Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 271
Текст из файла (страница 271)
у. Вмлернен !осиновке мпгоеелнопт нлниелни: г-иалогренетеле; 1-нспернтелв; у-кондеисетор; 4- векуум-несло; 5, 6, у-сборники соогветстеснно кон. лелеете, иыолного н консеюго р ров. !!еники сер ящается повышением т-ры, вследствие чего коэф. теплопередачн но ступеням выше, чем при прямотоке. Недостатки такой установки: применение насосов между ступенями для подачи р-ра из аппарата, работающего прн меньшем давлении, в аппарат, находящийся под более высоким давлением; необходимость автоматич. регулирования уровня р-ра в кавщом В.а.
В ряде случаев в последнем по ходу р-ра аппарате требуется поддерживать высокое давление вторичного лара, что ограничивает число ступеней В и, следовательно, кратность использования пара. Для ее увеличения применяют установки со смешанным направлением движения пара и р-ра. Последний поступает в какой-либо из промежуточных В.а. и проходит через одну группу ступеней прямо- током, а через другую-противотоком, что дает возможность выделять одновременно иисус крисгаллич. в-в [СаСОк, Саад, Мй(Огг(д1. Эти установки сочетают достоийства я недостатки прямо- и противоточных установок.
В установке с параллельным питанием р-р подают одновременно в каждую ступень, а сконцентрированный рр последовательно отбирают из всех ступеней. Эти установки служат гл. обр. для В, р-ров, состав к-рых мало изменяется в ходе процесса, а также для насыщ. кристаллизующнхся р-ров (напр., рассолов в произ-ве пищевой (г(аС(й В каждой ступени р-р выпаривается прн постоянной концентрации с выделением соли в результате испарениа части ррителя.
Вторичный ар, получаемый в предыдущей ступени, обогревает последующую. Достоинство параллельного питания: нанб. простая система коммуникаций для подачи исходного и отбора конечного р-ров. Недостаток; сравнительно низкие коэф. теплопередачи по ступеням, поскольку в каждой из них находится р.р с макс. конечной концентрацией растворенного в-ва. Спец, разновидность многоступенчатых выпарных установок-установкн мгновенного вскипания, или с адиабатич.
нспарителями (рис. 33 Исходный р-р с помощью насоса последовательно движется через систему подогревателей, каждый из к-рых обогревается вторичным паром своего испарителя. Пройдя систему подогревателей, перегретый р-р вскипает в системе последовательно соединенных испарителей. Давление в них поддерживается таким, чтобы т-ра вторичного пара превышала т-ру нагреваемого р-ра в соответствующем подогревателе. Вторичный пар из последнего испаритела поступает на конденсацию, а сконцентрированный р-р-в сборники. Число ступеней испарения может достигать 30 и более, что обусловливает их работу прн малых температурных напорах(2 — 3'Сй Конструкция и размеры испарителей полностью исключают перегрев р-ра.
Установки мгновенного вскипания применяют для р-ров с малой Ьт при невысокой степени их концентрирования, напр. при опреснении морской воды. Достоинства: отсутствие контакта выпариваемого р-ра с пов-стью нагрева, что очень важно при В.
кристаллизуюшихся р-ров; просто- 853 та изготовления; миинм. число насосов для циркуляции р-ра; компоновка из стандартных теплообменников и емкостей. Осн. недостаток: ограниченная степень концентрирования р-ра за один проход (0,15-0,201 Расчет процедив. Дла расчета должны быть известны рабочие параметры: контролируемые-расход и концентрация исходного р-ра, давлеиив греющего и вторичного паров, т-ра кипения р-ра; регулируемые-давления паров, уровень р-р» в В.а., концентрация конечного р-ра. Эти данные определяют на спец.
пилотных установках, оснащенных одиночными В.ж Неизвестные параметры далее вычисляют на осноне у~ний материального и теплового балансов, а также ур-ния теплопередачи. Применительно к типичному процессу концентрирования р-ра с выделением соли для одноступенчатой выпариой установки в общем виде имеем: бык = бк+ (ув+ Ос+ ((кр где бнм-кол-во (расход) исходного р.ра, бк-кол-во сконцентрйрованного р ра, рг',-кол-во выпаренной воды, Ос-кол-во выделенной соли, В,' -кол-во крнсталлизац воды. Тепловая нагрузка на одиночный В.а. в общем виде составляет: 0 = 1(вгвп + бисксиск(гкип 1~1'!" + б,гш+ б„с„„(0-д(0„„— Есй где г,п и гкр-теплоты образования вторичного пара и кристаллизацйй соли, сн и г„м -концентрация и т-ра исходного р-ра, дквп †-ра кипения парожидкостной смеси, бн,„ н Ок-теплоты концентрирования в исходном и конечном ркраХ.
Пов-сть нагрева аппарата и расход греющего пара соотв. составляют: (3 [К(г㻠— ги„— б, — й,13 ! В = Ап(2/ггл. где К-коэф. теплопередачи, ги„и ! -т-ры греющего и вторичного паров, Ал = 1,02 — 1,05-коэфв учитывающий потери теплоты в окружающую среду, ги -теплота образования греющего пара. При расчете многоступенчатой установки кол-во воды, выпариваемой в любой г-той ступени, составляетг ((аг" ВгХг+ У! где О! — расход греющего пара, подаваемого в 1-ю ступень, Х, и 1; — параметры, учитывающие физ.-хим. св-ва р-ра, а также направление относительного движения питания и пара.
Тепловая нагрузка на 1-тую ступень и пов.сть нагрева этой ступени соотв. составляют: Й = (эг((гп.,! (кони~) Р! = Дг/Кр5гоем. Обцгую и полезную разность температур определяют из уравнений: б!.я~ - (б~,О/К,)~ 2. д,/Кь г=! ск нк б! - = !",! — гв п; — Х б; ! — Х г(т,! — б, 'к 440 ВЫРОЖДЕНИЕ где и„-число ступеней, ееЬ -потери температурного напора между ними.
Совершенствование теюпнти выпариваияя. Реализуются три осн, направления: 1) интенсификация теплообменаприменение развитых пов-отей нагрева, напр, в виде набора стальных пластин, тонкостенных (1,2-1,5 мм) и ребристых труб, а также труб со спею турбулизаторами в форме внутр, кольцевых выступов или проволочных спиралыгых вставок; 2) снижение накипеобразования-использование, напр., затравочгпвх кристаллов, способствующих массовой кристаллизации в объеме р-ра, или антиадгезионных полимерных покрытий; 3) зкономия энергозатрат-применение, напр., экстра-пара и конденсата для нагревания исходного р-ра либо его предварительное концентрирование с помощью мембранного разделения. Лпю. Таубман Е.п„Выпаривание, М„1982; Периса Л.П, Ковалева.М., Фо ин В.С, Трубчатые ампирные аппараты лл» «ристапвиаируюын«св растворов, М, 1982.
Л, Л, первее. Е.М К о, Я.С. Фо ю ВЫРОЖДЕНИЕ ЭНЕРГЕТЙЧЕСКИХ УРОВНЕЙ, существование двух или более стационарных состояний квантовой системы (атома, молекулы) с одинаковыми значениями энергии. Система, полная энергия к-рой определяется заданием оператора Н (гамильтониана), может иметь т стационарных состояний, для к-рых ур-ние Шредингера Нтрт= Етр, определяет соответствующие волновые ф-ции тр; (1 = 1, 2, ..., т) и одно значение энергии Е, одинаковое для всех т состояний. Энергетич. уровень с энергией Е при т ~ 1 наз.
вырожденным, число т разл, независимых волновых ф-ций — кратностью вырождения уровня. О состояниях с волновыми ф-циями тр; говорят как о состояниях, вырожденных по энергии, илй вырожденных состояниях. Если одному значению энергии отвечает одно состояние, т.е, т =1, уровень наз.
невы рожденным. В.з.у. играет важную роль при вычислении макроскопич. характеристик в-ва методами статистич, термодинамики. В выражении для статистич. суммы (суммы по состояниям) газа, состоящего из одинаковых молекул, т-кратно вырожденному энергетич. уровню молекулы с энергией Е отвечает вклад техр( — Еу')тТ), где )с — постоянная Больцмана, Т-або. т-ра.
Т, обри в условиях термодинамич. равновесия заселенность энергетич, уровня определяется не только значением энергии системы, но и кратностью вырождения этого уровня. Как правило, В.э.у. связано с определенными св-вами симметрии квантовой системы. Для таких систем, у к-рых все направления в пространстве равноправны (напри для своб. частиц1 В.э.у. обусловлено наличием состояний с разными направлениями импульса, но с одинаковыми значениями квадрата импульса. Система, симметричная относительно всевозможных поворотов в пространстве, напр. частица, движущаяся в сферпчески симметричном поле, имеет вырождение по энергии, вызванное существованием (2Ь Ф 1) состояний с разными значениями проекции момента импульса на заданную ось при фиксиров.
значении квадрата полного момента импульса йтЬ(Ь+ 11 где й-постоянная Планка, Ь-квантовое число, равное 1, 2, 3, ... (при Ь=О вырождение не имеет места). Этим обусловлено, напр., В.э.у. электрона в атоме, отвечающих одному значению орбитального квантового числа, вырождение вращат. состояний молекулы (см. Враиуателвиыв спектра«). Если ядерная конфигурация молекулы имеет ось симметрии порядка выше 2-го, возможно вырождение и электронных состояний молекулы (см. Электронные спектры) Помимо В.э,у., явно связанного с определенными св-вами симметрии системы, возможно и т.
наз. случайное вырождение, котла совпадение энергий для ряда состояний происходит без видимых причин. Важный пример случайного вырождения-совпадение энергий возбужденных колебат. состояний для разных степеней свободы молекулы (см. Калвбателвиые спектры). При нек-рых воздействиях на систему В.э.у, может сниматься, т.е. ранее вырожденные состояния начинают различаться по энергии. Происходит расщепление уровней, что о55 приводит к появлению ряда новых линий в спектре атома или молекулы. Вырождение снимается, по крайней мере частично, при любом воздействии, по-разному влияющем на вырожденные состояния.
Обычно такие воздействия приводят к понижению симметрии системы (см. Симметрия молекул). В.э.у. атома водорода частично снимается во внеш. электрич. поле. Подобное явление используют, в частности, для зксперим, определения дилалвных момвниюв молекул. Расщепление уровней нередко происходит и во внеш. Маги. поле (см. Зеемана эффект). Теорвтич.
анализ энергетич. состояний молекул проводят, как правило, с помощью упрощенных моделей, не учитывающих в полной мере всех взаимод. в системе ядер и электронов. При этом характерно появление В.э.уп к-рое, олнако, снимается при переходе к моделям более высокого уровня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
