Выпарные установки
Общие понятия.
Выпариванием называют термический процесс кипения раствора с выделением паров растворителя в практически чистом виде (унос жидкости не учитывается). В процессе выпаривания растворенное нелетучее в-во остается в растворе в концентрированном виде. Получаемые пары растворителя удаляются либо в атмосферу, либо в специальное конденсирующие устройства. Впервые процесс выпаривания был применен в производстве сахара в 19 веке.
“Упаривание” (выпаривание) растворов применяется в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности. В зависимости от технологических требований мы можем использовать как упаренный раствор, так и полученные пары раств-ля. Обычно выпаривают водные растворы кислот, щелочей, различных технологических и пищевых продуктов. В р-ре содержится некоторая масса сухого в-ва Gcух и некоторая масса влаги. Для характеристики р-ра вводят понятие концентрации р-ра b
b-концентрация р-ра
W-масса воды (раств-ля)
В процессе выпаривания растворов происходит снижение конц-ии раств-ля в р-ре.
Δb=bкон-bнач
При кипении растворов и конденсации греющего пара
Δt=tП+tР
При кипении р-ров располагаемый теплоперепад снижается вследствие так называемой физико-химической температурной депрессии р-ра.
Сущность физических депрессий заключается в том, что при кипении р-ров в выпарном аппарате температура выделяющихся паров растворителя всегда меньше темпер-ры кипения раствора.
Температурная депрессия растет с повышением конц-ии р-ров и различна для различных растворов.
Значения темпер-х депрессий приводятся в справочниках при нормальном атмосферном P. Чтобы перейти к любому другому P сущ-т формулы Кищенко:
чтобы найти P растворителя, использ-т закон Бабо:
,
где Pp-давление насыщенного р-ра
Pнас-давление насыщ-го раств-ля
Данное отношение приводится в справочных таблицах для раствора.
Исходя из свойств раств-в в определенном количестве растворителя нельзя растворить бесконечное кол-во сухого в-ва. Р-р, содержащий при заданных условиях предельное кол-во сухого в-ва, называется насыщенным раствором. Кол-во растворенного в-ва к определенному кол-ву растворителя называется растворимостью данного в-ва.
Растворимость зависит от температуры и P. Повышение конц-ии р-ра свыше определенных условий по предельной растворимости может привести к выпадению кристаллов в-ва из раствора. Для выпарных установок данный процесс является нежелательным, т.к. нарушает условия работы (загрязняется поверхность ТО-на, ухудшаются условия перекачки раствора). Теплофизические свойства р-ров существенным образом зависят от их концентрации.
,
кг/м3
где
-плотность
сухого в-ва
-плотность
растворителя
b-концентрация раствора в долях
удельная теплоемкость р-ра:
,
теплопроводность р-ра(ф-ла Риделя):
Данная формула определяет теплопроводность для водных растворов солей, кислот и т.д. при t=20 0C.
-опытный
коэфф-т, определяющий каждый ион смеси
-концентрация
данного иона
Формула перехода к любой другой темп-ре раствора:
