Другие предметы \ Тепловые процессы

Выпаривание. Некоторые основные свойства растворов. Однокорпусные выпарные установки, страница 3

Отделение пара от брызг раствора происходит в сепараторе выпарного аппарата 2. Очищенный вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора, а выпаренный раствор удаляется через штуцер в нижней части аппарата. Для поддержания постоянного уровня раствора в аппарат постоянно подают исходный раствор.

24.4. Однокорпусные выпарные установки

Однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат, в который поступает греющий пар и исходный раствор; в результате выпаривания получается концентрированный раствор и вторичный пар. В зависимости от организации процесса различают периодически и непрерывно действующие аппараты.

24.4.1. Выпарные аппараты непрерывного действия

Выпарным аппаратам напрерывного действия всегда отдается предпочтение, особенно для больших производительностей. В аппаратах этого типа наблюдается установившийся во времени процесс; греющий пар и исходный раствор поступают непрерывно; при этом удаляется постоянное количество концентрированного раствора, непрерывно отводится конденсат греющего пара и вторичный пар.

Материальный баланс

Материальный баланс выпарного аппарата может быть представлен следующими уравнениями:

; (24.3)

; (24.4)

, (24.5)

где – расход исходного и упаренного раствора, кг/с; – концентрация исходно и упаренного раствора, масс. доли; – расход выпаренной воды.

При выпаривании водных растворов с выделением кристаллизующихся веществ:

, (24.6)

где – начальная и конечная концентрация выделяемой соли соответственно масс. доли.

Количество выделившейся соли определяют по уравнению

. (24.7)

При выпаривании насыщенных бинарных солевых растворов с выделением твердой фазы уравнения материального баланса имеют вид:

; (24.8)

, (24.9)

где – концентрация соли при температуре насыщения, масс. доли; – соотношение количеств твердой фазы и жидкой в выводимой суспензии.

Тепловой баланс

Тепловой баланс выпарного аппарата составляем на основании схемы его устройства (рис. 24.1):

Приход тепла:		Расход тепла:
с исходным раствором,	;	с упаренным раствором,	;
с греющим паром,	.	с вторичным паром,	;
		с конденсатом,	;
		теплота концентрирования,	;
		потери тепла,	.

Приравниваем приход и расход тепла:

, (24.10)

где – производительность по исходному и упаренному раствору соответственно, кг/с;– удельная теплоемкость исходного и упаренного раствора соответственно, Дж/(кг×К); – температура исходного раствора и температура кипения раствора, соответственно, °С; – расход греющего пара и конденсата греющего пара, кг/с;– энтальпия греющего пара, Дж/кг; – энтальпия конденсата греющего пара, Дж/кг; – расход вторичного пара, кг/с; – энтальпия вторичного пара, Дж/кг; – температура насыщения греющего пара, °С; – теплота концентрирования раствора; – потери теплоты в окружающее пространство, Вт.

Исходный раствор можно представить как смесь упаренного раствора и воды. Тогда тепловой баланс смешения при постоянной температуре кипения раствора имеет вид:

=+, (24.11)