Скорость вращательного движения жидкости изменяется по линейному закону,
а скорость гравитационного течения пленки – по параболическому закону.
Средняя скорость вращательного движения пленки при 
будет
. (26.25)
Из уравнения (26.20) получаем условие равенства центробежной силы и силы реакции стенки
. (26.26)
Результирующая скорость движения жидкости в пленочном испарителе с роторной мешалкой будет
. (26.27)
Траектория движения жидкости представляет собой винтовую линию с углом наклона к вертикали
(26.28)
и шагом
. (26.29)
В специальной литературе с использованием зависимостей для расчета скорости движения пленки представлено приближенное решение уравнений Навье-Стокса и переноса энергии. Приведенное к критериальному виду уравнение для расчета процесса теплоотдачи от стенки к раствору имеет вид
. (26.30)
Значения коэффициента 
и показателей степени 
зависят от большого числа факторов и
представлены в специальной литературе.
|
Рисунок26.13 – Выпарной аппарат |
В некоторых химических производствах необходимо выпаривать химически агрессивные растворы серной, соляной, фосфорной и других кислот. Применение для этих целей трубчатых выпарных аппаратов в большинстве случаев или невозможно или сопряжено с необходимостью использования для их изготовления очень дорогих металлов и сплавов, поэтому для концентрирования таких растворов применяют выпарные аппараты погружного горения. Схема устройства такого аппарата представлена на рис. 26.13.
На крышке корпуса аппарата 1 расположена одна или несколько горелок 2 с барботажными устройствами, погруженных в раствор на некоторую глубину. При барботаже продуктов сгорания через слой раствора создается развитая межфазная поверхность, происходит интенсивное перемешивание и кипение раствора. Уровень раствора поддерживается с помощью переливной трубы 3. Вторичный пар и продукты сгорания в виде парогазовой смеси отводится из аппарата через сепаратор 4, а концентрированный раствор – через штуцер в днище корпуса.
Корпус аппаратов погружного горения изготавливают из углеродистой стали и футеруют изнутри кислотоупорными материалами. Горелки с барботажными устройствами изготавливают из химически и термически стойких материалов (высоколегированные стали и сплавы, графит, пластмассы).
Давление газа перед горелкой должно быть больше, чем давление столба жидкости на глубине погружения горелки, так как необходимо преодолеть гидравлические сопротивления горелки, распределительного устройства и обеспечить устойчивый барботаж продуктов сгорания через слой раствора. Интенсивное испарение раствора происходит путем насыщения водяным паром газовых пузырьков, которые всплывают на поверхность раствора, разрушаются и таким образом выносят парогазовую смесь в пространство над раствором. Температура парогазовой смеси в пространстве над раствором выше температуры жидкости на 2 – 5 ºС.
Степень использования теплоты сгорания топлива в аппаратах погружного горения достигает 90%.
Достоинствами аппаратов погружного горения являются: простота устройства, высокая коррозионная стойкость; непосредственный контакт теплоносителя с кипящим раствором, что обеспечивает высокую эффективность теплопередачи.
Недостатки аппарата: меньшая, по сравнению с многокорпусными выпарными установками, тепловая эффективность; необходимость строгого контроля процесса горения топлива; сложность очистки парогазовой смеси от химически агрессивных компонентов.
В ряде случаев установки погружного горения используют в промышленности как парогенераторы.
Расчет выпарных аппаратов погружного горения достаточно сложен и представлен в специальной литературе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
