Значение гидростатической депрессии

. (44)

Повышение температуры кипения раствора из-за повышения давления в аппарате вследствие гидравлических потерь при прохождении вторичного пара через ловушки, сепараторы, выходной паропровод и т.д. называется гидравлической депрессией ₃.

Таким образом, температура кипения жидкой системы в выпарном аппарате определяется по формуле

, (45)

где – это температура вторичного пара при давлении, равном давлению в конденсаторе выпарной установки.

Такой способ расчета возможен при условии, что известно давление в конденсаторе выпарной установки.

Если же это давление не известно, то температура кипения раствора может быть определена по следующей формуле

, (46)

где – температура вторичного пара в выпарном аппарате над раствором, соответствующая его давлению.

Принцип работы многокорпусных выпарных установок состоит в том, что вторичный пар, полученный в первом аппарате (корпусе), поступает на обогрев второго корпуса, в котором давление в зоне кипения должно быть ниже давления вторичного пара в первом корпусе. Таким обра­зом, выпаривание во втором корпусе происходит за счет использования теплоты вторичного пара из первого корпуса.

Первый корпус лабораторной установки работает на электрическом обогреве. В этом случае количество тепла, выделяемое электрическим нагревателем , определяется по формуле, Дж

, (47)

где – сила тока, А; – напряжение, В; – мощность электронагревателя, Вт; – продолжительность опыта, с.

Количество вторичного пара, полученного в первом корпусе, можно определить из уравнения теплового баланса

, (48)

где – масса раствора, кг; – удельная теплоемкость, Дж/(кг°С); – температура кипения раствора, °С ; – начальная температура раствора, °С ; – масса вторичного пара, полученная в первом корпусе за время , кг; – удельная теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг; – потери тепла в окружающую среду, Дж.

Если жидкость нагрета до температуры кипения, и, если не учитывать потери теплоты в окружающую среду (вся теплота пошла на выпаривание), то уравнение (48) примет вид

. (49)

При стационарном тепловом состоянии системы вся теплота, выделившаяся в электронагревателе, передается кипящей жидкости. В этом случае уравнение теплоотдачи

, (50)

где  – коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости, ; – температура стенки, °С; – площадь теплоотда- чи, м².

Температура стенки первого корпуса определяется с помощью двух термопар, закрепленных на наружной поверхности электронагревателя. По результатам измерений температуры поверхности в двух точках определяется температура стенки, как среднее этих двух замеров

. (51)

Второй корпус лабораторной установки обогревается вторичным паром, полученным в первом корпусе. В этом случае тепло, выделившееся при конденсации этого пара (без учета нагрева раствора до температуры кипения и потерь тепла) пойдет на парообразование. Уравнение теплового баланса

, (52)

где – теплосодержание пара, Дж/кг; – удельная теплоемкость конденсата, Дж/(кг°С); – температура конденсата, °С; – количество вторичного пара, образовавшегося во втором корпусе за вре- мя , кг.

Теплота от конденсирующего пара передается к кипящей системе во втором корпусе за счет теплопередачи

, (53)

где – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²°С); – температура греющего пара (температура вторичного пара, вышедшего из первого корпуса), °С; – поверхность теплопередачи, м².