Полезная разность температур и ее потери
В выпарном аппарате тепло от греющего пара передается к кипящему раствору только при условии, если температура греющего пара t г.п. выше температуры кипения раствора t к.р.
Δ t п = t г.п. — t к.р.
В выпарном аппарате полезная разность температур составляет 5-10 градусов.
Разность температур между греющим и вторичным паром, поступающим в конденсатор называется общей разностью
Δ t общ. = t г.п. — t вт. п.
Полезная разность температур всегда меньше Δ t общ. на величину потерь Σ Δ, которые имеются при выпаривании
Δ t п = Δ t общ. — Σ Δ или Δ t п = t г.п. — t вт. п. — Σ Δ
таким образом t к.р. = t вт. п. + Σ
Температурные потери при выпаривании растворов вызываются несколькими причинами:
1. Физико-химической депрессией Δ ф-х
Температура вторичного пара ниже температуры кипения раствора на величину Δ ф-х
Δ ф-х = t к.р. — t вт. п.
С увеличением концентрации Δ ф-х увеличивается.
Для однокорпусной установки Δ ф-х = 1,5 0С
Если 3-х корпусная установка:
II корп. Δ ф-х ≈ 3 0С
III корп. Δ ф-х ≈ 10 0С
2. Верхние и нижние слои раствора в выпарном аппарате испытывают неодинаковое давление. Следовательно температура кипения в нижних слоях выше, чем в верхних из-за добавочного давления столба раствора.
Разницу температур кипения жидкости в верхнем и среднем слоях называют гидростатической депрессией Δ г.с. , она представляет второй вид температурных потерь при выпаривании
Δ t п = t г.п. — t к.р. — Δ г.с.
Температура кипения раствора возрастает за счет гидростатической депрессии в однокорпусном выпарном аппарате ≈ 1,6 град.
Если 3 аппарата:
II корп. на 1,8 град
III корп. на 4,8 град
Гидростатическую депрессию стремятся свести к минимуму.
(Применяют пленочные аппараты – раствор кипит в тонкой пленке и нет столба жидкости).
3. Снижение температуры вторичного пара, вызываемое гидравлическим сопротивлением трубопроводов, называется гидравлической депрессией Δ г.
Если вторичный пар используется в качестве экстра-пара, т.е. он выполняет роль греющего пара в теплообменном аппарате, то понижение его температуры вследствие гидравлической депрессии приведет к уменьшению средней разности температур теплоносителей в теплообменнике и к снижению в нем эффективности теплопередачи.
Когда вторичный пар идет в качестве греющего на нагревание раствора в другом корпусе, то за счет гидравлической депрессии разность температур во втором корпусе уменьшается:
Δ t″ п = t″ г.п. — t″ к.р.
где t″ г.п. < t вт. п.
t″ г.п. = t′ вт. п. — Δ г.
| где: | Δ t″ п | – полезная разность температур во II корпусе; |
| t″ г.п. | – температура пара, обогревающего II корпус; | |
| t′ вт. п. | – температура вторичного пара, образующегося в I корпусе. |
Σ Δ = Δ ф-х + Δ г.с. + Δ г.
Температурные потери Σ Δ повышают температуру кипения раствора t к.р. и уменьшают тем самым полезную разность температур Δ t п , что, в свою очередь, приводит к увеличению поверхности нагрева выпарного аппарата. Это экономически невыгодно. Температурные потери Σ Δ нужно уменьшить.
3.6.6. МНОГОКОРПУСНАЯ ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА
Многокорпусная выпарная установка состоит из нескольких однокорпусных выпарных аппаратов, соединенных последовательно как по сгущаемому продукту, так и по греющему пару. Для обогрев каждого последующего корпуса используется вторичный пар предыдущего. Теплообмен обеспечивается за счет разности температур греющего пара и кипящего продукта. Эта разность температур создается благодаря снижению давления в каждом последующем корпусе по сравнению с предыдущим, что также способствует самотечному переходу сгущенного продукта из одного корпуса в другой. При переходе из предыдущего корпуса в последующий, т.е. в пространстве с более низким давлением и температурой, раствор, имея более высокую температуру начинает самоиспаряться, и из него удаляется некоторая часть воды в виде пара. Таким образом, процесс самоиспарения уменьшает расход пара на выпаривание.
Вторичный пар последнего корпуса не пригоден для использования в теплообменниках (низкие параметры), поэтому его направляют в барометрический конденсатор. Здесь в результате непосредственного контакта воды с паром он конденсируется и создается вакуум, который обеспечивает необходимый режим работы примыкающих к конденсатору корпусов, работающих под вакуумом.
В многокорпусной установке головные аппараты работают под давлением, а хвостовые под разряжением, благодаря многократному использованию тепла снижается удельный расход пара.
Но с увеличением числа корпусов возрастают температурные потери, уменьшается полезная разность температур, а также создаются условия ухудшающие качество таких чувствительных к продолжительному тепловому воздействию продуктов как молоко, фруктовые и томатные соки.
Поэтому предельным должно быть такое количество корпусов, за время пребывания в которых при данном режиме сохраняются высокие качества пищевых продуктов и обеспечивается полезная разность температур между корпусами не менее 6-7 0С.
Оптимальное число корпусов в выпарной установке определяют на основании экономических расчетов и технологических требований. Для этого используют следующий график.
Кривая СД характеризует затраты на греющий пар, с увеличением числа корпусов эти затраты уменьшаются. АВ – затраты на установку, ее обслуживание и ремонт. С – общие расходы на выпаривание. Минимум этой кривой (точка 0) соответствует оптимальному числу корпусов.
Схема трехкорпусной вакуумной выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора, приведена на рисунке 3.13.
Рис. 3.13 – Схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки
В каждый из корпусов трехкорпусной выпарной установки рабочие тела подаются так же, как в однокорпусном аппарате. Сгущенный раствор из первого корпуса подается вместо свежего раствора во второй корпус, а из второго — в третий. После третьего корпуса он отводится как готовый продукт. Вторичный пар после первого корпуса (поток W 1) частично отбирается на общезаводские нужды (он называется экстрапаром Е1), а частично направляется во второй корпус в качестве греющего пара (поток D 2). Аналогично вторичный пар из второго корпуса (поток W 2) разделяется на экстрапар второго корпуса (поток E 2), а частично направляется в третий корпус в качестве греющего пара (поток D 3). После третьего корпуса вторичный пар (поток W 3) направляется полностью на заводские нужды или в конденсатор, конденсат из которого идет на слив. В установку может поступать также «ретурный» пар, т. е. отработавший пар или пар промежуточного отбора паровых турбин. Отходящие из установки потоки греющего пара или экстрапара (потоки Е1 и Е2) отводятся из нее.
В связи с тем что второй и все последующие корпуса многокорпусной выпарной установки обогреваются вторичным паром предыдущих корпусов, их теплоснабжение является бесплатным для цеха выпарных аппаратов. Цеху котельной или поставщикам ретурного пара оплачивается только теплоснабжение первого корпуса. Именно это и служит причиной широкого распространения многокорпусных выпарных аппаратов.
В каждом из корпусов многокорпусной установки подогрев раствора обеспечивается за счет разности температур греющего пара и кипящей жидкости. Эта разность температур создается в результате уменьшения давления над кипящей жидкостью в последующих корпусах по отношению к предыдущим.
Сгущаемый раствор перетекает из предыдущего корпуса в последующий благодаря разности давлений в них. При его переходе в последующий корпус происходит «самоиспарение» — частичное выкипание воды за счет избыточной теплоты, появляющейся в продукте при уменьшении давления. Более концентрированные растворы при этом находятся при более низких температурах, что предотвращает их термическое разложение.
Возможна обратная схема подачи раствора — вначале в последний корпус, а потом насосами — во второй и первый. В этой схеме подачи самоиспарение раствора в корпусах отсутствует. Ее преимущество — уменьшение вязкости загустевшего раствора при повышении его температуры. Это улучшает циркуляцию и теплообмен в аппарате.
Осуществляется также параллельное питание корпусов свежим раствором, что выгодно при испарении небольшого количества воды. По греющему пару и в этом случае сохраняется последовательное соединение.
Если допустимая температура греющего пара уже в головном корпусе не может быть высокой, располагаемого температурного перепада острого пара оказывается недостаточно для питания установки по приведенной схеме. При этом для его подачи применяют тепловые насосы в виде паровых эжекторов, в которых небольшой струей острого пара эжектируют (увлекают) вторичный пар и направляют его на обогрев того же или другого корпуса.
3.6.7. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК
МАТЕРИАЛЬНЫЕ БАЛАНСЫ
Общее количество воды, выпариваемой на установке, определяют из материального баланса сухих веществ аналогично балансу для однокорпусной выпарки:
откуда
| где: | G | – количество раствора, поступающего на установку, кг/с; |
| G-W | – количество сгущенного раствора, уходящего из последнего корпуса, кг/с; | |
| Bн, Bкп | – концентрация сухих веществ в исходном растворе, поступающем в первый корпус, и в продукте, выходящем из последнего корпуса. |
Общее количество выпаренной воды равно сумме количеств воды, выпаренной в отдельных корпусах
W = W1 + W2 + W3 + …+ W n
| где: | W1, W2, W3, W n | – количество воды, выпаренной в I, II, III и в последнем корпусе установки, кг/с. |
Составляют материальные балансы сухих веществ для установок. Если для однокорпусной установки материальный баланс запишется в виде:
то для 2-х корпусной установки будет:
Тогда для выпарной установки, состоящей из n корпусов, справедлив баланс сухих веществ:
а конечные концентрации (в мас. %) раствора, уходящего из соответствующих корпусов, составит:
ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ
Методы Тищенко, но более простой метод Классена в этом расчете принимают следующие допущения:
1) эффект самоиспарения компенсируется тепловыми потерями;
2) одним килограммом греющего пара выпаривается в любом корпусе 1 кг воды (αn =1), т.е. образуется 1 кг вторичного пара, что близко к действительности.
Для 2-х и 3-х корпусных установок этот метод дает удовлетворительные результаты.
Погрешность в определении W n и D n возрастает с увеличением числа корпусов. Наибольшая ошибка для последнего корпуса, имеющего наименьшее Wn. Это от того, что в последнем корпусе наибольший эффект самоиспарения и наименьшие тепловые потери, поэтому фактически выпарное количество воды больше расчетного.
Рис. 3.14 – К составлению теплового баланса
По корпусам заданы отборы экстра-пара Е1, Е2, Е3, Еn, и количество воды W, выпаренной во всей установке.
Обозначив количество воды, выпаренной в I корпусе W1 = х, находим количество воды, выпаренной в корпусах
| в корпусе I | W1 = D1 = х; |
| в корпусе II | W2 = D2 = D1 – Е1 = х – Е1; |
| в корпусе III | W3 = D3 = D2 – Е2 = х – Е1 – Е2. |
Для n корпуса
Сложив эти уравнения получим:
W = W1 + W2 + W3 + …+ W n = nx – (n-1) · E1 — (n-2) · E2 — … — E n -1
Из последнего уравнения расход греющего пара, поступающего в I корпус, или количество выпариваемой в нем воды х (в кг/с)
находим количество воды W n (кг/с), выпаренной в любой корпусе выпарки
Например, для V корпуса количество выпаренной воды
Решая уравнение относительно W, получают выражение, связывающее общее количество выпаренной воды с заданными параметрами и количеством воды, выпаренной в последнем корпусе
Анализируя полученные уравнения можно сделать следующие выводы:
1) Производительность выпарной установки зависит от величины пароотбора и возрастает при его увеличении. Влияние пароотбора на производительность увеличивается по мере удаления от головного корпуса.
2) При увеличении пароотбора возрастает расход греющего пара на I корпус; при неизменной производительности большее влияние на расход пара оказывает изменение пароотбора из головных корпусов.
3) При вычислении по уравнению количество воды, выпариваемой в последнем корпусе можно получить отрицательное значение: Это значит, что принятый пароотбор нужно изменить, уменьшить его из хвостовых корпусов и увеличить из головных.
4) Экономически выгоднее повышать из хвостовых корпусов, так как это в большей степени повышает производительность установки или уменьшает расход греющего пара. Однако вторичный пар из хвостовых корпусов имеет более низкую температуру. Поэтому для обогрева других теплообменников экстра-пар отбирает из головных корпусов, вторичный пар которых имеет более высокую температуру.
5) При выпаривании без пароотбора выпаренная вода равномерно распределяется по корпусам установки, т.е. . При отсутствии пароотбора расход греющего пара на выпарку меньше, чем при пароотборе. Однако, при пароотборе экономичность всей установки повышается.
Источник
Движущая сила процесса выпаривания – разность температур между температурой кипения раствора в аппарате и температурой греющего пара.
Температурные потери и температура кипения растворов. В выпарном аппарате возникают температурные потери, снижающие разность температур между греющим паром и выпариваемым раствором. Они складываются из температурной депрессии ∆’, гидростатической депрессии ∆» и гидравлической депрессии ∆»’.
Температурная депрессия ∆’ равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении.
Значение ∆’ зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения ∆’, полученные опытным путем, приводятся в справочной и специальной литературе. Если экспериментальные данные о величинах ∆’ для данного раствора отсутствуют, то значения температурной депрессии могут быть приближенно вычислены различными способами, причем должна быть известна либо одна температура кипения данного ра-ра при некотором давлении (по правилу Бабо), либо две темп-ры кипения ра-ра при двух произвольно взятых давлениях (по правилу Дюринга или уравнению Киреева)
Опытные значения температурной депрессии обычно приводятся при атмосферном давлении. Величину ∆’ при любом давлении можно получить, пользуясь уравнением И. А. Тищенко:
где — температурная депрессия при атмосферном давлении, °С; Т, r—-температура кипения чистого растворителя (в ⁰К) и его теплота испарения (в кдж/кг) при данном давлении. Данное уравнение применимо только к разбавленным растворам.
Депрессия ∆» обусловлена тем, что некоторая часть высоты кипятильных труб выпарного аппарата заполнена жидкостью, над котором находится паро-жидкостная эмульсия; содержание пара в ней резко возрастает по направлению к верхней кромке труб.
Назовем условно все содержимое кипятильных труб жидкостью. Вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах тем-ра кипения нижерасположенных слоев жидкости в них будет больше, чем тем-ра кипения вышерасположенных. Повышение тем-ры кипения ра-ра, связанное с указанным гидростатическим эффектом, наз-ся гидростатической депрессией.
Гидростатическая депрессия наиболее существенна при работе аппарата под вакуумом.
Значение гидростатической депрессии не может быть точно рассчитано ввиду того, что жидкость в трубах находится в движении, причем ∆» зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности пар-жидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб.
В первом приближении расчет ∆» возможен на основе определения тем-ры кипения в среднем поперечном сечении кипятильной трубы. Для этого находят давление р в данном сечении, равное сумме давлений вторичного пара pвт.п. и гидростатического давления Δpср столба жидкости на середине высоты Н трубы:
где -средняя плотность жидкости, заполняющей трубку.
Допуская, что величина равна половине плотности чистого раствора (без присутствия пузырьков пара), т. е. , получают
По давлению с помощью таблиц насыщенного водяного пара находят тем-ру воды tв, соответствующую данному давлению. Разность между тем-рой tв и тем-рой вторичного пара T’ определяет гидростатическую депрессию.
В связи с неточностью такого расчета, которым не учитывается движение (циркуляция) раствора, значения обычно принимают по практическим данным.
Для вертикальных аппаратов с циркуляцией выпариваемого раствора м. б. принята в пределах 1-3 °С.
Гидравлическая депрессия обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые должен преодолеть вторичный пар при его движении главным образом через сепарационные устройства и паропроводы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к некоторому снижению его тем-ры насыщения.
Повышение тем-ры кипения ра-ра, обусловленное гидравлической депрессией, обычно колеблется в пределах О,5-1,5 °С. В среднем величина для единичного аппарата может быть принята равной 1°С. При расчете многокорпусных установок гидравлическую депрессию учитывают, принимая во внимание снижение давления вторичного пара только в паропроводах между корпусами.
Тем-ра кипения раствора с учетом температурных потерь, обусловленных температурной и гидростатической депрессиями, составляет
Где Т’ -температура вторичного пара.
Полезная разность тем-тур в выпарном аппарате представляет собой разность тем-ры конденсации Т ⁰C греющего пара и тем-ры кипения ⁰С выпариваемого раствора:
В аппаратах с циркуляцией раствора, обеспечивающих его достаточно полное перемешивание, является величиной постоянной.
В выпарных аппаратах с циркуляцией концентрация всего обращающегося в аппарате раствора близка к конечной, поэтому расчетное значение принимают по конечной концентрации раствора.
Источник
В табл. У.4 приведены результаты определения оптимального числа корпусов по условиям предыдущего примера расчета трехкорпусной выпарной установки для упаривания раствора КОН в аппаратах с естественной циркуляцией и кипением раствора в трубках. Расчет выполнен на ЭВМ НАИРИ 3—1. Предельно допустимым считалось число корпусов, при котором наименьшая полезная разность температур (в первом корпусе) становилась меньше 5 °С. [c.95]
Из изложенного следует, что полезная разность температур в выпарной установке может быть определена как [c.190]
Потери общей разности температур 9 многокорпусной выпарной установке определяются суммой потерь по корпусам. Действительно (рис. 8-10),в однокорпусной выпарной установке полезная разность температур определяется как общая, за вычетом гидравлических [c.195]
В многокорпусной выпарной установке сумма температурных напоров для всех корпусов равна так называемой общей полезной разности температур, т. е. разности температуры греющего пара, поступающего в первый корпус Т ), и температуры насыщения вторичного пара из последнего корпуса (0 ) за вычетом суммы температурных потерь по корпусам (ЕА) [c.493]
Как указывалось выше, общая полезная разность температур распределяется по отдельным корпусам в соответствии с поверхностями и коэффициентами теплопередачи в этих корпусах. При расчете многокорпусной выпарной установки 0 ол. целесообразно распределить по корпусам так, чтобы поверхности всех корпусов были одинаковыми, что упрощает и удешевляет [c.493]
На практике число корпусов обычно не превышает 5, что объясняется необходимостью получения полезной разности температур в каждом корпусе не меньше 7—8° С. Если располагаемую полезную разность температур распределить на большее число корпусов, то эффективность работы каждого аппарата снизится и суммарная поверхность нагрева увеличится. Это вызовет увеличение затрат на сооружение выпарной установки, которые могут не окупиться за счет экономии пара при увеличении кратности выпаривания. В установке, работающей под разрежением, число корпусов обычно не превышает 5, а в установке под давлением — 3. [c.211]
Рассчитаем, каким образом должна быть распределена полезная разность температур между корпусами для выпарной установки с одинаковыми поверхностями нагрева во всех корпусах. [c.238]
Таким образом, поверхность нагрева всей выпарной установки при данных тепловых нагрузках корпусов будет также зависеть от распределения общей полезной разности температур между корпусами. В основе наиболее часто применяемых способов распределения лежат [c.360]
Кроме рассмотренных способов общую полезную разность температур можно распределить, исходя из температур вторичного пара в корпусах. Обычно этими температурами задаются, и по известным температурам пара Ti, греющего первый корпус, и вторичного пара Г онд. удаляющегося из последнего корпуса в конденсатор, находят, с учетом температурных потерь по корпусам, температуры кипения раствора в корпусах. Такой способ обычно используют при предварительном расчете многокорпусных аппаратов (см. ниже). Его применение возможно также в тех случаях, когда температурный режим работы выпарной установки при равенстве поверхностей нагрева корпусов оказывается технически неприемлемым. [c.362]
Однако основной причиной, определяющей предел числа корпусов выпарной установки, является возрастание температурных потерь с увеличением числа корпусов. Для осуществления теплопередачи необходимо обеспечить в каждом корпусе некоторую полезную разность температур, т. е. разность температур между греющим паром и кипящим раствором, равную обычно не менее 5—7 С для аппаратов с естественной циркуляцией и не менее 3 С для аппаратов с принудительной циркуляцией. [c.362]
Технологический (тепловой) расчет многокорпусного выпарного аппарата при его проектировании сводится к определению поверхности нагрева корпусов при заданных условиях работы выпарной установки. По сравнению с однокорпусным аппаратом особенность расчета состоит в том, что общую полезную разность температур необходимо рационально распределить по корпусам и найти количество выпариваемой воды ь расход греющего пара для каждого корпуса. [c.377]
По формуле (IX,27) определяют общую полезную разность температур 2 А/ ол выпарной установки и распределяют ее по корпусам. В предварительном расчете принимают тепловые нагрузки Q,, Q ,. . ., Q равными для всех корпусов и задаются ориентировочно отношениями коэффициентов теплопередачи по корпусам /[c.380]
Практически при распределении полезной разности температур по корпусам многокорпусной выпарной установки принимают одно из следующих трех условий [c.425]
Распределение полезной разности температур по корпусам, из условия минимальной суммарной поверхности нагрева выпарной установки. Рассмотрим двухкорпусную выпарную установку. Поверхность нагрева [c.425]
Распределение полезных разностей температур по корпусам из условия минимальной суммарной поверхности нагрева имеет тот недостаток, что при этом отдельные корпуса выпарной установки получают разных размеров, что неудобно для сооружения и эксплуатации установки. [c.428]
В данном случае для двухкорпусной выпарной установки полезная разность температур будет равна [c.429]
Соответственно полезная разность температур для любого корпуса многокорпусной выпарной установки при условии равенства поверхностей нагрева во всех корпусах [c.429]
Рассмотрим еще один метод распределения полезных разностей температур, применимый в тех случаях, когда заданы температуры вторичного пара по корпусам выпарной установки. [c.429]
Выпаривание под вакуумом имеет ряд преимуществ по сравнению с атмосферной выпаркой снижается температура кипения раствора, что дает возможность использовать этот способ для выпаривания растворов термически нестойких веществ повышается полезная разность температур, что ведет к снижению требуемой поверхности теплопередачи выпарного аппарата несколько снижаются потери теплоты в окружающую среду (так как снижается температура стенки аппарата) появляется возможность использования теплоносителя низкого потенциала. К недостаткам выпаривания под вакуумом относятся удорожание установки (так как требуется дополнительное оборудование — конденсатор, вакуум-насос и др.), а также несколько больший расход греющего пара на 1 кг выпариваемой жидкости (вследствие снижения давления над раствором происходит увеличение теплоты испарения растворителя). [c.361]
Предельное и оптимальное число корпусов многокорпусной установки. Расход теплоты уменьшается с увеличением числа корпусов. Отсюда, казалось бы, правомерен вывод о целесообразности существенного увеличения числа корпусов. Однако на практике в многокорпусных выпарных установках число корпусов ограничено и обычно не превышает десяти (чаще 3-5). Это объясняется тем, что с увеличением числа корпусов повышаются температурные потери и поэтому снижается общая движущая сила процесса — полезная разность температур установки. Графическая иллюстрация такой ситуации представлена на рис. 14-4. [c.370]
Величину п часто называют коэффициентом инжекции. По физическому смыслу он представляет собой отношение расходов вторичного и рабочего паров, т.е. 0 /0 . В реальных условиях работы выпарных установок коэффициент инжекции составляет 0,2-0,5. Таким образом, расход рабочего греющего пара в выпарном аппарате с пароструйным инжектором обратно пропорционален коэффициенту инжекции. Наибольшие коэффициенты инжекции характерны для невысоких степеней сжатия. Такие условия обеспечиваются нри выпаривании растворов, имеющих сравнительно небольшую температурную депрессию (не более 10-15°С) и невысокую полезную разность температур. Расчеты показывают, что при использовании высокопроизводительных турбокомпрессоров выпарные аппараты с тепловым насосом могут выдержать конкуренцию с многокорпусными выпарными установками. [c.374]
Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией. Более высокие кратности циркуляции, соответствующие скоростям движения парожидкостной смеси более 2-2,5 м/с, достигаются в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией (рис. 14-9). Повышение кратности циркуляции обеспечивается установкой в циркуляционной трубе осевых насосов 5, обладающих высокой производительностью. В связи с более высокими скоростями движения жидкости в этих аппаратах достаточно высоки коэффициенты теплопередачи -более 2000 Вт/(м К), поэтому такие аппараты могут эффективно работать при меньших полезных разностях температур (равных 3-5 °С). В аппаратах с принудительной циркуляцией можно с успехом концентрировать высоковязкие или кристаллизующиеся растворы. [c.376]
Покажите распределение общей полезной разности температур многокорпусной выпарной установки по корпусам. Выведите уравнение (14.29). [c.380]
Доля полезной разности температур, приходящаяся на один корпус, как и величина Qn, зависит от числа корпусов N. Значение Qn определяется по формуле (IV. 144), Значение Кп зависит от физических свойств раствора и конструкции выпарного аппарата, а Рп — ОТ его размера. Чаще всего, чтобы обеспечить взаимозаменяемость, все аппараты в установке делаются одинаковыми. Тогда в соответствии с (IV. 145) [c.391]
При эксплуатации выпарных установок чрезвычайно важно поддерживать заданное давление греющего пара, следить за исправностью конденсатоотводчиков, а также поддерживать заданный вакуум в конденсаторе. Все это обеспечит поддержание заданной полезной разности температур, а следовательно, и заданной производительности установки. [c.148]
Оптимальное число корпусов. При выборе числа корпусов, как было показано, руководствуются необходимостью создания в каждом корпусе достаточной полезной разности температур. Кроме того, проводят экономический подсчет стоимости выпаривания и затрат на амортизацию оборудования при различном числе корпусов. По таким расчетам составляют графики и определяют оптимальное число корпусов многокорпусной выпарной установки. [c.148]
Полезная разность температур — разность между температурой греющего пара и температурой кипения раствора в выпарных установках — определяется по общей разности температур и температурным потерям. Общей разностью температур в выпарных установках называют разность между высшей и низшей температурой паров, т. е. разность между температурой греющего пара и температурой вторичного пара при входе в конденсатор [c.173]
Потери общей разности температур в многокорпусной выпарной установке определяются суммой потерь по корпусам. Действительно (рис. 8.10), в однокорпусной выпарной установке полезная разность температур определяется как общая, за вычетом гидравлических потерь, потерь за счет температурной депрессии и потерь за счет гидростатического эффекта в одном аппарате. В трехкорпусной выпарной установке сумма потерь складывается из гидравлических потерь в трех аппаратах, потерь за счет депрессии в трех аппаратах и потерь за счет гидростатического эффекта в трех аппаратах. [c.180]
Распределение полезной разности температур по корпусам, обеспечивающее минимальную суммарную поверхность нагрева всех корпусов. Суммарная поверхность нагрева двухкорпусной выпарной установки может быть выражена как [c.181]
Для многокорпусной выпарной установки распределение полезной разности температур по корпусам, обеспечивающее минимальную суммарную поверхность нагрева всех корпусов, находят аналогично тому, как это выполнено для двухкорпусной выпарной установки в результате получают [c.182]
Однако увеличение числа корпусов ограничено потерями полезной разности температур. Потери общей разности температур возрастают с увеличением числа корпусов. Очевидно, что многокорпусная выпарная установка может работать только при соблюдении неравенства [c.183]
При расчете величины поверхности теплопередачи греюш ей камеры ВА по уравнению (4.7) полезная разность температур = г.п кип может быть выражена через так называемую общую разность температур А овщ = г. п б. к> представляющую собой максимально возможную разность температур в выпарной установке. [c.318]
Для много1 орпусной выпарной установки общая полезная разность температур равна разности между температурой свежего пара, греющего первый корпус, и температурой Гко д насыщения пара в конденсаторе за вычетом суммы температурных потерь 2А во всех корпусах установки (с учетом А»), т. е. [c.359]
При распределении общей полезной разности температур по этому принципу получают неодинаковые поверхности нагрева корпусов, что удорожает изготовление и эксплуатацию выпарной установки. Распределение 2 А пол на основе равенства поверхностей нагрева корпусов, как правило, более экономично и поэтому особенно распространено. Распределение 2 А пол по минимуму суммарной поверхности нагрева может оказаться целесообразным лишь в отдельных случаях, найример при необходимости изготавливать выпарные аппараты из дефицитных, дорогостоящих коррозионностойких материалов. [c.362]
Чем больше число корпусов установки, тем меньшая полезная разность температур приходится на каждый корпус и, следовательно, тем больше, при одной и той же произврдительности, общая поверхность нагрева выпарной установки. Приближенно, общая поверхность нагрева выпарной установки увеличивается пропорционально числу ее корпусов. Практически вследствие температурных потерь, возрастающих с увеличением числа корпусов, возрастание общей поверхности нагрева установки является еще ббльшим. Таким образом, в многокорпусных установках экономия греющего пара связана с увеличением общей поверхности нагрева установки. [c.363]
Распределение полезной разности температур по корпусам, исходя из заданной (ечперагуры вторичного пара. В этом случае распределение полезной разности температур по корпусам сводится к арифметическим подсчетам. Допустим, что имеем трехкорпусную выпарную установку и, кроме обычных величин, заданы [c.429]
Как отмечалось выше, при работе под вакуумом понижается температура кипения выпариваемого раствора, увеличивается полезная разность температур и, следовательно, повышается интенсивность выпаривания, Поэтому весьма важно поддерживать в конденсаторе выпарной установки максимально достижимый в данных условиях вакуум. Даже незначительное понижение давления в конденсаторе выпарной установки может привести к существенному увеличению ее производг.тельности. Увеличение давления греющего иара, поступающего в первый корпус, также способствует увеличению производительности выпарной установки. [c.435]
С увеличение.м п наиболее существенно возрастает стоимость самих корпусов Ц вследствие роста температурных потерь во всей установке и непропорционального уменьшения полезной разности температур, приходящейся на один корпус. Растут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и всно.могательное оборудование, а также затраты на доставку и монтаж оборудования. Эти затраты принято определять в долях стоимости основного оборудования. Для многокорпусной выпарной установки их можио приблил[c.180]
Для упрощения принято, что для всех вариантов установок (от одно- до трехкорпусной-области 1-П1 на рис. 14-4) общая разность температур А овщ установки и температурные депрессии в каждом корпусе одинаковы. Поскольку А общ снижается с увеличением числа корпусов, то нри одной и той же производительности общая поверхность теплопередачи будет возрастать. С увеличением числа корпусов движущая сила процесса при А/ ащ = onst в каждом корпусе At снижается, но для обеспечения достаточно интенсивного процесса кипения величина At не должна быть ниже 5-7 °С (для аппаратов с естественной циркуляцией раствора). В противном случае кипение будет вялым, неинтенсивным, с низким значением коэффициента теплоотдачи Oj (см. разд. 11.8). Поэтому при расчете выпарных установок необходимо, чтобы значение полезной разности температур для каждого корпуса не было меньше минимального Ai . [c.370]
Таким образом, полезная разность температур — движущая сила процесса, которая может быть ионоль.адвана в выпарной установке, выражается [c.147]
Основные процессы и аппараты Изд10 (2004) — [
c.351
,
c.359
]
Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8 (1971) — [
c.370
,
c.378
]
Источник