Концентрация раствора и давление пара по ступеням МВУ

Количество раствора, переходящее из одной ступени МВУ в другую, можно определить по соотношениям:

(11).

Концентрация выпариваемого раствора на выходе из ступени, b, % мас., определяется по уравнениям:

; ;

.

и для любой ступени формула принимает следующий вид:

; (12).

Общий перепад давления в МВУ определяется как:

(13).

бар.

При предварительном расчете предполагается, что перепады давления пара по ступени будут одинаковыми, т. е.

(14).

бар.

Тогда давление вторичного пара в паровом пространстве аппаратов составит:

I-я ступень: ;

II-я ступень: ;

III-я ступень:; и так далее.

Определение полезного перепада температур на МВУ

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

(15).

где — значение температурной депрессии при атмосферном давлении, С. Табличные значения в зависимости от концентрации заданного раствора можно получить из справочников [I, 4,6,7,II, I3, I4,27,30]. При определении в выпарных аппаратах принимают концентрацию раствора на выходе из аппарата. Только для прямоточных аппаратов расчет ведут по средней концентрации раствора в аппарате:

;

— 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).

— температура кипения чистого растворителя (воды), К, при давлении вторичного пара в аппарате; определяется по давлению из [3]:

— теплота парообразования воды при давлении вторичного пара в аппарате; определяется по давлению из [3]:

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

За счет слоя кипящей жидкости в кипятильной трубке получаем дополнительное гидростатическое давление.

(17).

где — величина «кажущегося» уровня в аппарате, м.

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;

— плотность раствора в аппарате, кг/м3. Определяется по концентрации и ориентировочной температуре кипения раствора в данной ступени из [4]:

— ускорение свободного падения, =9,81 м/с2.

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

Определяется действительное давление на середине высоты слоя кипящего раствора в трубках как :

(18).

где — давление вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата, Па:

По вычисленному действительному давлению из [3,4] находят температуру насыщения. Соответственно по давлению из [3,4] также определяем температуру насыщения при отсутствии гидростатического эффекта :

Теперь гидростатическую температурную депрессию 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 35 С при работе под вакуумом.

в) Гидродинамическая температурная депрессия 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 0,51,5 С и в среднем может быть принято .

Общий температурный перепад на МВУ:

; (20).

где — температура конденсации вторичного пара последней ступени, С.

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

(21).

где — сумма физико-химических температурных депрессий во всех ступенях установки, С;

— сумма гидростатических температурных депрессий во всех ступенях установки, С;

— сумма гидродинамических температурных депрессий во всех интервалах между ступенями установки, С.