Розрахунок поверхні випарного апарату

Поверхня нагріву визначається на основі основного рівняння теплопередачі:

звідки

тут - теплове навантаження апарату, визначається з рівняння теплового баланс;- коефіцієнт теплопередачі;- корисна різниця температур, що визначається як

де - температура конденсату,- температура кипіння розчину.

Температурні витрати і температура кипіння розчину

- температура конденсату граючої пари, - температура кипіння розчину (рис. 18.1).

Через те, що в апараті кипить не чистий розчинник а концентрований розчин то його температура кипіння буде вищою. - різниця температур кипіння розчину і розчинника – температурна депресія. Ця величина визначається експериментально і приводиться в довідниках

Рис. 14.2.До розподілу корисної різниці температур.

Величина, наведена в довідниках, визначена за умов атмосферного тиску. Оскільки тиск в установках відрізняється від атмосферного, то потрібне значення можна знайти за наступною формулою

- гідростатична депресія. Виникає за рахунок стовпа рідини.

Для вертикальних випарних апаратів з центральною циркуляційною трубою гідростатична депресія складає 1-3°С.

- гідравлічна депресія. Виникає за рахунок збільшення тиску в установці для відгону пари. Тобто .

Це значення зазвичай приймають 1°С.

Тоді

Багатокорпусні випарні установки (бву)

Принцип дії БВУ зводиться до багаторазового використання теплоти гріючої пари, що подається в перший корпус установки, шляхом обігріву наступних (2-го, 3-го, ...) вторинною парою із попереднього корпусу. Це дозволяє значно зменшити видатки первинної гріючої пари в установці.

Рис. 14.2.Схема багатокорпусної випарної установки:

1-3 – корпуси; 4 – барометричний конденсатор; 5 – ловушка; 6 – насос.

БВУ бувають прямоточні, протиточні та паралельного живлення по початковому розчину.

Установка (рис. 14.2) складається із трьох з’єднаних послідовно корпусів 1, 2, 3. Тиск в корпусах розподіляється наступним чином

температура

концентрація розчинів

Якби установка була однокорпусною , тоді, при-, при-.

Через те що розчин, сконцентрований в першому корпусі, буде самотечією поступати в другий корпус. Цей розчин почне перегріватись, так як, розчин почне самовипаровуватись. При цьому буде утворюватись додаткова кількість вторинної пари.

Недоліком прямоточних випарних установок є те, що первинна гріюча пара гріє найменш концентрований розчин в першому корпусі, в той час як слабка вторинна пара з другого корпусу повинна гріти найбільш концентрований розчин у третьому корпусі.

Оптимальна кількість корпусів

Для багатокорпусних установок із збільшенням кількості корпусів витрати пари, а разом з тим і її собівартість, знижується. В цей же час затрати на придбання матеріалу, амортизацію і обслуговування цих корпусів зростають майже лінійно. Для вибору оптимального числа корпусів БВУ будується графік (рис 15.1). По вісі абсцис відкладається кількість корпусів, по вісі ординат – вартість випарювання. На графіку будується три криві: 1 – затрати граючої пари, 2 – вартість установки і амортизаційні витрати, 3 – сумарна крива. Оптимальна кількість корпусів знаходиться як проекція мінімуму сумарної кривої на вісь числа корпусів. Зазвичай це 3-5 корпусів.

Рис. 15.1.До визначення опти-мального числа корпусів БВУ:

1 – вартість пари; 2 – амортизаційні витрати; 3 – сумарна вартість випарювання 1 кг води

Сушіння

Сушіння – це процесвидалення вологи із твердих пастоподібних матеріалів тепловим способом. Вологу із матеріалів взагалі можна видаляти наступними способами:

1. Механічний – віджим вологого матеріалу, відстоювання, фільтрування, центрифугування, пресування. Це порівняно дешеві способи.

2. Тепловий – цей спосіб дозволяє видаляти майже всю вологу шляхом її випарювання і відведення парів.

3. Фізико-хімічний.

Процес сушіння заключається в тому, що вологий матеріал нагрівається, волога випаровується і відводиться із системи. Таким чином, можна виділити три наступні стадії процесу сушіння:

1. Підігрів.

2. Випаровування.

3. Відведення парів.

Сушіння буває штучним (в спеціальних сушильних апаратах) і природнім (на відкритому повітрі).

По способу підведення теплоти виділяють наступні механічні методи сушіння:

1. Конвективне сушіння – коли відбувається контакт сушильного агенту з матеріалом, який висушується. Найчастіше в якості сушильного агенту використовують повітря або пічні гази. В цьому випадку установка складається з калорифера, сушильної камери і вентилятора, який відганяє відпрацьований сушильний агент.

2. Контактне сушіння – коли тепло підводиться до матеріалу через стінку, що їх розділяє.

3. Спеціальні види сушіння. Використовуються значно рідше через їх високу собівартість. Тут можна виділити такі види

   1. Радіаційне сушіння – сушіння матеріалу під впливом інфрачервоних хвиль.

   2. Діелектричне сушіння – сушіння матеріалу в полі струмів високої частоти.

   3. Сублімаційне сушіння – коли волога із твердого стану переходить в газоподібний минаючи рідку фазу.