Выпаривание с тепловым насосом.
Выпаривание. Однокорпусное выпаривание. Материальный и тепловой балансы выпарки.
Выпаривание – это концентрирование растворов путем частичного удаления растворителя при кипении. Процесс выпаривания широко применяется для повышения концентрации разбавленных растворов, выделения из них растворенных веществ путем кристаллизации, а иногда – для выделения растворителя. В случае, если в выпарной установке имеется один выпарной аппарат, такую установку называют однокорпусной.
Для этих условий материальный баланс по общему количеству продуктов
представляют в следующем виде
Материальный баланс по абсолютно сухому веществу
где , хн и хк – соответственно начальная и конечная концентрации растворенного вещества в растворе.
Температурные потери при выпаривании.
Температурная депрессия – разность температур кипения раствора и чистого растворителя (величина зависит от вида растворителя и растворенного вещества, его концентрации и давления).
Температурную депрессию при давлении, не равном атмосферному, можно рассчитать различными способами: по правилу Бабо, правилу Дюринга или уравнению Киреева.
Гидростатическая депрессия характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления гидростатического столба жидкости
Гидравлическая депрессия. Вторичный пар, выходящий из выпарного аппарата, при движении по трубопроводу теряет часть давления (местные сопротивления и трение). На величину гидравлических потерь необходимо повышать давление в аппарате. С повышением давления повышается температура кипения. Это повышение температуры обычно невелико и при проектировании принимается
|
|
|
Многокорпусные выпарные установки.
Наибольшее распространение в промышленных условиях получили прямоточные выпарные установки (рис. 5.2), в которых греющий пар и выпариваемый раствор направляют в первый корпус I, затем частично упаренный раствор самотеком перетекает во второй корпус II и т.д.; вторичный пар первого корпуса направляют в качестве греющего пара во второй корпус и т. д. преимущества: поскольку перетекание раствора из корпуса в корпус благодаря разности давлений идет самотеком, отпадает необходимость в установке насосов для перекачивания кипящих растворов. Температуры кипения раствора и давления вторичных паров в каждом последующем корпусе ниже, чем в предыдущем, поэтому раствор в корпуса (кроме 1-го) поступает перегретым.
Недостатками прямоточной схемы выпарной установки являются понижение температуры кипения и повышение концентрации раствора от первого корпуса к последнему.
|
|
|
В противоточных выпарных установках (рис. 5.3) греющий пар направляют в первый корпус I, затем вторичный пар первого корпуса направляют в качестве греющего пара во второй корпус и т. д., а выпариваемый раствор в последний корпус, затем частично упаренный раствор насосом подается в предпоследний корпус и т. д. Концентрация раствора, выходящего из последнего корпуса, меньше, чем в первом корпусе.
В противоточной схеме повышение вязкости раствора от первого корпуса до последнего за счет повышения концентрации компенсируется повышением температуры при движении раствора от последнего корпуса к первому. Это приводит к повышению интенсивности теплоотдачи при кипении
Следовательно, поверхность теплопередачи в противоточной схеме меньше, чем в прямоточной.
Недостатками противоточной схемы выпарной установки являются: наличие насосов для перекачивания раствора из корпуса в корпус; дополнительный расход энергии.
Выпаривание с тепловым насосом.
Многокорпусным выпарным установкам присущ ряд недостатков: высокая стоимость оборудования, большая занимаемая площадь, высокая температура кипения раствора в первых корпусах. Эти недостатки устраняются при однокорпусном выпаривании с тепловым насосом (рис. 5.4). Вторичный пар, образующийся при упаривании раствора, с помощью струйных и механических компрессоров сжимают до давления греющего пара (с повышением давления растет температура) и вновь подают в нагревательную камеру этого же аппарата. В камеру смешения струйного компрессора через сопло вводится рабочий пар, давление которого выше, чем у греющего. За счет разрежения в камере смешения засасывается вторичный пар из аппарата. В диффузоре скорость смеси паров уменьшается, растет их пьезометрическое давление, увеличивается их температура.
|
|
|
Расход рабочего пара высокого давления составляет небольшую часть от расхода греющего пара. Степень сжатия в компрессоре при прочих равных условиях зависит от температурной депрессии. Чем она выше, тем больше энергозатраты, тем ниже эффективность процесса.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 466; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!