Сущность выпаривания и необходимые условия. Подготовка к лабораторной работе. Определение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящему раствору. Порядок оформления отчета по лабораторной работе.
Аннотация к работе
Переход на многоуровневую систему высшего образования и, как следствие, усложнение учебного материала в связи с изменением принципов построения учебных планов и курсов потребовало в последние годы интенсификации обучения и существенной самостоятельной учебной деятельности студентов. Определенный вклад в решение этих задач должна внести разработка и внедрение в учебный процесс научно обоснованных, современных образовательных технологий, среди которых особое место занимает модульно-рейтинговая технология обучения (МРТО). Эта цифра получается следующим образом: получение допуска к работе (10 баллов), выполнение работы (10 баллов), оформление отчета (10 баллов), защита работы в срок (70 баллов). План проведения лабораторных работ: - лабораторные работы проводятся группой из 3-4 студентов; после выполнения работы студенты составляют отчет по лабораторной работе, обязательно включающий раздел, где объясняются полученные результаты (Приложение А);а) Определение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке;а) Изучить материал по теме данной работы в настоящем пособии, а также в рекомендованной литературе ([1], С. 359-379), в Приложениях А-Д; б) выучить определения основных понятий и терминов темы (см. Основные термины и понятия Капельная конденсация пара;К свойствам растворов, имеющим значение для процессов выпаривания, относятся температурные депрессии, теплоемкость и теплота растворения.При одной и той же температуре Т давление паров над чистым растворителем Ра больше, чем давление паров над раствором Рв, и соответственно, при одном и том же давлении Рабс температура кипения растворителя меньше температуры кипения раствора. Разность между температурами кипения раствора и растворителя называется температурной депрессией Тр-ра - Тр-ля = ?Д/, (1) где Тр-ра - температура кипения раствора; Тр-ля - температура кипения растворителя; ?Д/ - температурная депрессия.Гидростатическая депрессия проявляется лишь в аппаратах с кипением раствора в кипятильных трубах нагревательной камеры. В этом случае за температуру кипения раствора принимают температуру кипения в средней части кипятильных труб.Величину называют гидравлической депрессией, которая характеризует потерю общей разности температур за счет гидравлических потерь в трубопроводе, и определяют как разность между температурой вторичного пара тв.п у поверхности раствора и температурой пара на выходе из аппарата (на входе в конденсатор).Для большинства растворов теплоемкость не имеет аддитивных свойств и не может быть вычислена по теплоемкостям растворенных веществ и растворителей.Если же растворенное вещество вступает в химическое взаимодействие с растворителем, образуя сольваты (при растворении в воде - гидраты), то при этом выделяется тепло.Наиболее широко в химической технологии в качестве теплоносителя используют водяной пар, при конденсации которого выделяется значительное количество теплоты. Широкое применение этого способа нагревания обусловлено многими достоинствами насыщенного водяного пара как теплоносителя, среди которых необходимо отметить следующие: · высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке (5000-15000 Вт/(м2·К); · большое количество теплоты, выделяющейся при конденсации 1 кг пара (2260-1990 КДЖ при Р = 0,1…1,2 МПА);В отличие от обычных теплообменников выпарные аппараты состоят из 2-х основных узлов: греющей камеры или кипятильника 2 (как правило, в виде пучка труб) и сепаратора 1, предназначенного для улавливания капель раствора из пара, образуется при кипении раствора.Исходный разбавленный раствор поступает в пенную часть сепаратора и затем попадает в кипятильные трубы. Первичный пар направляют в межтрубное пространство греющей камеры, где он конденсируется, отдавая теплоту конденсации через стенки кипятильных труб к кипятильному раствору. Выпарной аппарат с внутренней циркуляционной трубой, представленный на рисунке 2, работает по принципу направленной естественной циркуляции, которая вызывается различием плотностей кипящего раствора в циркуляционной трубе 3 и в кипятильных трубах греющей камеры 2. Разность плотностей обуславливается различием удельного теплового потока, приходящегося на единицу объема раствора: в кипящих трубах он выше, чем в циркуляционной трубе. Таким образом, в аппаратах с естественной циркуляцией раствора создается организационный циркуляционный контур по схеме: кипятильные (подъемные) трубы паровое пространство циркуляционная труба подъемные трубы и т.д.Сущность процесса состоит в том, что он проводится в несколько соединенных последовательно аппаратах, давление в которых поддерживают так, чтобы вторичный пар предыдущего аппарата мог быть использован как греющий пар в последнем аппарате. Здесь греющий пар и выпариваемый раствор направляют в первый корпус, затем частично упаренный раствор самотеком перетекает во второй корпус и т.д.; вторичный пар первого корпуса направляют в качестве греющего пара во второй корпус и т.д. Достоинства: - нет необходимости в установке насосов для перекачивания кипящих растворов, т
План
СОДЕРЖАНИЕ выпаривание теплоотдача раствор стенка
Предисловие
Введение
Лабораторная работа № 1. Ознакомление с основами расчета теплообменных аппаратов на примере процесса выпаривания
1 Цель работы
2 Подготовка к лабораторной работе
3 Теоретические сведения
3.1 Наиболее значимые свойства растворов при выпаривании
3.1.1 Температурная депрессия
3.1.2 Гидростатическая депрессия
3.1.3 Гидравлическая депрессия
3.1.4 Теплоемкость растворов
3.1.5 Теплота растворения
3.2 Теплоносители при выпаривании
3.3 Способы выпаривания
3.3.1 Однокорпусное выпаривание
3.3.2 Многокорпусное выпаривание
3.4 Выпаривание с тепловым насосом
3.5 Вспомогательное оборудование выпарной установки
3.6 Описание установки
3.7 Методика проведения работы
3.8 Обработка опытных данных
3.8.1 Определение коэффициента теплоотдачи от пара к системе
3.8.2 Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к раствору
3.8.3 Определение температурной депрессии
3.8.4 Определение гидравлической депрессии
3.8.5 Определение гидростатической депрессии
3.8.6 Расчет расхода греющего пара
Контрольные вопросы
Тестовые задания
Приложение А. Порядок оформления отчета по лабораторной работе
Приложение Б. Основные термины и определения
Приложение В. Техника безопасности
Приложение Г. Концентрация (в % масс.) некоторых водных растворов, кипящих под атмосферным давлением