Определение поверхности нагрева выпарного аппарата. Многократное выпаривание. Оптимальное число корпусов. Выпаривание с тепловым насосом

.Определение поверхности теплообмена и основных размеров теплообменника

Поверхность теплообмена F=Q/(𝓀*∆tср).

Поверхность теплообмена связана с конструктивными размерами аппарата: F= ;d- диаметр труб, l– длина труб, n – количество труб.

Определение коэффициента теплопередачи

α1,α2 - Коэффициенты теплоотдачи теплоносителей, Вт/(м*град); δ - толщина стенки, м;𝝀 - теплопроводность стенки, Вт/(м град).

Выпаривание с применением теплового насоса (преимущества и недостатки).

Выпаривание с применением теплового насоса основано на возможности использования вторичного пара для испарения растворителя в том же аппарате, если температура вторичного пара будет тем или иным способом повышена до температуры греющего пара. Температуру вторичного пара можно повысить до температуры греющего пара путём сжатия его компрессором или паровым инжектором. (В 1-ом случае вторичный пар поступает из выпарного аппарата в турбокомпрессор, сжимается до давления, соответствующего температуре греющего пара, и вводится в греющую камеру выпарного аппарата. Уравнение теплового баланса: ; Н_в.п.сж(кДж/кг)-энтальпия вторичного пара после сжатия. Отсюда может быть вычислен расход греющего пара D: Как следует из этого уравнения, расход пара на выпаривание с тепловым насосом значительно меньше, чем при простом выпаривании, т.к. резкого уменьшается второе слагаемое правой части равенства. Однако наряду с этим необходимо расходовать механическую энергию на работу компрессора. Необходимость применения сложных машин (компрессоров), а так же затрат дорогой механической энергии приводит к практической нецелесообразности теплового насоса с компрессорами.) Больший практический интерес представляют насосы с паровыми инжекторами. В этих установках исходный греющий пар поступает предварительно в 2. В инжекторе каждая единица массы свежего пара инжектрирует m единиц массы вторичного пара. В результате получается рабочий греющий пар в количестве D(1+m), с рабочим давлением, меньшим, чем давление исходного пара, и большим, чем давление вторичного пара. Полученный в инжекторе пар поступает на нагревание выпарного аппарата; часть вторичного аппарата, равная W-Dm, не может быть инжектирована и поэтому в установке не используется. Тепловой баланс рассматриваемого процесса выпаривания:

Сопоставление этих равенств с уравнениями баланса простого выпаривания показывает, что в рассматриваемом процессе выпаривания с тепловым насосом расход греющего пара уменьшается в (1+m) раз. Паровой инжектор представляет собой сравнительно простое устройство, изготовленное которого не требует больших затрат металла, поэтому установки с паровыми инжекторами в принципе должны быть признаны более рациональными. Выпарные установки в химической промышленности работают обычно в невыгодных для инжекции условиях. Вследствие высокой температурной депрессии растворов давление вторичного инжектируемого пара бывает низким. С уменьшением давления инжектируемого пара уменьшается коэффициент инжекции m. С уменьшением m расход свежего греющего пара увеличивается и применение выпарных установок с паровым инжектором становится невыгодным. Указанным обстоятельством объясняется ограниченное распространение в химической промышленности выпарных установок с тепловым насосом; эти установки применяют для выпаривания растворов с малой температурной депрессией и в условиях, когда необходимо обеспечить минимальный расход греющего пара.