Температуры кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:

МПа.

В первом приближении общий перепад давлений распределяюется между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах равны:

р_п=1,079 МПа;

МПа;

МПа.

Давление пара в барометрическом конденсаторе

МПа,

что соответствует заданному значению р_6к.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии (табл.П32):

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном кор­пусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое
жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь ∑Δ от температурной ( ), гидростатической (Δ") и гидродинамической (Δ"') депрессий (∑Δ= +Δ"+Δ"').
Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Так в расчетах принимают Δ"'=1,0-1,5 ⁰С на корпус. Примем для каждого Δ"'=1 °С. Тогда температуры вторичных паров в корпусах будут равны:

°С;

°С;

°С.

Сумма гидродинамических депрессий

∑ =1+1+1=3, °С

По температурам вторичных паров определим их давления. Они равны соответ­ственно: Р_вп1=0,745 МПа; Р_вп2 = 0,378 МПа; Р_вп3 = 0,0154 МПа.

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению

, (4.3)

где Н — высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ- плотность кипящего раствора, кг/м³; ε — паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность тепло­передачи выпарного аппарата F_оp. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20 000— 50 000 Вт/м², аппаратов с принудительной циркуляцией q = 40 000—80 000 Вт/м². Примем q = =40000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориенти­ровочно равна:

м²,

где r₁— теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

По ГОСТ 11987—81 [2] (прил. 4), трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) состоят из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре d_н = 38 мм и толщине стенки δ_ст= 2 мм. Примем высоту кипятильных труб Н= 4 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет ε=0,4—0,6. Примем ε = 0,5. Плотность раствора КОН, находиться по табл. П27.

ρ₁ = 1062 кг/м³, ρ₂= 1104 кг/м³, ρ₃=1399 кг/м³.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

;

;

.

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испа­рения растворителя (табл. П32):

Находим гидростатическую депрессию по корпусам:

=t_1ср- t_вп1=168-167,3=0,7 ^оС;

=t_2ср- t_вп2=142,8-141,6=1,2 ^оС;

=t_3ср- t_вп3=69,3-54,6=14,7 ^оС.

Сумма гидростатических депрессий

∑ = + + =0,7+1,2+14,7=16,6 ^оС.

Температурную депрессию определим по уравнению (1.6)

= 1,62 ,

где Т – температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; _атм – температурная депрессия при атмосферном давлении.

Находим значение по корпусам:

^оС;

^оС

^оС.

Сумма температурныхдепрессий

^оС.

Температуры кипения растворов в корпусах равны:

^оС;

^оС;

^оС.