Способы выпаривания, выпарные аппараты, конструкции, интенсификация процессов выпаривания. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках. аконы Дальтона, Генри, Рауля, идеальные и неидеальные системы.
Процесс выпаривания применяют как для частичного удаления растворителя, так и для полного разделения раствора на растворитель и растворенное вещество. В зависимости от свойств выпариваемого раствора и дальнейшего использования тепла вторичного пара выпаривание производят как при атмосферном давлении, так и при давлениях выше (избыточном) или ниже атмосферного (вакуум). Самый простой - выпаривание под атмосферным давлением, но при этом вторичный пар не используется, а удаляется в атмосферу. Выпаривание под избыточным давлением позволяет использовать тепло вторичного пара, но обусловливает повышение температуры кипения раствора и, следовательно, требует применения греющего агента с более высокой температурой. Выпаривание под вакуумом имеет ряд преимуществ по сравнению с двумя рассмотренными выше способами: а) позволяет снизить температуру кипения раствора (выпаривание растворов, чувствительных к высоким температурам, а также высококипящих растворов);При однокорпусном выпаривании раствор выпаривается от исходной до конечной концентрации в одном и том же аппарате. В аппаратах непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается на выпаривание в аппарат, а упаренный раствор также непрерывно отводится из него. Выпариваемый раствор, предварительно нагретый до температуры кипения в выносном теплообменнике, поступает в пространство над трубками 3 и опускается по циркуляционной трубе 4 вниз. Вследствие разности плотности раствора в циркуляционной трубе ипарожидкостной эмульсии в греющих трубках раствор циркулирует по замкнутому контуру (естественная циркуляция). Возникновение достаточной разности плотностей при этом обусловлено тем, что на единицу объема раствора в трубке приходится большая поверхность, чем в циркуляционной трубе, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем раствора в трубе пропорционален квадрату ее диаметра.Направления интенсификации: 1) интенсификация теплообмена - применение развитых поверхностей нагрева, напр. в виде набора стальных пластин, тонкостенных (1,2-1,5 мм) и ребристых труб, а также труб со спец. турбулизаторами в форме внутр. кольцевых выступов или проволочных спиральных вставок;Разность температур между греющим и вторичным паром в выпарном аппарате называют общей или располагаемой разностью температур. Общая разность температур ?tобщ в многокорпусной выпарной установке определяется разностью между температурой Т1 греющего пара в первом корпусе и температурой Тк вторичного пара, поступающего из последнего корпуса в конденсатор, т.е. Для многокорпусной выпарки общая полезная разность температур равна общей (располагаемой) разности температур за вычетом суммы температурных потерь по всем корпусам установки Температурные потери при выпаривании обусловлены следующими причинами: температурной депрессией ?? - уменьшением упругости паров растворителя над раствором по сравнению с упругостью паров чистого растворителя - рассмотренной ранее;В прямоточной установке, ввиду более низкого давления во втором корпусе раствор, упаренный в первом корпусе, перемещается самотеком во второй корпус и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе. Кроме наиболее широко распространенных установок с прямоточным движением пара и раствора (см. рис 2), применяются также противоточные выпарные установки, в которых греющий пар и выпариваемый раствор перемещаются из корпуса в корпус во взаимно противоположных направлениях.Соответственно расход вторичного пара из первого корпуса, направляемого в качестве греющего во второй корпус, составляет (W1-E1) кг/сек и вторичного пара из второго корпуса, греющего третий корпус (W1-E3) кг/сек, где W1 и W2 - количества воды, выпариваемой в первом и втором корпусах соответственно.Складывая полезные разности температур отдельных корпусов, получим или: б) Оценим распределение общей полезной разности температур при условии минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов. В химической технологии широко распространены и имеют большое значение процессы массопередачи, которые характеризуются переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. С помощью таких процессов можно разделить как гетерогенные, так и гомогенные системы (газовые смеси, растворы жидкостей и т.п.). Перенос компонента, совершающийся в пределах фазы, и направленный либо из фазы к межфазной поверхности, либо от межфазной поверхности вглубь фазы, называется массоотдачей (по аналогии с теплоотдачей). Поэтому массопередачу можно рассматривать как состоящую в общем случае из следующих основных стадий: из двух стадий массоотдачи и находящейся между ними стадии передачи компонента через межфазную поверхность.Составы жидкой и газовой фаз могут быть выражены в мольных или массовых соотношениях. Наиболее распространены следующие способы выражения состава: 1. Объемная концентрация - количество компонента, содержащегося в единице объема фазы, кг/м3, кмоль/м3. Мольные или массовые доли - количество компонента, отнесенное к количеству фазы (выраженные в мольных и
План
Содержание
1. Выпаривание, способы выпаривания, общие сведения
2. Однокорпусные выпарные установки, материальный и тепловой балансы
3. Выпарные аппараты, конструкции, интенсификация процессов выпаривания
4. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках
5. Прямо и противоточные выпарные установки, явление самоиспаренияи
6. Материальный и тепловой балансы МВУ
7. Общая полезная разность температур и распределение по корпусам
8. Общая характеристика массообменных процессов, массоотдача и массопередача (аналогия с теплопередачей)
9. Движущая сила МОП, способы выражения сотавов фаз
10. Статика МОП, фазовые диаграммы
11. Линия равновесия, уравнение линии равновесия, системы газ-жидкость, пар-жидкость
12. Законы Дальтона, Генри, Рауля, идеальные и неидеальные системы
13. Классификация массообменных аппаратов
14. Материальный баланс МОП
15. Уравнение линий рабочих концентраций, рабочие линии, направление МОП
16. Кинетика МОП, молекулярная и конвективная диффузия, градиент концентраций
17. Модели массопереноса
18. Уравнение массопередачи, движущая сила
19. Основы расчета массообменной аппаратуры, расчет диаметра и высоты массообменного аппарата
20. Определение коэффициента массопередачи
21. Определение движущей силы МОП, ЧЕП, ВЕП
22. Определение числа ступеней (теоретическая и действительная тарелки КПД - локальный тарелки, колонны)
23. Метод кинетической кривой
24. Абсорбция, общие сведения, типы абсорберов, насадки, требования к насадкам и абсорбентам, гидродинамические режимы работы абсорберов
25. Статика процесса абсорбции, влияние температуры и давления на процесс абсорбции
26. Материальный баланс абсорбции, влияние удельного расхода абсорбента на размеры аппаратов
