Каталог Рефератов - Процесс выпаривания растворов - скачать рефераты, бесплатно рефераты

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Процесс выпаривания растворов

Содержание

1. Выпаривание, способы выпаривания, общие сведения

2. Однокорпусные выпарные установки, материальный и тепловой балансы
3. Выпарные аппараты, конструкции, интенсификация процессов выпаривания
4. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках
5. Прямо и противоточные выпарные установки, явление самоиспаренияи
6. Материальный и тепловой балансы МВУ
7. Общая полезная разность температур и распределение по корпусам
8. Общая характеристика массообменных процессов, массоотдача и массопередача (аналогия с теплопередачей)
9. Движущая сила МОП, способы выражения сотавов фаз
10. Статика МОП, фазовые диаграммы
11. Линия равновесия, уравнение линии равновесия, системы газ-жидкость, пар-жидкость
12. Законы Дальтона, Генри, Рауля, идеальные и неидеальные системы
13. Классификация массообменных аппаратов
14. Материальный баланс МОП
15. Уравнение линий рабочих концентраций, рабочие линии, направление МОП
16. Кинетика МОП, молекулярная и конвективная диффузия, градиент концентраций
17. Модели массопереноса
18. Уравнение массопередачи, движущая сила
19. Основы расчета массообменной аппаратуры, расчет диаметра и высоты массообменного аппарата
20. Определение коэффициента массопередачи
21. Определение движущей силы МОП, ЧЕП, ВЕП
22. Определение числа ступеней (теоретическая и действительная тарелки КПД - локальный тарелки, колонны)
23. Метод кинетической кривой
24. Абсорбция, общие сведения, типы абсорберов, насадки, требования к насадкам и абсорбентам, гидродинамические режимы работы абсорберов
25. Статика процесса абсорбции, влияние температуры и давления на процесс абсорбции
26. Материальный баланс абсорбции, влияние удельного расхода абсорбента на размеры аппаратов
27. Скорость процесса абсорбции
28. Схемы абсорбционных установок
29. Перегонка жидкостей, общие сведения
30. Классификация бинарных систем, фазовые диаграмма P=f (x); t-x,y; y-x, азеотропные смеси
31. Простая перегонка, перегонка с дефлегмацией, материальный баланс
32. Ректификация, принцип ректификации
33. Непрерывная ректификация, схема, Материальный баланс
34. Допущения при расчете ректификации
35. Уравнение рабочих линий
36. Построение рабочих линий по y-xдиаграмме
37. Минимальное и действительное флегмовое число, связь с размерами аппарата и расходом тепла в кубе колонны
38. Тепловой баланс ректификации
39. Расчет числа ступеней ректификации
40. Рекификация многокомпонентных смесей
41. Сушка, способы и особенности процесса сушки
42. Основные параметры влажного газа, I-x диаграмма
43. Изображение процессов при сушке на I-x диаграмме
44. Примерный механизм процесса сушки
45. Равновесие при сушке
46. Материальный и тепловой балансы процесса сушки, внутренний баланс сушки
47. Варианты процесса сушки
48. Кинетика сушки

1. Выпаривание, способы выпаривания, общие сведения
Выпаривание - процесс концентрирования раствора практически нелетучих веществ путем испарения жидкого летучего растворителя.

Процесс выпаривания применяют как для частичного удаления растворителя, так и для полного разделения раствора на растворитель и растворенное вещество. В последнем случае выпаривание сопровождается кристаллизацией.

Физическая сущность: превращение растворителя в пар при кипении раствора и удалении образующегося пара.

Источник тепловой энергии - любые теплоносители (насыщенный водяной паргреющий или первичный). ГП отдает тепло выпариваемому раствору через стенку ("глухой" пар). Пар, образующийся при кипении выпариваемого раствора, называют вторичным.

В зависимости от свойств выпариваемого раствора и дальнейшего использования тепла вторичного пара выпаривание производят как при атмосферном давлении, так и при давлениях выше (избыточном) или ниже атмосферного (вакуум). Самый простой - выпаривание под атмосферным давлением, но при этом вторичный пар не используется, а удаляется в атмосферу. Вторичный пар, отбираемый на сторону вне целей выпаривания, называют экстра-паром.

Выпаривание под избыточным давлением позволяет использовать тепло вторичного пара, но обусловливает повышение температуры кипения раствора и, следовательно, требует применения греющего агента с более высокой температурой. Поэтому данный способ следует применять для выпаривания растворов не чувствительных к высоким температурам.

Выпаривание под вакуумом имеет ряд преимуществ по сравнению с двумя рассмотренными выше способами:

а) позволяет снизить температуру кипения раствора (выпаривание растворов, чувствительных к высоким температурам, а также высококипящих растворов);

б) при вакууме увеличивается разность температур между греющим агентом и кипящим раствором, что, при прочих равных условиях, позволяет уменьшить поверхность теплообмена аппарата;

в) за счет понижения температуры кипения раствора при разрежении можно использовать греющий агент более низких рабочих параметров (температуры и давления);

г) можно использовать в качестве греющего агента вторичный пар самой выпарной установки, что значительно снижает расход первичного греющего пара.

В химической технике выпаривание осуществляют либо в одном аппарате (однокорпусное выпаривание), либо в нескольких последовательно соединенных между собой аппаратах (многокорпусное выпаривание). Применяется также однокорпусное выпаривание с тепловым насосом.

2. Однокорпусные выпарные установки, материальный и тепловой балансы
При однокорпусном выпаривании раствор выпаривается от исходной до конечной концентрации в одном и том же аппарате. Однокорпусное выпаривание применяют либо в небольших по масштабу производствах, либо при агрессивных растворах, требующих для изготовления аппарата дефицитных материалов, либо если экономия пара не имеет существенного значения.

Процесс выпаривания проводится периодически или непрерывно. В периодически действующих аппаратах загрузка исходного раствора, выпаривание его до необходимой более высокой концентрации и выгрузка упаренного раствора производятся последовательно. Опорожненный аппарат вновь наполняется исходным раствором и процесс повторяется. В аппаратах непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается на выпаривание в аппарат, а упаренный раствор также непрерывно отводится из него. Они более экономичны в тепловом отношении, так как в них отсутствуют потери тепла на периодический нагрев самого аппарата. Периодическая выпарка целесообразна при выпаривании растворов с высокой температурной депрессией.

Выпарные аппараты с паровым обогревом можно объединить в три группы:

с естественной циркуляцией раствора;

с принудительной циркуляцией раствора (при выпаривании вязких растворов);

пленочные аппараты (для выпарки чистых некристаллизующихся растворов и растворов, чувствительных к высоким температурам).

Греющий пар для облегчения чистки поверхности нагрева от накипи (во всех конструкциях выпарных аппаратов) подается в межтрубное пространство греющей камеры 1. Конденсат отводится снизу камеры. Выпариваемый раствор, предварительно нагретый до температуры кипения в выносном теплообменнике, поступает в пространство над трубками 3 и опускается по циркуляционной трубе 4 вниз. Затем, поднимаясь

по греющим трубкам, раствор вскипает. Отделение вторичного пара от раствора происходит в сепарационной части аппарата 2. Для более полного отделения пара от брызг и капель предусмотренбрызгоотделитель (каплеотбойник) 5. Очищенный вторичный пар удаляется сверху сепаратора.

Вследствие разности плотности раствора в циркуляционной трубе ипарожидкостной эмульсии в греющих трубках раствор циркулирует по замкнутому контуру (естественная циркуляция). Возникновение достаточной разности плотностей при этом обусловлено тем, что на единицу объема раствора в трубке приходится большая поверхность, чем в циркуляционной трубе, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем раствора в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Значит, парообразование в греющих трубках должно протекать интенсивнее, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в циркуляционной трубе. Упаренный раствор удаляется из нижней части аппарата.

Материальный баланс: по всему веществу по абсолютно сухому веществу, находящемуся в растворе.

Тепловой баланс однокорпусного выпаривания.

Согласно схеме тепло в аппарат вносится:

с исходным растворомQ1=Gнcнtн;

с греющим паром Q2=Diг.

Тепло из аппарата уносится:

с упаренным раствором Q3=Gкcкtк;

с вторичным паром Q4=Wiв;

с конденсатом греющего пара Q5=Dctкон;

при концентрировании раствора Qк;

с потерями в окружающую среду Qк.

Уравнение теплового баланса принимает вид

Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+Qк+Qк

или

Gнcнtн+Diг= Gкcкtк+ Wiв+ Dctкон+ Qк+ Qп. (1)

Рассматривая исходный раствор как смесь упаренного раствора и испаренного растворителя, частное уравнение теплового баланса смешения при постоянной температуре кипения tк раствора (температура упаренного раствора равна tк) в аппарате можно записать:

Gнcнtн=Gкcк·tк+ Wс?·tк

где с? - удельная теплоемкость растворителя при температуре кипения раствора, Дж/ (кг·К). Тогда:

Gкcк=Gнcн - Wс? (2)

Подставляя правую часть уравнения (2) в уравнение (1), получим

Gнcнtн+Diг= Gнcнtк+ Wс?·tк+Wiв + Dctкон+ Qк+ Qп. (3)

Из уравнения (3)

D (iг-ctкон) =Gнcнtк+ +W (iв+с?·tк) + Qк+ Qп. (4)

Величина Qп в выпарных аппаратах, покрытых тепловой изоляцией, не превышает 3-5% полезно используемого тепла. Если раствор поступает в аппарат предварительно нагретый до температуры кипения, т.е. tн=·tк, то, пренебрегая суммой Qк+ Qп, получим из уравнения (4)

Практически iг-ctкон? iв+с?·tк, поэтому D?W, т.е. теоретически на выпаривание 1 кг воды расходуется приблизительно 1 кг греющего пара. Практически, с учетом потерь тепла, удельный расход греющего пара составляет 1,1-1,2 кг/кг воды.

3. Выпарные аппараты, конструкции, интенсификация процессов выпаривания

Триосн. Направления интенсификации:

1) интенсификация теплообмена - применение развитых поверхностей нагрева, напр. в виде набора стальных пластин, тонкостенных (1,2-1,5 мм) и ребристых труб, а также труб со спец. турбулизаторами в форме внутр. кольцевых выступов или проволочных спиральных вставок;

2) снижение накипеобразования - использование, напр., затравочных кристаллов, способствующих массовой кристаллизации в объеме р-ра, или антиадгезионных полимерных покрытий;

3) экономия энергозатрат - применение, напр., экстра-пара и конденсата для нагревания исходного р-ра либо его предварительное концентрирование с помощью мембранного разделения.

4. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках
Движущая сила процессов выпаривания - разность температур

Дtпол=tГП-tК. Р-РА

Разность температур между греющим и вторичным паром в выпарном аппарате называют общей или располагаемой разностью температур. Общая разность температур Дtобщ в многокорпусной выпарной установке определяется разностью между температурой Т1 греющего пара в первом корпусе и температурой Тк вторичного пара, поступающего из последнего корпуса в конденсатор, т.е.

Дtобщ= Т1-Тк

Полезная разность температур Дtпол в выпарном аппарате меньше общей разности температур на величину температурных потерь:

Дtпол=Дtобщ - ?Д

где ?Д - сумма температурных потерь (потерь температурного напора). Для многокорпусной выпарки общая полезная разность температур равна общей (располагаемой) разности температур за вычетом суммы температурных потерь по всем корпусам установки

?Дtпол=Дtобщ - ?Д

Температурные потери при выпаривании обусловлены следующими причинами:

температурной депрессией Д? - уменьшением упругости паров растворителя над раствором по сравнению с упругостью паров чистого растворителя - рассмотренной ранее;

гидростатической депрессией Д?? - повышением температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в греющих трубках аппарата;

гидравлической депрессией Д??? - понижением давления вторичного пара за счет гидравлических сопротивлений в паропроводах между корпусами многокорпусной выпарной установки.

Гидростатическая депрессия Д?? вызывается тем, что давление на жидкость в выпарном аппарате по высоте трубок неодинаково. Это обусловливает различную температуру кипения раствора по всей его высоте. Так, например, если нагревать воду в трубе высотой 10 м, то верхний слой воды закипит при температуре 100°С, а нижний же слой, находящийся под абсолютным давлением 0,2 МПа, - при температуре 120°С.

Полная депрессия в аппарате УД равна сумме температурной, гидростатической и гидравлической депрессии

tк=T? - УД,

где T? - температура вторичного пара в выпарном аппарате, °С.

5. Прямо и противоточные выпарные установки, явление самоиспаренияи

Многокорпусные выпарные установки различаются также по взаимному направлению движения греющего пара и выспариваемого раствора.

В прямоточной установке, ввиду более низкого давления во втором корпусе раствор, упаренный в первом корпусе, перемещается самотеком во второй корпус и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе. За счет выделяющегося при этом тепла образуется дополнительно некоторое количество вторичного пара. Такое явление, происходящее во всех корпусах установки, кроме первого, носит название самоиспарения раствора.

Страницы: 1, 2, 3, 4

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.