- •2.5. Содержание и выполнение курсового проекта
- •2.6. Содержание самостоятельной работы студента
- •3. Рекомендуемая литература
- •Статика процессов
- •2. Материальный баланс
- •3. Энергетический /тепловой/ баланс
- •4. Кинетика процессов
- •5. Основной размер аппарата
- •6. Технико-экономический анализ
- •1/ Физическое моделирование
- •2/ Математическое моделирование
- •3/ Элементное моделирование
- •1/ Разделение газовых неоднородных систем
- •2/ Разделение жидких неоднородных систем
- •Часть 4
- •3/ Псевдоожижение
- •4/ Перемешивание
- •1. Перемешивание газов.
- •2. Перемешивание ньютоновских жидкостей.
- •3. Перемешивание неньютоновских жидкостей
- •4. Перемешивание твердых сыпучих материалов.
- •Испытание элементного теплообменника
- •Конденсатор
- •Кипятильник
- •1. Тепловая нагрузка аппарата.
- •2. Средняя разность температур.
- •3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
- •Выпаривание
- •Схемы выпаривания
- •Выпаривание
- •Некоторые свойства растворов при выпаривании
- •1. Растворимость.
- •2. Движущая сила и температурные депрессии.
- •3. Теплота растворения.
- •Многократное выпаривание
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •Баланс тепла:
- •3. Полезная разность температур.
- •Распределение полезной разности температур.
- •4. Поверхность теплопередачи.
- •Оптимальное число корпусов выпарной установки.
- •5. Конструкции выпарных аппаратов.
- •Особенности расчёта коэффициента теплопередачи.
- •Перегонка Простая, периодического действия.
- •Непрерывная перегонка.
- •Перегонка с водяным паром.
- •Молекулярная перегонка.
- •Ректификация
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Уравнения линий рабочих концентраций
- •Оптимальное число флегмы
- •Ректификационные аппараты
- •См. Следующую страницу
- •Расчёт основных размеров колонного аппарата.
- •1. Диаметр колонны.
- •2. Высота колонны.
- •Расчёт тарельчатой ректификационной колонны.
- •Физические свойства компонентов.
- •Расчёты
- •1. Материальный баланс.
- •2. Флегмовое число.
- •3. Высота колонны.
- •4. Диаметр колонны.
- •5. Тепловой баланс.
- •Формы связи влаги с материалом
- •Параметры влажного материала.
- •Конвективная сушка. Параметры влажного воздуха.
- •Диаграмма состояния воздуха.
- •Статика сушки.
- •Материальный баланс.
- •Тепловой баланс. Теоретическая сушилка.
- •Действительная сушилка.
- •Варианты конвективной сушки с представлением на энтальпийной диаграмме.
- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
- •Содержание
- •Приложения
Некоторые свойства растворов при выпаривании
1. Растворимость.
Растворимость вещества обычно представляется в виде таблицы, которая переводится на график ''равновесная концентрация – температура''.
К ривая представляет насыщенный раствор (равновесие системы ''раствор – кристаллы''). На графике, который представлен на рис.102, пунктиром проводится граница метастабильной области и можно показать различные технологические процессы.
Рис.102. Комплекс процессов для однократного выпаривания периодического действия.
а) область ненасыщенных растворов, б) метастабильная область (существование пересыщенных растворов), в) лабильная область (спонтанная кристаллизация);
1-выщелачивание, 2-нагревание,3-выпаривание, 4-охлаждение раствора в кристаллизаторе, 5-спонтанная (во всём аппарате) кристаллизация, 6-рост кристаллов.
Комплекс процессов для 3-х корпусной прямоточной выпарной установки представлен на рис.103.
Р ис.103. Комплекс процессов для 3-х корпусной прямоточной выпарной установки.
I, II, III – номера корпусов.
После кристаллизатора суспензия направляется на центрифугирование, далее кристаллы поступают на сушку, затем следует упаковка готового продукта.
Современная тенденция совершенствования производства сводится к замене громоздкой системы:
подогреватель – выпарной аппарат – кристаллизатор – центрифуга – сушилка, - на один аппарат распылительной сушки.
В настоящее время на распылительной сушилке обрабатываются: дрожжи, бычья кровь, молоко, кофе, осуществляется производство пищевой соли, томатное и глюкозное (сахарное) производства.
2. Движущая сила и температурные депрессии.
Эти понятия наглядно представляются на рис.104, где показано распределение температур по высоте выпарного аппарата.
а) Общая (или полная) разность температур – разность между температурой конденсации греющего пара и температурой вторичного пара.
(94)
б) Полезная разность температур (движущая сила процесса) – разность между температурой конденсации греющего пара и температурой кипения раствора в средних слоях аппарата.
(95)
Рис.104. Распределение температур теплоносителей по высоте выпарного аппарата.
1-греющий пар,
2-конденсат,
3-исходный раствор,
4-вторичный пар, 5-упаренный раствор.
в) Гидростатическая температурная депрессия – разность между температурами кипения раствора в среднем слое аппарата и на свободной поверхности раствора.
(96)
По мнению П.Д. Лебедева (Теплообменные, сушильные и холодильные установки.-М.:Энергия,1972.-320 с., с.133) надёжных формул для определения (96) не существует. Поэтому для прямоточной 3-х корпусной выпарной установки рекомендуется принимать .
г) Физико-химическая температурная депрессия – разность между температурой кипения раствора и температурой вторичного пара над раствором.
(97)
Для растворов, кипящих под атмосферным давлением, по таблицам, в зависимости от концентрации определяется температура кипения , тогда
(98)
Для аппаратов, работающих под любым давлением, температурная депрессия определяется по формуле Тищенко
(99)
где - поправочный коэффициент.
В литературе приводится табличная зависимость .
Для последнего корпуса, работающего под вакуумом, температурную депрессию можно определить по правилу Бабо, представляющему подобие изотерм растворов:
(100)
Правило Бабо гласит: отношение упругости пара над раствором к упругости пара над чистым растворителем есть величина постоянная при одной и той же температуре кипения раствора и растворителя.
д) Гидравлическая температурная депрессия – разность между температурами вторичного пара на выходе из аппарата и на входе в другой аппарат.
(101)
Обычно принимается . Обусловлена потерями вторичного пара из одного корпуса в другой.