Однокорпусные выпарные установки, материальный и тепловой балансы
При однокорпусном выпаривании раствор выпаривается от исходной до конечной концентрации в одном и том же аппарате. Однокорпусное выпаривание применяют либо в небольших по масштабу производствах, либо при агрессивных растворах, требующих для изготовления аппарата дефицитных материалов, либо если экономия пара не имеет существенного значения. Процесс выпаривания проводится периодически или непрерывно. В периодически действующих аппаратах загрузка исходного раствора, выпаривание его до необходимой более высокой концентрации и выгрузка упаренного раствора производятся последовательно. Опорожненный аппарат вновь наполняется исходным раствором и процесс повторяется. В аппаратах непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается на выпаривание в аппарат, а упаренный раствор также непрерывно отводится из него. Они более экономичны в тепловом отношении, так как в них отсутствуют потери тепла на периодический нагрев самого аппарата. Периодическая выпарка целесообразна при выпаривании растворов с высокой температурной депрессией. Выпарные аппараты с паровым обогревом можно объединить в три группы: с естественной циркуляцией раствора; с принудительной циркуляцией раствора (при выпаривании вязких растворов); пленочные аппараты (для выпарки чистых некристаллизующихся растворов и растворов, чувствительных к высоким температурам).
Греющий пар для облегчения чистки поверхности нагрева от накипи (во всех конструкциях выпарных аппаратов) подается в межтрубное пространство греющей камеры 1. Конденсат отводится снизу камеры. Выпариваемый раствор, предварительно нагретый до температуры кипения в выносном теплообменнике, поступает в пространство над трубками 3 и опускается по циркуляционной трубе 4 вниз. Затем, поднимаясь по греющим трубкам, раствор вскипает. Отделение вторичного пара от раствора происходит в сепарационной части аппарата 2. Для более полного отделения пара от брызг и капель предусмотренбрызгоотделитель (каплеотбойник) 5. Очищенный вторичный пар удаляется сверху сепаратора. Вследствие разности плотности раствора в циркуляционной трубе ипарожидкостной эмульсии в греющих трубках раствор циркулирует по замкнутому контуру (естественная циркуляция). Возникновение достаточной разности плотностей при этом обусловлено тем, что на единицу объема раствора в трубке приходится большая поверхность, чем в циркуляционной трубе, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем раствора в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Значит, парообразование в греющих трубках должно протекать интенсивнее, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в циркуляционной трубе. Упаренный раствор удаляется из нижней части аппарата. Материальный баланс: по всему веществу по абсолютно сухому веществу, находящемуся в растворе. Тепловой баланс однокорпусного выпаривания. Согласно схеме тепло в аппарат вносится: с исходным растворомQ1=Gнcнtн; с греющим паром Q2=Diг. Тепло из аппарата уносится: с упаренным раствором Q3=Gкcкtк; с вторичным паром Q4=Wiв; с конденсатом греющего пара Q5=Dctкон; при концентрировании раствора Qк; с потерями в окружающую среду Qк. Уравнение теплового баланса принимает вид
Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+Qк+Qк или Gнcнtн+Diг= Gкcкtк+ Wiв+ Dctкон+ Qк+ Qп. (1) Рассматривая исходный раствор как смесь упаренного раствора и испаренного растворителя, частное уравнение теплового баланса смешения при постоянной температуре кипения tк раствора (температура упаренного раствора равна tк) в аппарате можно записать:
Gнcнtн=Gкcк·tк+ Wс′·tк
где с′ - удельная теплоемкость растворителя при температуре кипения раствора, Дж/ (кг·К). Тогда:
Gкcк=Gнcн - Wс′ (2)
Подставляя правую часть уравнения (2) в уравнение (1), получим
Gнcнtн+Diг= Gнcнtк+ Wс′·tк+Wiв + Dctкон+ Qк+ Qп. (3)
Из уравнения (3)
D (iг-ctкон) =Gнcнtк+ +W (iв+с′·tк) + Qк+ Qп. (4)
Величина Qп в выпарных аппаратах, покрытых тепловой изоляцией, не превышает 3-5% полезно используемого тепла. Если раствор поступает в аппарат предварительно нагретый до температуры кипения, т.е. tн=·tк, то, пренебрегая суммой Qк+ Qп, получим из уравнения (4) Практически iг-ctкон≈ iв+с′·tк, поэтому D≈W, т.е. теоретически на выпаривание 1 кг воды расходуется приблизительно 1 кг греющего пара. Практически, с учетом потерь тепла, удельный расход греющего пара составляет 1,1-1,2 кг/кг воды.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (230)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |