29. Выпаривание. Схема однокурпусной выпарной установки.

Выпаривание-наз.процесс концентрирование р-ров нелетучих веществ путем растворения испарения летучего растворителя и отвода образовавшихся паров. Выпаривание обычно проводят при кипении р-ров,т.е. в условиях, когда давления пара над раствором равно давлению пара над р-ром и равно давлению в рабочем объеме аппарата. Применяют в молочной, сахарной, кондитерской, хим пром. и в др. В качестве греющего агента при выпаривании м.б. использован любой теплоноситель, но чаще применя-ся водяной пар, котор.наз.греющим или первичным. Он поступает из котла и ли из турбины. пар обр.при кипении-наз. вторичным. Осуществление выпар-я как под ваккуомом так и при атмосф. и избыт. давлении связано со сва-ми выпарив. р-ра и возможностью неполн. теплоты вторич. пара. В зависимости от условий выпаривания, применяется однакратное выпаривание, провод. как в непрерывном так и период. методом, а также выпар-е с применением теплового насоса. Однакратное выпаривание проводят в однокорпусной выпарной установке малой произ-ти, когда экономия тепла не имеет большого значения. Циркулирование р-ра происх. из-за разницы удельных весов р-ров центральн. управл. трубе и в кипятнильных трубах. В процессе выпаривания связи с повышением концентрации р-ра измен. его теплопокоэф-ты, показывающие: -снижение теплоемкости, -теплопроводность, -повышение вязкости, что в процессе выпаривание снижает коэффицент теплопередачи К, а в связи с ухудшением циркуляции возможно пригорание и разложение р-ра. Это учитывается при эксплуатации. Образ-ся при кип.р-ра вторичн. пар отсасывается в конденсатор паров(3), соедин. с вакуум- насосом, т.к. аппарат работает под разряжением (вакуум) поэтому р-р откачивают ц.б насосом.

30. Основы расчета однокорпусной выпарной установки. Материальный и тепловой балансы.

На основани матреиальн. баланса находят ко-во выпаренной из р-ра воды Wкг/с. При повышении концентрации р-ра от Вн до Вк % масс. При известном W определяют конечную концентрацию упаренного р-ра. Общий материальн. баланс аппарата: Gн = Gк+W, где Gн-кол-во поступившего р-ра (до выпаривания), кг/с, Gк-кол-во упаренного р-ра. Матер. баланс по абсол. сухому в-ву, наход. в р-ре: GнВн/100=(Gн-W)Вн/100, где (Gн-W)-кол-во упаренного р-ра. тогда кол-во выпарен. воды (на основании балансов). W=Gн(1-Вн/Вк),

Вк = GнВн/GнW %масс . Тепловой баланс однократного выпаривания м.б. записан на основе схемы тепловых потоков. C упаренным раствором уйдет определ. кол-во теплоты. Приняв tкип.р-ра=t₂ из разности теплот капящего р-ра и выделенной из него воды при темп-ре t₂ получим кол-во теплоты, уходящее с упаренным р-ром: G₁c₂t₂ - WC_wt₂=(G₁c₂-WC_w)t₂, приняв кол-во конденсата, равным кол-ву расходуемого пара, теплота уходящая с конденсата = Dc_кt_к. В соответствии со схемой запишем теплов. баланс однократного выпаривания: D*i+G₁c₁t₁=(G₁c₂-WC_w)t₂+W*i_втор.+Dc_кt_к+Q_потерь, где i, i_втор-энтальпия греющего и вторичного паров, D-расход пара, с- теплоемкость. Из этого ур-я находим расход пара на однокорпусную выпарную установку: D= + + . В этом ур-нии 1я составляющая-расход пара на нагревание G₁ кг/с р-ра от t₁ до t₂, 2я составляющая-расход пара на испарение из р-ра W кг/с воды и получение из нее вторичного пара, 3я составл-щая-расход пара на компенсацию теплопотерь в аппарате. Если р-р поступает в корпус аппарата нагретым до t_кип то 1я составл-щая исключается и принебрегая теплопотерями, расход пара на выравнивание: D= , а удельный расход пара: d= кг/кг_W(воды). Теоретически: d=1, а практически d=(1,1…1,2), при условии если поступает нагретым в аппарат. Для определения необходим. пов-ти нагрева выпарн. аппарата воспольз-ся след. ур-ниями для определения теплов. нагрузки на аппарат: 1. по пару: Q=D*r, где r- удельная теплота парообразования, 2. по осн. з-ну теплопередачи: Q=kF∆t, Вт. Приравниваем левые и правые части: D*r= kF∆t, F=D*r/k∆t, где k-коэф. теплопередачи, ∆t-движущая сила-полезная разность темп-р, ∆t определяется по общей разности темп-р и темпер-ным депрессиям (потерям).