Выпаривание. Некоторые основные свойства растворов. Однокорпусные выпарные установки, страница 5

где  – температурная депрессия при атмосферном давлении, К; ,  – температура кипения чистого растворителя (К) и его теплота испарения (кДж/кг) при данном давлении.

Формула И.А. Тищенко применима только для водных растворов с малой температурной депрессией (до 15 К).

Гидростатическая депрессия . Современные трубчатые выпарные аппараты имеют высоту до 25 м, при уровне раствора 10 – 15 м. Следовательно, гидростатическое давление столба раствора существенно изменяется от минимального значения на поверхности до максимального в нижней части аппарата. Поскольку увеличение гидростатического давления  приводит к увеличению температуры кипения, то в нижней части аппарата температура кипения раствора будет максимальной, а на поверхности раствора – минимальной.

Повышение температуры кипения раствора, вызванное увеличением гидростатического давления, называется гидростатической депрессией.

Точный расчет величины гидростатической депрессии весьма сложен, так как раствор в аппарате представляет собой не однородную жидкость, а паро- растворную эмульсию переменного состава, движущуюся по трубкам греющей камеры со скоростью 1 – 2 м/с.

Для приближенных расчетов гидростатическую депрессию рассчитывают для среднего уровня труб греющей камеры. Давление на среднем уровне ()

                                      ,                                   (24.23)

где  – давление вторичного пара, Па;  – приращение давления для среднего уровня труб.

Предполагая, что плотность паро-растворной эмульсии равна половине плотности раствора, давление в среднем слое

                                    ,                                (24.24)

где  – плотность раствора, кг/м³;  – высота труб греющей камеры, м.

По известным давлениям  и  с помощью таблиц свойств воды и водяного пара определяют температуры кипения воды в среднем слое и на поверхности раствора . Разность этих температур и есть величина гидростатической депрессии:

                                     .                                  (24.25)

Следует отметить, что расчеты по уравнению (24.24) дают значительную погрешность, особенно при расчете выпарных аппаратов, работающих под вакуумом, поэтому для приближенных расчетов допустимо принимать величину гидростатической депрессии, равную 1¸2 °С.

Гидравлическая депрессия . Гидравлической депрессией называют увеличение температуры кипения раствора или снижения температуры вторичного пара при его движении через сепарационные устройства выпарных аппаратов или по трубопроводам выпарных установок, когда возникают потери давления на трение и местные сопротивления. В связи с тем, что давление пара функционально связано с температурой, при уменьшении давления пара уменьшается и его температура. Температура кипения раствора в аппарате при этом увеличивается на 0.5 – 1,5 °С. а температура пара на выходе из аппарата уменьшается на ту же величину. Обычно эти изменения температуры невелики, и величину гидравлической депрессии принимают равной 1°С.  При расчете многокорпусных выпарных установок гидравлическую депрессию учитывают только при определении температуры пара после его прохождения по трубопроводам между корпусами.

24.4.2. Выпарные аппараты периодического действия

Процесс выпаривания в аппаратах периодического действия протекает при непрерывном повышении концентрации, температуры кипения и изменении всех физико-химических свойств раствора. Существенную роль при расчете выпарных аппаратов периодического действия играет режим подачи раствора в аппарат. На практике применяют три варианта питания:

1) выпарной аппарат заполняют раствором до заданного уровня и затем подачу раствора прекращают. При этом по мере концентрирования раствора уровень его в аппарате уменьшается и по достижении заданной конечной концентрации раствора аппарат опорожняют. Этот вариант работы аппарата характеризуется непрерывным понижением уровня, т. е. уменьшением объема раствора в аппарате;

2) в аппарате поддерживают постоянный уровень раствора, непрерывно добавляя исходный раствор по мере испарения растворителя. Второй вариант характерен постоянным уровнем или объемом раствора в аппарате;