ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Температурные потери и полезная разность температур из "Теоретические основы типовых процессов химической технологии" При рассмотрении процесса выпаривания различают общую А/общ и полезную А/пол разности температур. Под общей понимают разность температуры теплоносителя и температуры кипения чистого растворителя при давлении в паровом пространстве аппарата, под полезной — разность температур теплоносителя и кипящего раствора. Полезная разность температур оказывается ниже общей. Это объясняется более высокой температурой кипения растворов нелетучих веществ по сравнению с чистым растворителем, а также повышением давления в растворе по сравнению с давлением в паровом пространстве. Последнее обусловлено гидростатическим давлением, гидравлическим сопротивлением при движении парожидкостной смеси в кипятильнике, а также повышением давления, вызванным увеличением скорости (ускорением) парожидкостной смеси вследствие значительного увеличения ее объема по сравнению с объемом раствора, поступающего в греющую камеру. Повышение давления приводит к повышению температуры кипения, что уменьшает полезную разность температур, являющуюся движущей силой процесса выпаривания. Эти причины вызывают потери разности температур, т. е. уменьшение полезной разности температур по сравнению с общей. Потери складываются из так называемых температурной, или концентрационной, А к, гидростатической А г, гидравлической А гид и инерционной Aiи депрессий, которые представляют собой повышение температуры кипения раствора, соответственно, за счет различия температур кипения раствора и чистого растворителя, гидростатического давления, гидравлического сопротивления и увеличения давления вследствие ускорения парожидкостной смеси. [c.370] Это соотношение известно под названием правила Бабо. Оно используется для расчета температуры кипения раствора при произвольном давлении по данным о температуре кипения раствора при одном заданном давлении и зависимости температуры кипения растворителя от давления. Вначале по температуре кипения раствора при заданном давлении находится по данным о свойствах растворителя значение р° и рассчитывается константа. Затем вычисляется значение р°, отвечающее новому значению р, и определяется температура кипения растворителя при давлении р°. Она является также температурой кипения раствора при давлении р. [c.371] Поскольку коэффициент активности изменяется с температурой в соответствии с уравнением (1.71), соотношение (IV. 124) справедливо для растворов веществ, теплота растворения которых мала. Растворы неорганических веществ, с которыми чаще всего приходится иметь дело, характеризуются относительно большими теплотами растворения. Чем выше содержание растворенного вещества в растворе, тем больше отличается от единицы коэффициент активности растворителя и тем больше его изменение с температурой. Поэтому соотношение (IV. 124) справедливо лишь для разбавленных растворов. [c.371] Термодинамически строгая связь температуры кипения раствора с его составом и свойствами растворителя выражается уравнением (1.85). Однако для практического использования этого уравнения нужно располагать обширной информацией о свойствах растворов и растворителя, получение которой связано с большими трудностями, чем экспериментальное определение температуры кипения раствора. Это относится и к вытекающей из уравнения (I. 85) приближенной формуле (I. 87). [c.371] При сравнительно небольшом изменении температуры величины Г1 и Гг близки. Следовательно, при Г] Гг А/] А г, т. е. с понижением температуры (давления) концентрационная депрессия уменьшается. [c.372] Необходимо отметить, что определение температур кипения растворов относится к числу простейших экспериментов. Поэтому приближенными расчетными методами нужно пользоваться лишь для ориентировочных расчетов. Для проектирования и правильной эксплуатации выпарных установок необходимо располагать достоверными экспериментальными данными. [c.372] Поскольку состав выпариваемого раствора изменяется по высоте греющей камеры, концентрационная депрессия также изменяется по высоте. Это изменение зависит от доли растворителя, превращающегося в пар. Последняя в свою очередь зависит от интенсивности циркуляции раствора и подвода к нему теплоты. Изменение состава раствора по высоте может приводить к значительному изменению температуры его кипения. [c.372] Значение рсм зависит от объемного паросодержания, которое является функцией технологических и конструктивных параметров. [c.372] Гидравлическая депрессия обусловлена трением при движении парожидкостной смеси в трубах кипятильника и на пути от кипятильника к сепарационному пространству. Связанное с этим повышение давления зависит от соотношения объемных расходов фаз и режима их движения. [c.372] Закономерности, определяющие гидродинамику парожидкостных смесей, рассмотрены в гл. II. Они позволяют рассчитать повышение давления, вызванное указанными причинами. [c.373] Численные значения гидростатической, гидравлической и инерционной депрессии зависят от свойств раствора и давления, при котором проводится процесс выпаривания. [c.373] Гидростатическая, гидравлическая и инерционная депрессии возрастают с уменьшением давления в аппарате. Это вытекает из зависимости температуры кипения жидкости от давления, выражаемой уравнением Клапейрона — Клаузиуса (1.78). Характер этой зависимости иллюстрируется рис. IV. 33. Как видно, изменение давления на одну и ту же величину приводит к значительно большему изменению температуры кипения при низком, чем при более высоком давлении. [c.373] Относительный вклад отдельных составляющих потерь разности температур зависит от конструкции и режима работы аппарата. Из показателей режима наибольшее значение имеет давление. Поэтому для аппаратов, работающих под вакуумом, расчет потерь разности температур требует особого внимания. [c.374] Помимо рассмотренных источников потерь разности температур в многокорпусных выпарных установках возникают дополнительные потери, вызванные понижением давления пара в трубопроводе, соединяющем паровое пространство рассматриваемого корпуса с греющей камерой следующего корпуса, вследствие гидравлического сопротивления. Последнее может быть рассчитано. Обычно обусловленные этим потери разности температур принимают без расчета равными 1—2 К на каждый корпус. [c.374] Вернуться к основной статье