Общие положения курса (1093609), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Конденсация.

Широкое распространение в хим технике имеют процессы конденсации (ожижения) паров различных веществ путем отвода от них тепла.

Виды конденсации:

1. поверхностная (просто конденсация), при которой конденсирующиеся пары и охлаждающий агент разделены стенкой и конденсация паров проходит на внутренней или внешней поверхности холодной стенки

2. конденсация смешения, при которой конденсирующиеся пары непосредственно соприкасаются с охлаждающим агентом.

Поверхностная конденсация осуществляется в различных теплообменниках – поверхностных конденсаторах. В общем случае, в поверхностный конденсатор поступает перегретый пар. Очень часто охлаждающим агентом является вода.

Расход охлаждающей воды:

По условиям теплообмена охлаждающая поверхность конденсатора делится на 3 зоны: зону охлаждения перегретого пара, зону конденсации и зону охлаждения конденсата. Первой соответствуют наихудшие условия теплообмена, а второй наилучшие.

Конденсация смешением. В зависимости от способа вывода из аппаратов потоков различают мокрые и сухие конденсаторы смешения. В мокрых конденсаторах охлаждающую воду, конденсат и неконденсирующие газы отводят из нижней части аппарата совместно при помощи мокро-воздушного насоса, в сухих охлаждающая вода с конденсатом отводятся из нижней части аппарата, а воздух отсасывается вакуум-насосом из верхней части.

Различают прямоточные конденсаторы смешения, в которых вода и пар движутся в одном направлении( сверху вниз), и противоточные, в которых пар и охлаждающая вода движутся в противоположных направлениях.

Расход охлаждающей воды:

Выпаривание.

Выпаривание – процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем удаления жидкого растворителя в виде паров. Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное состояние и отводе полученного пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Выпаривание обычно проводится при кипении, т е когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата.

Температурная депрессия – разность между температурами кипения раствора и растворителя

Пар, образующийся над кипящим раствором, называется вторичным паром. Температура вторичного пара равна температуре насыщенного пара растворителя при заданном давлении.

Теплота растворения. При растворении твердых веществ, если они не реагируют с растворителем, наблюдается охлаждение раствора, так как разрушается кристаллическая решетка, а на это требуется затрата энергии (теплота плавления). Если же растворяемо вещество вступает в химическое взаимодействие с растворителем, образуя сольваты, тог за счет этого выделяется тепло.

Теплота растворения представляет собой сумму теплоты плавления и химического взаимодействия.

Способы выпаривания:

Простое выпаривание (непрерывно и периодически)

Многократное выпаривание (только непрерывно)

Выпаривание с применением теплового насоса.

Простое выпаривание осуществляется на установках небольшой производительности. Проведение периодического процесса возможно 2 приемами: с одновременной загрузкой исходного раствора и с порционной загрузкой.

Материальный баланс:

Тепловой баланс:

Поверхность нагрева выпарного аппарата находят по основному уравнению теплопередачи:

Q=K∆tmF

Полезная разность температур – разность между температурой греющего пара и температурой кипения раствора в выпарных установках – определяется по общей разности температур и температурным потерям. Общей разностью температур в выпарных установках называют разность между высшей и низшей температурой паров, т е разность между температурой греющего пара и температурой вторичного пара при входе в конденсатор.

Многократное выпаривание – процесс, при котором в качестве греющего пара используют вторичный пар и , следовательно, достигается значительная экономия тепла. Сущность многократного выпаривания заключается в том, что процесс выпаривания проводится в нескольких соединенных последовательно аппаратах, давление в которых поддерживают так, чтобы вторичный пар предыдущего аппарата мог быть использован как греющий пар в последующем аппарате.

Многократное выпаривание позволяет сокращать расход тепла на проведение процесса приблизительно пропорционально числу последовательно соединенных аппаратов (или числу корпусов). Установки для многократного выпаривания всегда имеют несколько корпусов и поэтому называются многокорпусными. Они могут быть прямоточными, противоточными и комбинированными.

Экстра-паром называют часть вторичного пара из какого-либо корпуса выпарной установки, отбираемого на сторону для питания теплом различных аппаратов, непосредственно не связанных с выпариванием.

Материальный баланс:

Тепловой баланс:

Полезная разность температур:

Потери общей разности температур в многокорпусной установке определяются суммой потерь по корпусам.

Распределение полезной разности температур по корпусам:

1 Равные поверхности нагрева

Суммарная полезная разность температур распределяется по корпусам пропорционально отношениям тепловых нагрузок к коэффициентам теплопередачи

2 Минимум суммарной поверхности

Суммарная полезная разность температур распределяется по корпусам пропорционально квадратным корням из отношений тепловых нагрузок к коэффициентам теплопередачи.

Предел числа корпусов.

Теоретическим предельным числом корпусов в установках многократного выпаривания является такое число их, при котором полезная разность температур принимает минимальное положительное значение.

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 путем сжатия его компрессором или паровым инжектором.

16

Характеристики

Список файлов лекций