2.4 Методические указания к решению
2.4.1 Расчет выпарной установки
Производительность установки по выпариваемой воде
По
давлению греющего пара в выпарной
установке
и давлению в барометрическом конденсаторе
определяется их температура
и
.
Для определения температуры кипения раствора в аппарате необходимо определить величины температурных депрессий.
Величина
гидродинамической депрессии принимается
равной
=1…20С.
Температура вторичного пара в выпарном аппарате
Величина
давления вторичного пара
определяется
по температуре
.
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое раствора и на поверхности.
Давление в среднем слое кипящего раствора
где
- плотность раствора при температуре
кипения;
-
паронаполнение раствора. При пузырьковом
кипении
=0,4-0,6;
- высота кипятильных труб.
При
давлении раствора в среднем слое
определяется соответствующая температура
кипения растворителя в среднем слое
.
Гидростатическая депрессия
Далее находится величина температурной депрессии
где
-
удельная теплота испарения испарителя
при температуре раствора в среднем слое
,
кДж/кгК;
-
температурная депрессия раствора при
атмосферном давлении.
Определяется сумма температурных депрессий
Температура кипения раствора в корпусе установки
Полезная разность температур
.
Определяется коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к стенкам труб
Все
входящие параметры характеризуют
состояние растворителя при температуре
.Величина
удельной тепловой нагрузки аппарата с
естественной циркуляцией при кипении
водных растворов составляет
Вт/м2.
Находится значение коэффициента теплоотдачи
где
-
коэффициент теплоотдачи от стенки труб
к кипящему раствору;
-
суммарное термическое сопротивление
равное термическому сопротивлению
стенки и накипи (
,
Вт/мК).
Поверхность теплообмена выпарного аппарата из основного уравнения теплопередачи
Уравнение теплового баланса колонны
где
-
энтальпия вторичного пара при давлении
;
-
удельная теплоемкость воды при температуре
Начальная температура раствора
где
-
температурная депрессия исходного
раствора.
Расход греющего пара
где
- удельная теплота парообразования
греющего пара при давлении
.
3 Индивидуальные расчетные задания к разделу «массообменные процессы»
3.1 Программа раздела
Роль массообменных процессов в химической технологии. Классификация массообменных процессов.
Абсорбция. Физическая сущность процесса и границы его применения. Десорбция. Требования к абсорбенту. Фазовое равновесие при физической абсорбции. Материальный баланс и кинетические закономерности абсорбции. Тепловой баланс и температура абсорбента. Технико-экономический выбор оптимального расхода абсорбента. Принципиальные схемы процессов абсорбции. Конструкция и принцип действия абсорберов. Технологический расчет абсорберов.
Перегонка и ректификация. Физическая сущность процессов перегонки и ректификации. Равновесие в системах "жидкость - пар". Понятие о дефлегмации. Простая перегонка. Классификация процессов перегонки, сравнительная характеристика, области применения.
Ректификация. Материальный баланс и уравнения рабочих линий. Определение оптимального значения флегмового числа. Схемы процессов ректификации. Конструкции ректификационных аппаратов. Аппаратурное оформление и работа ректификационных установок, сравнительная характеристика, области применения. Особенности расчета ректификационных аппаратов. Тепловой баланс колонны. Тепловой расчет колонны. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Ректификация многокомпонентных систем. Методы воздействие на эффективность работы ректификационных колонн.
Жидкостная экстракция. Характеристика процесса и области его применения. Требования, предъявляемые к экстрагенту. Равновесие в системах жидкость - жидкость. Треугольная диаграмма. Материальный баланс процесса жидкостной экстракции. Уравнение рабочей линии процесса экстракции. Основные способы проведения экстракции: схемы процессов, сравнительная характеристика. Устройство и принцип действия экстракторов: основные конструкции экстракторов, расчет, сравнительная характеристика. Основы выбора экстрактора.