В установку для випарювання надходить кількість трапних вод G = 360,53 м 3 /добу: 24г = 15м 3 /год з початковою концентрацією Х н = 1%, концентрацією після випарного апарату Х ва = 30%. Кінцева концентрація розчину після доупарівателя Х до = 60%.
трапні води надходять у кількості
на одну установку.
Згідно з технологічним процесом для промивки пара у ВА подають флегму з КД і піногасник. Приймемо 0,25 кг/с. Тоді
G н = 1,39 +0,25 = 1,64 кг/с.
З рівняння матеріального балансу продуктивність установки по випарює воді:
(3.1.1)
В
(3.1.2)
В
(3.1.3)
В В
(3.1.4)
В
3.2 Тепловий баланс випарної установки
3.2.1 Тепловий баланс випарного апарату
У трубках циркулюють стічні води, в корпусі - гріючийпар.
Параметри пари, що гріє: t Г = 130 В° С; Р г = 0,25 МПа; h г = 2720,7 кДж/кг; температура насичення t Гнас = 127,43 В° С; h конд = 535,4 кДж/кг.
Параметри вторинної пари в сепараторі: Р в.п. = 0,12 МПа; t в.п. = 104,81 В° С h в.п. = 2683, 8кДж/кг.
Початкова температура стічних вод t н = 20 В° С.
Гідростатична депресія обумовлена різницею тисків в середньому шарі киплячого розчину і на його поверхні. Тиск в середньому шарі киплячого розчину:
(3.2.1.1)
де Н - висота кип'ятильних труб в апараті, м;
- щільність киплячого розчину, кг/м 3 ;
- програмний (об'ємна частка пара в киплячому розчині), м 3 /м 3 .
Згідно з технічними даними ВА Н = 4м, при бульбашкової кипінні приймемо = 0,5 [13, с.365]; = 1229кг/м 3 [12, с.135]. p> Тиск в середньому шарі кип'ятильних труб:
В
Цьому тискові відповідає температура кипіння і теплота випаровування розчину [3]: t ср = 107,57 В° С; r = 2238кДж/кг.
В апаратах з кипінням розчинів у кип'ятильних трубах нагрівальноїкамери проявляється гідростатична депресія:
(3.2.1.2)
Концентраційна температурна депресія - Підвищення температури кипіння розчину в порівнянні з температурою кипіння чистого розчинника при даному тиску. При атмосферному тиску Р атм = 760мм рт.ст = 0,1 МПа і Х ВА = 30% [6, с. 106], тоді
(3.2.1.3)
де Т - температура пари в середньому шарі кип'ятильних труб, К;
В
Сумарна депресія
= 4,2 +2,76 = 6,96 В° С.
Температура кипіння розчину в корпусі ВА
.
Корисна різниця температур:
В
Загальна корисна різниця температур:
В
Шляхом вирішення рівняння теплового балансу ВА визначимо витрата гріючої пари D ВА і теплове навантаження апарату Q ВА :
= D ВА (h р - h конд ), (3.2.1.4)
де 1,03 - коефіцієнт, що враховує 3% втрат тепла в навколишнє середовище;
З н - теплоємність вихідного розчину, кДж/(кг * К);
C в = 4,183 кДж/(кг * К) - питома теплоємність води при 20 В° С;
Q конц - теплота концентрування розчину в інтервалі зміни концентрації, кВт;
t н - температура вихідного розчину, В° С.
Питому теплоємність розчину C р , кДж/(кг * К), наближено можна визначити за правилом адитивності [6, с.109]:
З р = С сух X + З в (1-Х), (3.2.1.5)
де С сух - питома теплоємність безводного нелетючого речовини в розчині, кДж/(кг * К);
З н = 1,089 * 0,01 +4,183 (1-0,01) = 4,152 кДж/(кг * К);
З ВА = 1,089 * 0,3 +4,183 (1-0,3) = 3,255 кДж/(кг * К);
(3.2.1.6)
Q конц = 111,77 (1,64 * 4,152-0,055 * 3,255-1,585 * 4,183) = 0,011 кВт;
Q ВА = 1,03 [1,64 * 4,152 (111,77 - 20) + 1,585 (2683,8-4,183 * 111,77) + 0,011]
= 3861кВт;
, (3.2.1.6)
В
3.2.2 Тепловий баланс доупарівателя
У трубках циркулюють стічні води, в корпусі - гріючийпар.
Параметри пари, що гріє: t г = 130 В° С; Р г = 0,25 МПа; h г = 2720,7 кДж/кг; температура насичення h г.нас = 127,43 В° С ; H конд = 535,4 кДж/кг. p> Параметри вторинної пари в сепараторі: Р в.п. = 0,125 МПа; t в.п. = 105,97 В° С; h в.п. = 2685, 6кДж/кг.
Початкова температура упаренного у ВА розчину t н = 104,81 В° С.
Тиск в середньому шарі киплячого розчину:
;
= 1229кг/м
