- •Основы теплопередачи
- •Основные понятия и определения
- •Тепловые балансы
- •Теплопроводность
- •Уравнение Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской, цилиндрической и сферической стенок при стационарном режиме
- •Тепловое излучение
- •Основные законы излучения
- •Теплообмен между твердыми телами при излучении
- •Тепловое излучение газов и паров
- •Конвективный теплообмен
- •Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена
- •Тепловое подобие
- •Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача при изменении агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача в дисперсных системах с твердой фазой
- •Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Гидродинамический и тепловой пограничные слои
- •Теплопередача
- •Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи
- •Теплопередача через плоские, цилиндрические и сферические стенки при установившемся процессе
- •Средняя движущая сила теплопередачи
- •Тепловая изоляция
- •Нестационарный теплообмен
- •Список литературы к главе 7
- •Нагревание, охлаждение, конденсация
- •Нагревание
- •Нагревание водяным паром и горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение
- •Конденсация
- •Конструкции и расчет теплообменных аппаратов
- •Поверхностные теплообменники
- •Смесительные теплообменные аппараты
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Проектный расчет рекуперативных теплообменников
- •Поверочный расчет рекуперативных теплообменников
- •Расчет регенеративных теплообменников
- •Расчет теплообменников смешения
- •Сравнительная оценка и выбор конструкций теплообменных аппаратов
- •Список литературы к главе 8
- •Основные принципы интеграции тепловых процессов
- •Состав, структура и иерархия химико-технологической системы
- •Химико-технологическая система как объект проектирования
- •Введение в пинч-анализ
- •Построение составных кривых технологических потоков и определение энергетических целей
- •Построение составных кривых потоков хтс
- •«Точка пинча» потоков хтс
- •Деление тепловых потоков хтс
- •Представление сети теплообменных аппаратов
- •Проектирование тепловой сети с максимальной рекуперацией энергии
- •Список литературы к главе 9
- •Выпаривание
- •Общие сведения
- •Некоторые основные свойства растворов
- •Принцип работы выпарного аппарата
- •Однокорпусные выпарные установки
- •Выпарные аппараты непрерывного действия
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Поверхность нагрева выпарного аппарата
- •Потери полезной разности температур
- •Выпарные аппараты периодического действия
- •Выпаривание при переменном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном весе раствора в аппарате
- •Многокорпусные выпарные установки
- •Типовые схемы многокорпусных выпарных установок
- •Материальный баланс многокорпусной выпарной установки
- •Общая полезная разность температур выпарной установки
- •Распределение полезной разности температур по корпусам выпарной установки
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов при минимальной общей поверхности нагрева
- •Распределение общего перепада давления между корпусами по заданным давлениям вторичного пара
- •Число корпусов выпарной установки
- •Последовательность расчета многокорпусных выпарных установок
- •Основные направления повышения экономической эффективности выпарных установок
- •Интенсификация тепло- и массообмена
- •Утилизация вторичных энергоресурсов
- •Выпаривание с тепловым насосом
- •Улучшение эксплуатационных характеристик выпарных установок
- •Комбинирование выпаривания с другими технологическими процессами
- •Выпарные установки мгновенного испарения
- •Конструкции выпарных аппаратов
- •Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
- •Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
- •Пленочные выпарные аппараты
- •Основы теплового расчета выпарных аппаратов
- •Роторные тонкопленочные испарители
- •Выпарные аппараты погружного горения
- •Список литературы к главе 10
- •Содержание
- •Раздел I. Гидромеханические процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Раздел II. Тепловые процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Для заметок для заметок для заметок
- •Процеси та апарати хімічної технології
Выпарные аппараты периодического действия
Процесс выпаривания в аппаратах периодического действия протекает при непрерывном повышении концентрации, температуры кипения и изменении всех физико-химических свойств раствора. Существенную роль при расчете выпарных аппаратов периодического действия играет режим подачи раствора в аппарат. На практике применяют три варианта питания:
1) выпарной аппарат заполняют раствором до заданного уровня и затем подачу раствора прекращают. При этом по мере концентрирования раствора уровень его в аппарате уменьшается и по достижении заданной конечной концентрации раствора аппарат опорожняют. Этот вариант работы аппарата характеризуется непрерывным понижением уровня, т. е. уменьшением объема раствора в аппарате;
2) в аппарате поддерживают постоянный уровень раствора, непрерывно добавляя исходный раствор по мере испарения растворителя. Второй вариант характерен постоянным уровнем или объемом раствора в аппарате;
3) в аппарат, наполненный первоначально до некоторого уровня, непрерывно подают разбавленный раствор с таким расчетом, чтобы весовое количество раствора в аппарате оставалось постоянным в течение всего процесса выпаривания. Так как плотность раствора увеличивается по мере его концентрирования, то этот вариант характерен непрерывным понижением уровня (уменьшением объема) раствора в аппарате при постоянном весовом количестве.
В двух последних вариантах подача исходного раствора в аппарат начинается с момента закипания раствора. Следовательно, во всех трех вариантах расход тепла на нагревание раствора от начальной температуры до температуры кипения определяется из уравнения теплового баланса следующим образом:
, (10.26)
где – теплота, затрачиваемая на нагревание раствора, Дж;– количество исходного раствора, кг;– удельная теплоемкость исходного раствора, Дж/(кгК);– начальная температура исходного раствора,С;– первоначальная температура кипения раствора,С;– потери тепла в окружающее пространство и нагревание самого аппарата, Дж.
Время нагревания раствора до температуры кипения определяем из уравнения
, (10.27)
где – коэффициент теплопередачи при нагревании, Вт/(м2К);– температура теплоносителя,С;– время нагревания, с.
Из уравнения (10.27) получаем:
. (10.28)
Температура раствора в процессе нагревания изменяется от до. Температура теплоносителя зависит от рода применяемого теплоносителя. Если выпарной аппарат обогревают теплоносителем с постоянным агрегатным состоянием (дымовые газы, воздух, высококипящие жидкости и. т. п.), то его начальная температура обычно постоянна (). Конечная температура теплоносителя по мере нагревания раствора может увеличиваться от () в начальный момент до () в конечный момент.
В этом случае
, (10.29)
где . (10.30)
Таким образом, применительно к данному случаю, уравнение (10.28) примет вид:
. (10.31)
Средняя температура теплоносителя определяется из уравнения
. (10.32)
При нагревании выпарного аппарата насыщенным водяным паром, температуру теплоносителя можно считать постоянной. Тогда
(10.33)
и . (10.34)
По уравнениям (10.31) и (10.34) можно также рассчитать необходимую поверхность нагрева выпарного аппарата, если задано время нагревания раствора от начальной температуры до температуры кипения раствора.
Расчет расхода тепла и необходимой поверхности нагрева в процессе выпаривания раствора зависит от режима работы аппарата, поэтому эти расчёты рассматриваются отдельно для каждого режима.