Выпарные аппараты с тепловым насосом

Основным достоинством многокорпусных выпарных аппаратов является многократное использование теплосодержания первичного греющего пара. Этим аппаратам свойственны, однако, существенные недостатки: высокая стоимость, значительные размеры занимаемой производственной площади и часто высокая температура кипения в первом корпусе, не всегда приемлемая для концентрируемых растворов. Многократное использование теплосодержания первичного греющего пара может быть достигнуто в однокорпусном аппарате при любой требуемой температуре кипения раствора путем применения принципа теплового насоса. Сущность последнего состоит в том, что образующиеся в аппарате вторичные пары частично или полностью засасываются пароструйным инжектором или турбокомпрессором, сжимаются до выбранного рабочего давления и направляются на обогрев того же аппарата, в котором они сами образовались.

При применении инжектора (рис. 2.10, а, б) может быть использована лишь часть вторичного пара Dв, кг/ч, образующая в сумме с потоком инжектирующего пара Dо, кг/ч, требующегося количество греющего пара D, кг/ч. Если в аппарате испаряется W, кг/ч, воды, то избыток (W- Dв), кг/ч, вторичного пара может быть направлен на другие производственные нужды. Таким образом, расход первичного (инжектирующего) пара на выпарной аппарат будет равен:

 

Dо = D - Dв = {[Sнсн (tк-tн) + W (hв-ctк) + Q0] / (hп-ctп)} - Dв . (2.1)

 

Количество вторичного пара, всасываемого и сжимаемого 1 кг инжектирующего пара, называется коэффициентом инжекции и обозначается через U= Dв/ Dо. Заменив в последнем уравнении величину Dв на равную ей U Dо, окончательно получим (в кг/ч):

 

Dо = [ Sнсн (tк-tн) + W (hв-ctк)+Q0] / (hп-ctп) (1+U)] . (2.2)

 

Из выражения (2.2) следует, что расход греющего пара уменьшается по мере увеличения коэффициента инжекции. Последний же, как известно, возрастает с понижением степени сжатия вторичного пара и с увеличением давления инжектирующего пара. Как правило, использование выпарных аппаратов с инжекцией вторичного пара экономически целесообразно при степенях сжатия последнего не более 1,5-2. Следовательно, такие аппараты выгодны при концентрировании растворов с низкой температурной депрессией. Заметим, что рассматриваемый вариант теплового насоса применим также в многокорпусных выпарных аппаратах, где с инжекцией вторичного пара работает чаще всего первый корпус и значительно реже – второй.

В случае использования турбокомпрессора (рис. 2.10в) сжатию до рабочего давления греющего пара подвергается весь вторичный пар (W, кг/ч), образующийся в выпарном аппарате. Однако вследствие неизбежных потерь тепла в окружающую среду, а также с уходящим конденсатом и концентрированным раствором одного лишь сжатого вторичного пара недостаточно для обеспечения постоянной производительности выпарного аппарата непрерывного действия. В связи с этим для образования постоянного потока греющего пара (D, кг/ч) приходится вводить извне некоторое дополнительное количество (Dо, кг/ч) первичного пара. Величина Dо может быть найдена из уравнения теплового баланса:

 

D = W + Dо = [ Sнсн (tк-tн) + W (hв-ctк) + Q0] / (hп - ctп). (2.3)

 

Откуда

 

Dо = [ Sнсн (tк - tн) + W [(ctпctк) - ( hп - hв)] + Q0]/ (hп-ctп). (2.4)


 

Рис. 2.10. Выпарные аппараты с тепловым насосом: а – однокорпусный аппарат с пароструйным инжектором; б – трехкорпусный аппарат с инжектором на первом корпусе и конденсатором смешения; в – однокорпусный аппарат с турбокомпрессором; 1 – аппарат; 2 – инжектор; 3 – турбокомпрессор

 

Применение турбокомпрессора, а не поршневого компрессора исключает загрязнение смазочными маслами сжимаемого вторичного пара, конденсат которого, как правило, используется для питания паровых котлов. Турбокомпрессор приводится в движение чаще всего электромотором, реже – паровой турбиной.

Рассматриваемый вариант теплового насоса выгоден, очевидно, до тех пор, пока стоимость сжатого вторичного пара перекрывает затраты на приведение в движение, амортизацию, обслуживание и ремонт турбокомпрессора. Технико-экономические расчеты показывают, что указанное условие удовлетворяется при степени сжатия вторичного пара р2/р1 не более 2,5 (здесь р1 и р2 – давления вторичного пара на выходе из выпарного аппарата и после турбокомпрессора). Легко видеть, что возможность применения теплового насоса вообще отпадает в тех случаях, когда температура насыщенного пара при давлении р2 равна температуре кипения раствора t1 в аппарате (рабочая разность температур равна нулю). Выгодность же его применения возрастает по мере увеличения разности температур tp2-t1, минимальное значение которой не должно быть, однако, ниже 7-8 оС. Иными словами, тепловой насос тем выгоднее, чем меньше температурная депрессия выпариваемого раствора.






Дата добавления: 2016-05-28; просмотров: 2439; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.019 сек.