Порядок расчета выпарного аппарата

Дано: параметры исходного раствора (, ), концентрация упаренного раствора и давление греющего пара .

1. Определяем и из уравнений материального баланса:

, .

2. Находим расход греющего пара из уравнения теплового баланса.

3. Определяем тепловую нагрузку аппарата .

4. Рассчитываем температурные потери , и .

5. Рассчитываем полезную разность температур: .

6. Рассчитываем коэффициент теплопередачи .

7. Определяем поверхность нагрева выпарного аппарата из основного уравнения теплопередачи .

8. По площади поверхности нагрева выбираем выпарной аппарат по ГОСТам или каталогам.

Многокорпусные выпарные установки (МВУ)

МВУ применяются для экономии греющего пара. В них вторичный пар из предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в следующий корпус. Таким образом, повторно используется теплота вторичных паров и за счет этого экономится греющий пар. Рассмотрим устройство трехкорпусной прямоточной МВУ (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Технологическая схема прямоточной трехкорпусной выпарной установки.

Греющий пар с котельной расходом поступает только в первый корпус. Давление в корпусах поддерживается таким образом, чтобы > > . Это необходимо, чтобы вторичный пар можно было использовать в качестве греющего в последующем корпусе (например, , ). Разность давлений между корпусами выбирается таким образом, чтобы в каждом корпусе полезная разность температур (движущая сила) имела положительное значение. То есть, чтобы температура вторичного пара, поступающего из предыдущего корпуса, была выше температуры кипения в среднем слое последующего корпуса. В прямоточной МВУ раствор перетекает из корпуса в корпус самотеком, так как > > . При этом возникает явление самоиспарения при перетекании раствора из первого во второй корпус и из второго – в третий (см. выше).

Из уравнения теплового баланса:

.

Так как коэффициент испарения , а коэффициент самоиспарения <<1, то можно принять допущение:

. (2.24)

. (2.25)

Общее количество выпаренной воды:

, (2.26)

С учетом уравнений предыдущих равенств можно записать:

(2.27)

Из уравнения (2.27) следует, что расход греющего пара в трехкорпусной выпарной установке в три раза меньше, чем в однокорпусной с такой же поверхностью нагрева.