ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ
Процесс сгущения растворов твердых нелетучих веществ путем удаления растворителя при кипении называется выпариванием.
Этот процесс применяется как для частичного сгущения растворов, так и для выделения твердых веществ из раствора.
Превращение жидкости в парообразное состояние происходит при любой температуре. Однако различают два процесса: кипение и испарение.
Под кипением понимают переход вещества из жидкого состояния в парообразное, при такой температуре, когда давление в окружающем пространстве и давление паров жидкости одинаковы.
Над поверхностью жидкости всегда имеется некоторое количество молекул жидкости, которые отделились от поверхности, так как они имели повышенную энергию и большую амплитуду колебаний. Давление этих молекул в воздушном пространстве называется упругостью пара данной жидкости.
Превращение жидкости в пар при такой температуре, когда упругость паров жидкости ниже давления окружающей среды, называется испарением. На испарение также расходуется тепловая энергия.
Количества тепла, затрачиваемое на испарение 1 кг жидкости при данной температуре, называется скрытой теплотой испарения.
Жидкости нагревают до температуры кипения различными теплоносителями, в том числе водяным паром, который в этом случае называется греющим.
Образующийся при выпаривании раствора пар называется вторичным; его тепло можно использовать в теплообменных аппаратах.
|
|
|
Вторичный пар, отбираемый от выпарной установки для использования в качестве теплоносителя вне ее, называется экстра-паром.
Процесс выпаривания растворителя из раствора можно проводить при атмосферном давлении, а также под вакуумом или давлением, выше атмосферного.
При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар, образующийся из раствора, выпускают из аппарата в атмосферу. Этот способ выпаривания является наиболее простым, но неэкономичным.
При выпаривании под давлением, превышающим атмосферное, вторичный пар используется как теплоноситель в теплообменниках для отопления помещений и других целей. Рентабельность выпарной установки в этом случае повышается.
Однако, следует помнить, что с ростом давления повышается точка кипения раствора. Возможность применения этого способа выпаривания зависит от стойкости компонентов выпариваемого раствора.
В процессе выпаривания под вакуумом точка кипения раствора снижается. Этот способ широко применяется для выпаривания разлагающихся при высоко температуре растворов.
Преимуществом процесса выпаривания под вакуумом является уменьшение потерь тепла в окружающую среду, а также увеличение полезной разности температур между греющим паром и кипящим раствором. Это позволит уменьшить поверхность теплообмена и габариты всего аппарата.
|
|
|
Действительно Δ t ср между греющим паром t г.п. и кипящим раствором t к.р. равна Δ t ср = t г.п. - t к.р.
В вакууме t к.р. понижается, поэтому Δ t ср возрастает.
|
|
Вторичный пар, образующийся в процессе выпаривания под вакуумом, имеет низкую температуру и давление, поэтому он не может быть экстра-паром.
Вакуум-выпарные аппараты устанавливают вместе с конденсаторами, в которых конденсируется вторичный пар.
Установка и эксплуатация конденсатора связана с дополнительными расходами воды, а также электроэнергии на вакуумный насос. При этом возрастает себестоимость продукта, обрабатываемого в вакуум-выпарном аппарате, что является недостатком этого способа выпаривания.
Процесс выпаривания можно производить в одном аппарате или одновременно в нескольких аппаратах, соединенных последовательно. Установки с одним аппаратом – однокорпусные.
Большое распространение получили многокорпусные установки.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 648; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!