Описание лабораторной установки
Лабораторная работа №4
ИСПЫТАНИЕ ОДНОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ
Введение
Основными понятиями и терминами являются: выпарной аппарат, греющая камера, сепаратор, циркуляционная труба, полезная разность температур; общая разность температур; температурные потери, гидравлическая депрессия; температурная депрессия; вторичный пар, материальный и тепловой балансы.
При подготовке к выполнению данной лабораторной работы с этими терминами следует ознакомиться (3, стр. 167- 180).
Выпариванием называется процесс концентрирования растворов нелетучих веществ путем удаления части растворителя испарением.
В химической промышленности выпаривание широко применяется для концентрирования водных растворов щелочей и солей. Источником тепловой энергии для выпаривания растворов могут служить любые теплоносители. Чаще всего используется водяной пар, который называется греющим или первичным. Греющий пар отдает тепло выпариваемому раствору через стенку, так называемый глухой пар. Пар, образующийся при кипении выпариваемого раствора, называется вторичным. Выпаривание может происходить как под атмосферным, так и под повышенным или пониженным давлением- вакуумом.
Движущей силой процесса выпаривания является разность температур конденсации греющего пара 
и кипения раствора 
. Эта разность называется полезной разностью температур:
. (1)
|
|
|
Общая разность температур в выпарных установках является разностью между высшей и низшей температурой паров, т. е. разностью между температурной конденсации греющего пара 
и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе 
:
. (2)
Полезная разность температур меньше общей разности температур на величину температурных потерь
. (3)
Сумма температурных потерь равна
, (4)
где 
- гидравлическая депрессия или потери общей разности температур за счет гидравлических потерь в трубопроводе при движении вторичного пара, величина принимается по практическим данным, равной 0,5 - 1,5 К; 
- температурная депрессия или разность температур кипения раствора и растворителя при давлении в корпусе выпарного аппарата.
Известно, что при одной и той же температуре давление паров над чистым растворителем больше, чем давление паров над раствором, и при одинаковом давлении температура кипения растворов 
всегда выше температуры кипения чистых растворителей ( воды) 
:
, (5)
|
|
|
- гидростатическая депрессия или повышение температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в аппарате (гидростатический эффект).
Так как температура кипения раствора в выпарном аппарате переменна по высоте труб и зависит от гидростатического давления, то среднюю температуру кипения определяют в среднем слое выпариваемого раствора, давление в котором равно
, (6)
где 
- давление паров в сепараторе; 
- повышения давления в жидкости на глубине 0,5Н от поверхности, так называемый гидростатический эффект; 
- плотность раствора.
На рис.1 показан график изменения температур по высоте в выпарном аппарате.
Приняты следующие обозначения давлений и температур: барометрический конденсатор 
; паровое пространство сепаратора 
; кипение раствора на поверхности 
; кипение раствора в трубках (среднее значение) 
; греющий пар 
; разбавленный раствор, поступающий в выпарной аппарат 
.
Соотношение температур следующее:
.
Определение температур и давлений: 
- температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе и в сепараторе определяются по таблицам или монограммам насыщенного пара при давлении 
:
|
|
|
, (7)
. (8)
Температура кипения раствора 
- это средняя по высоте температура раствора в трубах греющей камеры:
. (9)
На основании уравнений (7), (8), (9) осредненная по высоте температура кипения раствора в аппарате равна
. (10)
Количество воды, выпариваемой из раствора, которое определяется из уравнения материального баланса,
, (11)
где W - количество выпаренной воды; 
- количество исходного раствора, поступающего на выпаривание; 
- начальная и конечная концентрации раствора, % масс.
Цель работы
Исследование работы выпарного аппарата периодического действия, снятие экспериментальной зависимости концентрации упариваемого раствора от времени.
Описание лабораторной установки
Схема однокорпусной выпарной установки периодического действия показана на рис. 19.2. В выпарной аппарат с выносной греющей камерой 1 и сепаратором 2 поступает разбавленный раствор MgCl 
из мерного бака 3 через кран 13. Из парового котла 4 с электрическим обогревом греющий пар с постоянным избыточным давлением 40- 50 кПа через вентиль II подводится в межтрубное пространство греющей камеры, где конденсируется и отдается через стенку тепло конденсации раствору, кипящему в трубках. Конденсат из греющей камеры отводится через смотровой фонарь 5 и охлаждается в холодильнике конденсата 6. Кран 7 позволяет поддерживать уровень конденсата в фонаре 5.
|
|
|
Вторичный пар, образующийся при кипении выпариваемого раствора, из сепаратора 2 поступает в конденсатор 8, который может работать под разряжением (вакуумом). Конденсат вторичного пара собирается в мерном сосуде 9.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 364; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!