1. Многокорпусных выпарных установок. Виды температурных потерь
Многократное выпаривание – процесс, при котором в качестве греющего пара используют вторичный пар и , следовательно, достигается значительная экономия тепла. Сущность многократного выпаривания заключается в том, что процесс выпаривания проводится в нескольких соединенных последовательно аппаратах, давление в которых поддерживают так, чтобы вторичный пар предыдущего аппарата мог быть использован как греющий пар в последующем аппарате.
Многократное выпаривание позволяет сокращать расход тепла на проведение процесса приблизительно пропорционально числу последовательно соединенных аппаратов (или числу корпусов). Установки для многократного выпаривания всегда имеют несколько корпусов и поэтому называются многокорпусными. Они могут быть прямоточными, противоточными и комбинированными.
Экстра-паром (Е) называют часть вторичного пара из какого-либо корпуса выпарной установки, отбираемого на сторону для питания теплом различных аппаратов, непосредственно не связанных с выпариванием.
Преимущества:
Для обогрева последующих корпусов используют вторичный пар предыдущего корпуса.
Отсутствуют перекачивающие устройства м/д корпусами.
Недостатки:
Коэффициенты теплопередачи по корпусам резко отличаются.
Равномерность ухудшается от первого к последнему.
Материальный баланс выпаривания(составляется целиком для всей установки) :
,
,
Тепловой баланс (составляется для каждого корпуса отдельно) :
,
Полезная разность температур многокорпусных выпарных установок.
1-температура греющего пара (перегретого)
2-температура насыщенного греющего пара
3-температура конденсата
4-температура кипения раствора в нижней части трубы
6-темпетатура кипенная р-ра в верхней части трубок
7-температура кипения растворителя в сепарационной камере
8-температура вторичного пара
∆г – температурные гидравлические потери, потери за счет наличия сопротивлений
∆д – физико-химическая или температурная депрессия
5-температура кипения раствора в середине греющих трубок
∆п – гидростатические температурные потери
Потери общей разности температур в многокорпусной выпарной установке определяются суммой потерь по корпусам.
Суммарная полезная разность температур может быть распределена по корпусам различными способами:
Равенство поверхности нагрева каждой установки.
,
,
,
,
Сумма поверхностей корпусов минимальна.
,
Суммарная полезная разность температур распределяется по корпусам пропорционально квадратным корням из отношений тепловых нагрузок к коэффициентам теплопередачи.
2. Нагревание топочными газами. Тепловой баланс трубчатой печи.
Нагревание топочными газами - это самый старый способ обогрева в химической промышленности. Этим способом осуществляется нагревание до температур 180-1000°C. Дымовые газы образуются при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива (преимущественно при атмосферном давлении) в топках или печах различной конструкции.
Преимущества: высокие температуры нагрева
Недостатки: очень низкие коэффициенты теплоотдачи (порядка сотен), низкая теплоемкость газов (небольшая передача тепла), жесткие условия нагрева (очень большая разность температур), пожаро- и взрывоопасность.
I
камера - радиантная камера (передача
тепла за счет теплового излучения)
II
камера – конвективная камера (передача
тепла осуществляется за счет тепловой
конвекции).
Непосредственное нагревание топочными газами осуществляется в трубчатых печах, в печах для реакционных котлов или автоклавов.
Температура нагревания топочными газами регулируется частичной циркуляцией отработанных газов. Возвращая дымососом или инжектором часть отработанных газов в печь и смешивая их с газами, полученными в топке, снижают температуру газов, обогревающих теплообменные устройства. Увеличение объема газов приводит к возрастанию их скорости и соответственно возрастанию коэф-в теплоотдачи от газов к стенке. Для уменьшения температуры греющих газов в топку печи дополнительно подводят воздух, смешиваемый с газами.
Расход топочных газов определяют из уравнения теплового баланса:
