Движущая сила процесса выпаривания

Характерной особенностью тепловых процессов является то обстоятельство, что температуры испарения (конденсации) зависят от абсолютного давления. Эти зависимости могут быть определены по опытным данным в таблицах.

 

Температура и давление в барометрическом конденсаторе

Определили температуру конденсации вторичного пара при входе в конденсатор при . Определяя по таблице (табл. LVII стр.549 [1]), получим:

Температура и давление греющего пара

Давление греющего пара определили по формуле:

                                                  (3.3)

где − атмосферное давление, равное ;

− избыточное давление греющего пара,  ;

Подставив найденные значения в формулу (3.3), получаем:

Зная значение  по табл. LVII стр.549 [1], определяем температуру греющего пара:

3.2.3 Полезная разность температур (движущая сила процесса)

Общая разность температур есть разность греющего пара и температуры вторичного пара при входе его в конденсатор, тогда:

                                          (3.4)

Полезная разность температур рассчитываем по формуле:

                         (3.5)

где − потери разности температур за счет гидравлических потерь, ;

 температурная депрессия, ;

 потеря разности температур за счет гидростатического эффекта, .

а) На основании опытных данных установлено, что потеря разности температур за счет гидравлических потерь приходится на интервал В расчетах курсового проекта принимаем, что .

Тогда температура кипения в сепараторе, где происходит испарение, будет равна:

                               (3.6)

И, соответственно, давление будет равно:

б) Температурная депрессия выражает повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения растворителя, поэтому

                                    (3.7)

Для расчета принимаем Dt_депр при концентрации . Величину находим по рис. XIX, стр.568 [1]. Для нитрата натрия с концентрацией 20% и по графику находим:

Температура кипения раствора в сепараторе выпарного аппарата будет равна:

                                           (3.8)

в) Потери разности температуры за счет гидростатического эффекта.

Температура кипения раствора в трубах выпарного аппарата переменна по высоте труб. Обычно среднюю температуру кипения определяют по середине высоты греющей трубы. Давление среднего слоя выпариваемого раствора определяется:

                             (3.9)

Оптимальная высота уровня при выпаривании по водомерному стеклу определяем по формуле:

                       (3.10)

где  – плотности раствора конечной концентрации и воды при средней температуре кипения t_кип соответственно, ;

  − высота трубы.

Принимаем:  (по табл. XXXIX [1]),  (приложение 4.3, стр.186 [2]), .

Подставляя значения в формулу 3.10, получаем:

Тогда гидростатическое давление  в середине высоты труб при _, определенное по формуле (3.9), равно

По таблице LVII стр. 549 [1] находим температуру кипения воды:

Температура кипения раствора определяем по формуле:

                         (3.11)

Тогда потери разности температуры за счет гидростатического эффекта будет определяться по формуле:

                                        (3.12)

Тогда полезная разность температур согласно формуле (3.5) равна:

Полученные данные сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Температурный режим работы выпарной установки

Узловые точки технологической схемы	Температура		Давление
	Обозначение	Значение,	Обозначение	Значение,
Барометрический конденсатор		94, 5		0, 84
Паровое пространство аппарата		95, 5		0, 88
Выход кипящего раствора		98, 4		−
Трубное пространство		102		1
Межтрубное пространство греющей камеры		133		3, 099
Вход исходного раствора		96	−	−

 

Тепловой баланс выпарного аппарата

Тепловая нагрузка выпарного аппарата определяется по формуле:

                         (3.13)

где  расход тепла на нагревание, кВт;

 расход тепла на испарение, кВт;

 теплота дегидратации (обычно эта величина очень мала по сравнению с другими, поэтому этой величиной можно пренебречь);

 расход тепла на компенсацию потерь в окружающую среду обычно составляет 3-5%. Принимаем

Расход тепла на нагревание раствора

Расход тепла на нагревание рассчитывается по формуле:

                                     (3.14)

где  – удельная теплоемкость начального раствора, ;

       (3.15)

, , , ;

 удельная теплоемкость чистой воды, при ;

                               (3.16)

Подставив значение  в формулы (3.15) получим значение :

Тогда по формуле (3.14) получаем:

Расход тепла на испарение

Расход тепла на испарение рассчитывается по формуле:

                         (3.17)

где  энтальпия вторичного пара, найденная по таблице LVI стр.548 [1], ;

− удельная теплоемкость воды, найденная по формуле (3.16) с учетом, что ;

Расход тепла на испарение по формуле (3.17) равен:

Тогда полный расход тепла с учетом потерь (4% от суммы  и ) составит

                         (3.18)

Расход греющего пара

Расход греющего пара  в выпарном аппарате определяем по формуле:

                                (3.19)

где  паросодержание (степень сухости) греющего пара;

удельная теплота конденсации (испарения) греющего пара, кДж/кг.

Удельная теплота конденсации греющего пара находим по значению температуры греющего пара  из таблицы LVII стр. 550, [1].

Удельный расход греющего пара:

                                       (3.20)

⇐ Предыдущая12

Поделиться: