода вторичного пара Δр_г.с.

Конечная температура раствора (температура кипения раствора в сепараторе выпарного аппарата, при которой упаренный (конечный) раствор выводится из аппарата):

t_кон = t₁ + Δt_депр = 72,7 + 5,4 = 78,1 ºС.

Здесь Δt_депр – температурная депрессия, выражающая повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя (воды) при том же давлении.

Средняя температура кипения раствора в трубах:

t_кип = t_кон + Δt_г.эф = 78,1 + 8,2 = 86,3 ºС.

Здесь Δt_г.эф – гидростатическая депрессия, или повышение температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в аппарате (гидростатический эффект).

2. Количество выпариваемой воды:

W = G_нач (1 - ) = (1 - ) = 2,22 кг/с.

3. Количество теплоты, передаваемой от греющего пара к кипящему раствору (1.18):

Q_г.п = G_начс_нач(t_кон – t_нач) + W(i_вт.п - с_вt_кон) + Q_пот

Здесь с_нач – теплоемкость разбавленного раствора:

с_нач = 4190(1 – х_нач) = 4190(1 – 0,15) = 3560 Дж/(кг·К), где 4190 Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость воды; х_нач – концентрация растворенного вещества, масс.

Удельная энтальпия пара при температуре t₁ = 72,7 ºС составит i_вт.п=2496кДж/кг.

Следовательно, с учетом тепловых потерь в 5%:

Q_г.п =Вт.

4. Расход греющего пара определим по формуле (1.20):

кг/с,

где r_г.п = 2237·10³ Дж/кг – удельная теплота парообразования греющего пара при р_абс= 0,14 МПа ,табл.П1.12 (прил.1);

Удельный расход греющего пара:

.

5. Общая и полезная разности температур.

Разность между температурой конденсации греющего пара t_г.п и температурой конденсации вторичного пара в барометрическом конденсаторе t₀ называют общей разностью температур:

Δt_общ = t_г.п – t₀ = 109,3 – 71,7 = 37,6 ºС,

а разность между температурой конденсации греющего пара t_г.п и температурой кипения раствора t_кип – полезной разностью температур:

Δt_пол = t_г.п – t_кип = 109,3 – 86,3 = 23 ºС;

где t_г.п = 109,3 ºС при давлении насыщения р_абс = 0,14 МПа табл.П1.12 (прил.1);

Проверка:

ºС;

ºС.

6. Площадь поверхности нагрева выпарного аппарата:

F = м².

Ответ: для выпаривания раствора хлористого кальция от 15 до 25% в количестве 20000 т/ч необходимая поверхность нагрева вакуум-выпарного аппарата составит 228,5 м², расход греющего насыщенного водяного пара - 2,4 кг/с.

Задание № 2 Общие сведения

В ходе выполнения задания студент должен: 1) определить номер своего варианта; 2) по номеру своего варианта выписать индивидуальные исходные данные из табл. П2.2 (прил. 2); 3) выполнить задание в соответствии со своим вариантом. Ход решения подробно описан в пункте «Теоретические сведения». Справочные данные приведены в табл. П2.2 (прил. 2).