Читайте также:
|
|
Материальный баланс выпаривания:
а) по всему веществу
,
где , – массовый расход соответственно поступающего и упаренного растворов, кг/с;
W – количество выпариваемой воды, кг/с;
б) по растворенному твёрдому веществу
,
где , - начальная и конечная концентрация раствора по массе, %.
Отсюда определяем
;
.
Массовый расход греющего пара
,
где , – удельная теплоёмкость поступающего и упаренного растворов, Дж/(кг·ºС);
, – начальная и конечная температура растворов;
, , – удельные энтальпии соответственно греющего пара, вторичного пара и конденсата, Дж/кг;
– потери теплоты в окружающую среду.
Площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата равна
F=Q/(kΔt),
где Q – тепловой поток, Вт;
k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·ºС);
Δt – полезная разность температур, которая представляет собой
Δt= tп– tр.с .,
где tп – температура греющего пара;
tр.с . – температура кипения раствора по середине греющих труб.
Тепловой поток
Q=D·().
Рисунок 10.1 – Схема выпарного аппарата
Температура кипения раствора по середине греющих труб
tр.с.= tвт+Δ+Δгс,
где Δ – физико-химическая депрессия (превышение температуры кипения раствора по отношению к чистой воде);
Δгс – гидростатическая депрессия (разность между температурами кипения раствора по середине греющих труб в выпарном аппарате и на поверхности раствора);
tвт – температура вторичного пара над раствором.
Если известна физико-химическая депрессия при атмосферном давлении Δa, то эту депрессию при других давлениях можно определить по приближённой формуле Тищенко И.А.
Δ= 16,2· Δа · ,
где Т и r – соответственно абсолютная температура кипения в К и теплота испарения в Дж/кг воды при данном давлении.
Гидростатическая депрессия представляет собой
Δгс= tр.с. – tр,
где tр – температура кипения раствора на его поверхности, т. е. при давлении Рвт вторичного пара.
Температура кипения раствора tр.с соответствует давлению
Рс=Рвт+ ρэg(hизб+ hтр/2),
где ρэ – плотность парожидкостной эмульсии в греющих трубах; кг/м3;
hизб – расстояние от уровня раствора в аппарате до верхней трубной решётки, м;
hтр – высота греющих труб, м;
g – ускорение свободного падения.
Температура вторичного пара над раствором равна
tвт = tвт.к.+ Δгд,
где tвт.к – температура вторичного пара в конце отводящего паропровода или на входе в конденсатор;
Δгд – гидродинамическая депрессия (учитывает снижение температуры вторичного пара при движении этого пара от поверхности раствора к конденсатору), которую принимают в расчетах равной
Δгд = 1 – 1,5 ºС.
Кроме полезной разности температур Δt различают и общую разность температур
Δtобщ =tп – tвт.к,
тогда полезная разность температур может быть представлена как
Δt = Δtобщ – Δ - Δгс - Δгд.
Связь между температурой кипения воды и давлением описывается следующими формулами:
;
T = 196,552 + 4,3826·P0,25 + 8,514·lnР,
где Т=t+273.
Теплота испарения воды зависит от температуры воды и определяется в Дж/кг по формуле
r = 2493490 –2304,8· t +1,58576· t2–1,87776·10-2 ·t3.
Удельная теплоёмкость С молока в Дж/(кг·ºС) при температуре t (ºС) находится в зависимости от концентрации сухих веществ Х (%)
С» 41,87[100,3–Х]+0,00175(t–20),
где температурную поправку 0,00175(t–20) можно исключить из формулы ввиду ее малости.
Удельная энтальпия перегретого водяного пара определяется по формуле
in= 2493000 +1970·tn.
Удельная энтальпия конденсата (воды) при температуре греющего пара равна
iк=Cк· tn,
где Cк – удельная теплоёмкость конденсата (воды).
Пример
Определить количество выпаренной влаги, расход пара и площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата для сгущения 1200 кг/ч обрата от 9 до 36 % массовой концентрации сухих веществ, если давление греющего пара составляет 0,12 МПа, температура вторичного пара, поступающего в конденсатор, 60ºС, общий коэффициент теплопередачи выпарного аппарата составляет 1320 Вт/(м2·ºС). Продукт в выпарной аппарат подаётся при температуре кипения. Длину греющих труб принять 1,5 м, потери в окружающую среду – 5%, физико-химическую депрессию при атмосферном давлении 2º.
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 82 | Нарушение авторских прав