Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой (стр. 4 из 8)
где Gн – массовый расход начального (исходного) раствора, кг/с;
Gк – массовый расход конечного (упаренного) раствора, кг/с;
W – массовый расход выпариваемой воды, кг/с;
xк – массовая доля растворенного вещества в исходном растворе;
xн – массовая доля растворенного вещества в упаренном растворе.
Из уравнения материального баланса определяем массовое количество упаренного раствора и выпаренной воды.
кг/чВыпаренной воды будет
W = 7800 – 2275 = 5525 кг/ч
2.2 Тепловой расчет
Тепловой расчет выполняется на основе закона сохранения энергии, согласно которому приход теплоты должен быть равен ее расходу.
Уравнение теплового баланса выпарного аппарата
Q + Gн·Cн·tн = Gк·Cк·tк + W·iвт + Qпот (5)
где Q – расход теплоты на выпаривание, Вт;
Cн, Cк – удельная теплоемкость начального (исходного) и конечного (упаренного) раствора, Дж/(кг·К);
tн, tк – температура начального раствора на входе в аппарат и конечного раствора на выходе его из аппарата, оС;
iвт – удельная энтальпия вторичного пара на выходе из аппарата, Дж/кг;
Qпот – расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду, Вт.
Из уравнения теплового баланса находится расход теплоты на выпаривание, которое поступает с греющим паром.
Расход теплоты на нагревание раствора до температуры кипения:
Расход теплоты на испарение воды:
где Св – удельная теплоемкость воды при tк, Дж/(кг·К);
По условию раствор в аппарат поступает при температуре кипения, следовательно Qнагр = 0
Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду принимают в размере 3-5% от суммы (Qнагр + Qисп)
т.к. Qнагр = 0, то принимаем
Qпот = 0,3*Qисп и тогда
Определяем температуру вторичного пара в барометрическом конденсаторе. Определяется как температура насыщения при давлении в барометрическом конденсаторе.
При рб.к. = 0,18 to = 57,26
59,7-2,44=57,26
Определяем температуру вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата
где t1 – температура вторичного пара в сепараторе,
;t0 – температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе,
;Δtг.с. – гидравлическая депрессия (сопротивление), т.е. изменение температуры вторичного пара на участке сепаратор - барометрический конденсатор, вызванное падением давления пара из-за гидравлического сопротивления паропровода вторичного пара,
.Принимаем Δtг.с. = 1
тогда t1 = 57,26 + 1 = 58,26
этой температуре соответствует p1 = 0,1883
0,2031 – 0,0148 = 0,1883
Конечная температура раствора (температура кипения раствора в сепараторе) при которой упаренный раствор выводится из аппарата.
где tк – температура кипения раствора в сепараторе,
;t1 – температура вторичного пара в сепараторе,
;Δ tдепр. – температурная депрессия, выражающая повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя (воды) при том же давлением,
.Находим, что 24% раствор NaOH кипит под атмосферным давлением при температуре 111,47
110 + 1,47 = 111,47
Температурную депрессию можно определить по формуле Тищенко
где Δ tдепр. – температурная депрессия,
;tатм – температурная депрессия при атмосферном давлении,
;T – Абсолютная температура воды при данном давлении,
; 
- теплота испарения для воды при данном давлении, Дж/кг.tатм = 111,47 – 100 = 11,47
обозначим
при pб.к. = 0,18
0,76 – 0,012 = 0,748
Δtдепр.= 0,748·11,47 = 8,58
Конечная температура раствора в сепараторе
tк = 58,26 + 8,58 = 66,84
Средняя температура кипения раствора в трубах
где tкип – средняя температура кипения в трубах,
;tк – температура кипения раствора в сепараторе (конечная температура раствора),
;Δtг.э. – гидростатическая депрессия (эффект) или повышение температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в аппарате,
.Вначале определим следующие параметры: оптимальная высота уровня по водомерному стеклу, определяется по формуле:
где
оптимальная высота уровня, м; 
плотности раствора конечной концентрации и воды при температуре кипения, кг/м3; 
рабочая высота труб, м. 
Примем tкип = 73оС, тогда
1196 + 42,8 = 1238,8
1183 + 42,4 = 1225,4
1225,4 + 4,69 = 1230,1
972 + 3.85 = 975.9
Гидростатическую депрессию определим по формуле
Средняя температура кипения раствора в трубах
