Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Температурный режим однокорпусного выпарного аппарата. Температурные дипрессии (потери).Стр 1 из 3Следующая ⇒
Лекция № 10. Процесс выпаривания. План: 1. Основные понятия и определения. Способы выпаривания. 2. Материальный и тепловой баланс процесса однокорпусного выпаривания. 3. Температурный режим однокорпусного выпарного аппарата. Температурные дипрессии. 4. Схемы многокорпусного выпаривания. 5. Материальный и тепловой баланс многокорпусного выпаривания. Основные понятия и определения. Способы выпаривания. Выпаривание – процесс удаления из растворов растворителя путем перевода его в парообразное состояние при температуре кипения и отвода паров из аппарата. Процесс выпаривания осуществляется в аппаратах, которые называются выпарными. Процесс выпаривания применяют в пищевой промышленности в качестве: - заключительной стадии технологических процессов при производстве сгущеного молока, уваривании джемов, концентрировании различных продуктов - промежуточной стадии технологических процессов: выпаривание молока перед сушкой, при производстве сахара и соли и др. Для осуществления процесса выпаривания к раствору подводится тепло при помощи греющего (первичного) пара по законам теплопередачи. Пар, который образуется в процессе выпаривания называют вторичным или соковым паром. Вторичный пар, который используется на другие технологические нужды называется экстрапаром. Выпарные аппараты с паровым обогревом состаят из двух основных частей: 1) кипятильника (греющей камеры) – в которой расположена поверхность теплообмена и происходит выпаривание 2) сепаратора – пространства, в котором вторичный пар отделяется от раствора. Наибольшее распространение получили выпарные аппараты, поверхность обогрева в которых выполнена: 1- из труб 2- в виде паровой рубашки. Однако, трубчатая поверхность обладает большей площадью теплообмена при тех же размерах аппарата, а также более равномерным распределением поля темпратур в выпариваемом растворе. Различают следующие три способа выпаривания: - под вакуумом - при атмосферном давлении - при избыточном давлении Движущей силой процесса выпаривания является – полезная разность температур. (1) Более предпочтительным является выпаривание под вакуумом, это связано с тем, что: - снижается температура кипения растворителя , и соответственно увеличивается полезная разность температур - возможно использовать для обогрева пар более низких параметров, в том числе и вторичный Недостатком выпаривания под вакуумом является необходимость применения дополнительного оборудования для создания вакуума, что увеличивает эксплуатационные затраты. Выпарные аппараты подразделяют на три группы: -однокорпусные -многокорпусные -однокорпусные с тепловым насосом (в данных аппаратах вторичный пар сжимается до давления греющего и используется для обогрева того же аппарата, в котором он образуется). 2. Материальный и тепловой баланс процесса однокорпусного выпаривания. Материальный баланс Запишем материальный баланс процесса выпаривания по всему веществу , кг/ч (1) Запишем баланс по сухому веществу (2) Тогда расход концентрированного раствора равен (3) А количество вторичного пара (4) Тепловой баланс Q – расход теплоты на выпаривание, Вт (1) (2) если пар был насыщенный Х=1, в уравнении считаем, что после получения конденсат дольше не охлаждался. (3) (4) Тогда подставив (4) и (2) в (1) и выразив Q получаем: (5)-тепловой баланс однокорпусного выпаривания. где -теплота потраченная на нагрев начального раствора до температуры кипения -теплота потраченная на испарение воды в пар. -потери теплоты в окружающую среду через наружные стенки аппарата. Если начальная температура раствора выше чем температура кипения , то происходит процесс самовыпаривания и тогда не требуется дополнительного подвода теплоты, уравнение балансса примет вид (6) данная ситуация возникает если уже нагретый раствор подается в емкость находящуюся под вакуумом. Величину тепловых потерь можно учесть как (7) Определим из ур. (5) необходимый расход пара , кг/с (8) Эффективность процесса выпаривания оценивают следующим показателем (9) Теплоемкость растворов можно определить по формуле (10) где -теплоемкость компонента Дж/кг К -массовая доля компонента Температурный режим однокорпусного выпарного аппарата. Температурные дипрессии (потери).
Расход теплоты на выпаривание определяется как (1) Откудаплощадь поверхности теплообмена , м2 (2) Обычно в однокорпусных выпарных установках известны давления первичного греющего и вторичного паров, а следовательно, определены и их температуры. Разность между температурами греющего пара и вторичного пара на выходе из установки (в конденсаторе) называют общей разностью температур выпарного аппарата: (3) Общая разность температур связана с полезной разностью температур соотношением: (4) Суммарные температурные потери (диссперсии) состоят: (5) где - гидравлическая температурная дисперсия, С - концентрационная температурная дисперсия, С - гидростатическая температурная дисперсия, С Гидравлическая температурная дисперсия связана с уменьшением температуры вторичного пара при прохождении участка трубопровода от сепаратора выпарного аппарата до барометрического конденсатора, из-за гидравлических патель давления в трубопроводе, т.е. (6) Потери давления на данном участке трубопровода находятся по ур: , Н/м2 (7) Концентрационная температурная дисперсия связана с повышением температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения растворителя (жидкости) при томже давлении. (8) Гидростатическая дисперсия характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления гидростатического столба жидкости. Она проявляется только в аппаратах с кипятильными трубками. В этом случае за темпаратуру кипения раствора принимают температуру в средней части кипятильных труб. (9) Давление в среднем слое вырариваемого расствора определяется по формуле (10)
|