Движущая сила процесса выпаривания. Температурные потери в процессе выпаривания. Расчет полезной разности температур.
Движущая сила процесса выпаривания – разность температур между температурой кипения раствора в аппарате и температурой греющего пара.
Температурные потери и температура кипения растворов. В выпарном аппарате возникают температурные потери, снижающие разность температур между греющим паром и выпариваемым раствором. Они складываются из температурной депрессии ∆', гидростатической депрессии ∆'' и гидравлической депрессии ∆'''.
Температурная депрессия ∆' равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении.
Значение ∆' зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения ∆', полученные опытным путем, приводятся в справочной и специальной литературе. Если экспериментальные данные о величинах ∆' для данного раствора отсутствуют, то значения температурной депрессии могут быть приближенно вычислены различными способами, причем должна быть известна либо одна температура кипения данного ра-ра при некотором давлении (по правилу Бабо), либо две темп-ры кипения ра-ра при двух произвольно взятых давлениях (по правилу Дюринга или уравнению Киреева)
Опытные значения температурной депрессии обычно приводятся при атмосферном давлении. Величину ∆' при любом давлении можно получить, пользуясь уравнением И. А. Тищенко:
|
|
|
где 
- температурная депрессия при атмосферном давлении, °С; Т, r—-температура кипения чистого растворителя (в ⁰К) и его теплота испарения (в кдж/кг) при данном давлении. Данное уравнение применимо только к разбавленным растворам.
Депрессия ∆'' обусловлена тем, что некоторая часть высоты кипятильных труб выпарного аппарата заполнена жидкостью, над котором находится паро-жидкостная эмульсия; содержание пара в ней резко возрастает по направлению к верхней кромке труб.
Назовем условно все содержимое кипятильных труб жидкостью. Вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах тем-ра кипения нижерасположенных слоев жидкости в них будет больше, чем тем-ра кипения вышерасположенных. Повышение тем-ры кипения ра-ра, связанное с указанным гидростатическим эффектом, наз-ся гидростатической депрессией.
Гидростатическая депрессия наиболее существенна при работе аппарата под вакуумом.
Значение гидростатической депрессии не может быть точно рассчитано ввиду того, что жидкость в трубах находится в движении, причем ∆'' зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности пар-жидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб.
|
|
|
В первом приближении расчет ∆'' возможен на основе определения тем-ры кипения в среднем поперечном сечении кипятильной трубы. Для этого находят давление р в данном сечении, равное сумме давлений вторичного пара pвт.п. и гидростатического давления Δpср столба жидкости на середине высоты Н трубы:
где 
-средняя плотность жидкости, заполняющей трубку.
Допуская, что величина равна половине плотности чистого раствора (без присутствия пузырьков пара), т. е. 
, получают
По давлению 
с помощью таблиц насыщенного водяного пара находят тем-ру воды tв, соответствующую данному давлению. Разность между тем-рой tв и тем-рой вторичного пара T' определяет гидростатическую депрессию.
В связи с неточностью такого расчета, которым не учитывается движение (циркуляция) раствора, значения 
обычно принимают по практическим данным.
Для вертикальных аппаратов с циркуляцией выпариваемого раствора м. б. принята в пределах 1-3 °С.
Гидравлическая депрессия обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые должен преодолеть вторичный пар при его движении главным образом через сепарационные устройства и паропроводы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к некоторому снижению его тем-ры насыщения.
|
|
|
Повышение тем-ры кипения ра-ра, обусловленное гидравлической депрессией, обычно колеблется в пределах О,5-1,5 °С. В среднем величина для единичного аппарата может быть принята равной 1°С. При расчете многокорпусных установок гидравлическую депрессию учитывают, принимая во внимание снижение давления вторичного пара только в паропроводах между корпусами.
Тем-ра кипения раствора с учетом температурных потерь, обусловленных температурной 
и гидростатической депрессиями, составляет
Где Т’ -температура вторичного пара.
Полезная разность тем-тур в выпарном аппарате 
представляет собой разность тем-ры конденсации Т ⁰C греющего пара и тем-ры кипения 
⁰С выпариваемого раствора:
В аппаратах с циркуляцией раствора, обеспечивающих его достаточно полное перемешивание, является величиной постоянной.
В выпарных аппаратах с циркуляцией концентрация всего обращающегося в аппарате раствора близка к конечной, поэтому расчетное значение принимают по конечной концентрации раствора.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 2447; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!