39.Особенности расчета многокорпусных выпарных установок.

В качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные технико-экономи­ческие показатели, например стоимость единицы выпускаемой продукции, приведенный доход, приведенные затраты и другие. В частности, экономически оптимальное число корпусов многокорпусной выпарной установки можно найти по минимуму приведенных затрат, которые определяют по формуле

П = К/Т„+Э,

где К - капитальные затраты, тыс. руб.; Э — эксплуатационные затраты, тыс. руб/год; Т_н — нормативный срок окупаемости, который можно принять равным 5 годам.

Капитальные затраты, зависящие от числа корпусов л, складываются из стоимости всех корпусов — лЦ„, подогревателя исходного раствора — Ц_п, вакуум-насоса — Ц_П11, арматуры, трубопроводов, КИП и вспомогательного оборудования (например, кондеи-сатоотводчиков) — Ц_а, а также затрат на доставку и монтаж оборудования, устрой­ство площадки, фундамент, здание и пр.— Ц_ы.

С увеличением п наиболее существенно возрастает стоимость самих корпусов Ц_к вследствие роста температурных потерь во всей установке и непропорционального уменьшения полезной разности температур, приходящейся на один корпус. Растут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и вспомогательное оборудование, а также затраты на доставку и монтаж оборудования. Эти затраты принято определять в долях стоимости основного оборудования. Для многокорпусной выпарной установки их можно приближенно принять равными 60—80 % от стоимости корпусов: Ц₈-г-Ц_м = = 0,7лЦ_к.

Другие слагаемые капитальных затрат изменяются с ростом числа корпусов менее значительно и при минимизации приведенных затрат их можно не учитывать. (В част­ности, стоимости подогревателя и насоса увеличиваются, так как с увеличением л растут температура и давление в первом корпусе. Стоимости же барометрического конденсатора и вакуум-насоса уменьшаются, так как уменьшается количество вторич­ного пара в последнем корпусе. В установках с принудительной циркуляцией раствора в стоимость установок должна быть включена стоимость осевых циркуляционных насосов. Однако она составляет незначительную долю от стоимости самих корпусов, и ее также можно не учитывать.)

40.Плотность потока массы. Обобщенное дифференциальное уравнение Фика.

Молекулярная диффузия в газах осуществляется путем

беспорядочного теплового движения молекул. Тепловое

движение в жикостях имеет более сложный характер.

Диффузия характеризуется потоком массы (количеством

вещества), проходящим в единицу времени через данную

поверхность в направлении по нормали к ней J, кг / с.

Плотность потока массы:

или при j = Const: J = jF.

Плотность потока массы j – векторная величина.

Для однородной 2-фазной неподвижной среды концентрацион-

ная диффузия i - го компонента по закону Фика:

Здесь D и соответственно – коэффициенты диффузии и

т еплопроводности, м²/с; - концентрация i - го компонента;

- градиент концентрации, направленный по нормали,

в сторону возрастания концентрации; сравните с градиентом

температуры

которая показывает, что плотность потока вещества J [cm ^{- 2}s ^{- 1}] пропорциональна коэффициенту диффузии D [(cm²s ^{- 1})] и градиенту концентрации. Это уравнение выражает первый закон Фика (Адольф Фик — немецкий физиолог, установивший законы диффузии в 1855 г.). Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (уравнение диффузии):

Коэффициент диффузии D зависит от температуры.

Градиент концентрации – движущая сила массообмена,

знак «-» в законе Фика означает, что вещество перемещается

в противоположную сторону градиенту концентрации

В законе Фика речь идет о концентрационной диффузии. Если

температура смеси переменная, то возникает термодиффузия;

а если есть градиент давления, то еще и бародиффузия.

Тогда молекулярный массоперенос с учетом 3-х диффузий:

где - относительная массовая концентрация

i - го компонента; ρ - плотность смеси, кг/м³; D_T, D_Б -

коэффициенты термо- и бародиффузии, м²/с (D_T = k_TD;

D_Б = k_БD); Т и р - температура и давление смеси;

k_T = D_T/D; k_Б = D_Б/D - термодиффузионное и

бародиффузионное отношения.