Определение полезного перепада температур на МВУ

Произведем расчет для первой ступени, данные по остальным ступеням внесем в таблицу 1.

а) Физико-химическая температурная депрессия, °С, для каждой ступени выпаривания определяется по уравнению:

(15)

где ∆₁ - значение температурной депрессии при атмосферном давлении; табличные значения ∆₁ в зависимости от концентрации заданного раствора можно получить из справочников [1,4,6,7,II,I3,I4,27,30] или из Приложения 1;

для прямоточных аппаратов расчет теплофизических свойств раствора ведут по средней концентрации рас­твора в аппарате, % масс:

при определении ∆₁ в выпарных аппаратах в качестве

определяющей принимают концентрацию раствора на выходе из аппарата;

ω - поправка на давление; на промпредприятиях выпа­ривание часто ведут под различным давлением, отлич­ным от атмосферного как в большую, так и в меньшую стороны, в таких случаях поправку на давление вы­числяют по формуле И. А. Тищенко

(16)

T - температура кипения чистого растворителя (воды), К, при давлении вторичного пара в аппарате; определя­ется по давлению P_I, P_II, P_III... из [3];

r - теплота парообразования воды при давлении вто­ричного пара в аппарате, кДж/кг; определяется по дав­лению P_I P_II,P_III,... из [3].

б) Гидростатическая температурная депрессия учитыва­ется в выпарных аппаратах с вертикальным контуром естест­венной циркуляции. Определение ее происходит в следующей последовательности.

1. Определяем дополнительное гидростатическое дав­ление, Па в кипятильной трубке за счет слоя кипящей жидко­сти

(17)

где H_k - величина "кажущегося" уровня раствора в аппа­рате, м; HK рекомендуется принимать в зависимости от свойств раствора от 0,3 до 0,8 высоты кипятильных трубок; меньшие значения принимаются для первых ступеней, большие - для последних;

ρ_р - плотность раствора в аппарате, кг/м. Определяет­ся по концентрации и ориентировочной температуре кипения раствора в данной ступени из [4]; ориентиро­вочную среднюю температуру кипения раствора в сту­пени получаем путем равного распределения общего перепада температур на МВУ на каждую ступень; g - ускорение свободного падения, g =9,81 м/с².

Гидростатический эффект ∆р вызывает повышение температуры кипения раствора, что является причиной воз­никновения гидростатической температурной депрессии ∆₂, °С.

2. Определяется действительное давление, Па, на сере­дине высоты слоя кипящего раствора в трубках

(18)

где P_BT - давление вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата, Па; определяется из п. 3.2.

По вычисленному действительному давлению Р_г из [3,4] находят температуру насыщения t_г,°С. Соответственно по давлению P_BT из [3,4] также определяем температуру на­сыщения при отсутствии гидростатического эффекта t_BT,°С.

Теперь гидростатическую температурную депрессию, °С, можно вычислить по формуле

(19)

Гидростатическая температурная депрессия увеличивается с понижением давления и для аппаратов с естественной циркуляцией находится в пределах от 0,5 в первых ступенях до 3..5 °С при работе под вакуумом.

В пленочных выпарных аппаратах гидростатическую температурную депрессию не учитывают ввиду очень низких значений кажущегося уровня.

В аппаратах с принудительной циркуляцией кипение раствора в вертикальных трубках практически отсутствует и поэтому ∆₂ для них нельзя рассчитать по формулам (17), (18) и (19). Однако, учитывая, что раствор в трубках перед вскипа­нием нагревается, следует отметить некоторое уменьшение температурного перепада, аналогичное гидростатической тем­пературной депрессии. Величину ее в ориентировочных расче­тах можно принять равной 1..2 °С независимо от давления па­ра в аппарате.

в) Гидродинамическая температурная депрессия ∆₃ возникает вследствие гидродинамических сопротивлений в паропроводах, соединяющих соседние ступени МВУ. Эти со­противления приводят к незначительному снижению давления насыщенного пара и связанному с этим снижению температу­ры насыщения, которое в каждом интервале между ступенями на практике составляет 0,5..1,5 °С и в среднем может быть принято ∆₃ = 1.

Общий температурный перепад на МВУ, °С:

(20)

где t_к - температура конденсации вторичного пара послед­ней ступени, °С.

Разность между температурой конденсации греющего пара и средней температурой кипения раствора в выпарном аппарате называется полезная разность температур. Полезная разность температур на всю МВУ будет меньше общего (рас­полагаемого) перепада на величину суммы всех температур­ных потерь, т. е.

(21)

где ∑∆^’₁- сумма физико-химических температурных депрессий во всех ступенях установки, °С;

∑∆₂- сумма гидростатических температурных депрессий во всех ступенях установки, °С;

∑∆₃- сумма гидродинамических температурных депрессий во всех интервалах между ступенями установ­ки, °С.