Avantaje: soluție mai concentrată a fost evaporat la o presiune mai mare și, respectiv, temperatură. Acest lucru permite-o pe reîncălzire.
Dezavantaje: necesitatea de a include în circuitul pompei pentru a pompa soluția în afara carcasei în carcasă.
Figura 4 - instalație de evaporare contracurent cu mai multe corpuri
pompă de căldură 3.4 evaporare
Evaporarea cu pompă de căldură bazate pe posibilitatea utilizării vaporilor pentru evaporarea solventului în același aparat, dacă temperatura de vapori va fi într-un fel la temperatura îmbunătățită de încălzire cu abur. Temperatura de vapori poate fi crescută până la temperatura aburului de încălzire prin comprimare cu un compresor sau un injector de abur.
În primul caz, vaporii curge din vaporizator la turbocompresorului, comprimat la o presiune corespunzătoare temperaturii aburului de încălzire, și este introdus în evaporator din camera de încălzire.
Ecuația echilibrului termic
D- unde fluxul de încălzire cu abur, kg / s;
încălzire H- entalpie abur J / kg;
W- evaporată debit masic de apă, kg / s;
HB. p.szh- comprimat entalpia vaporilor J / kg;
GH. Rata Gk- masei de curgere inițiale (linia de bază) și soluția finală soluție (evaporată), kg / s;
CH, ck - sursa de căldură specifică și se evaporă soluția, J / kgK;
tn. tk- temperatură inițială și finală a soluției, ° C;
HB. n vapori de entalpie J / kg;
xk - concentrație finală soluție,% în greutate;.
# 8710; difference q- căldurilor integrale soluție de 1 kg de solut în soluțiile inițiale și concentrate, kJ / kg;
Entalpia HK- soluției finale, J / kg;
flux Qp- de căldură pentru a compensa pierderile din mediul natural fac, VT.
Din consumul de abur de încălzire Ecuația echilibrului termic poate fi calculată
După cum rezultă din ecuația (9), consumul de abur pentru evaporarea pompei de căldură este mult mai mică decât evaporarea când simplu, deoarece al doilea termen din partea dreaptă a ecuației scade brusc. Cu toate acestea, împreună cu necesitatea de a cheltui energie pentru funcționarea mecanică a compresorului. În cazul în care compresorul este acționat de un motor electric, puterea (în kW) este egal cu
în care - randamentul adiabatic al compresorului;
- eficiența motorului și dispozitivul de acționare.
Necesitatea de a folosi utilaje complexe (compresoare), iar costul energiei mecanice costisitoare conduce la compresoare inadecvate de pompe de căldură practice.
interes practic Mare sunt pompe de căldură cu injector de abur (Figura 5).
În aceste plante, aburul inițial de preîncălzire furnizată injectorului de abur 2. Injectorul din fiecare unitate injectează m unități proaspete de masă cu abur de masă de vapori. Rezultatul este o încălzire cu abur de lucru într-o cantitate de o presiune de lucru mai mică decât presiunea de vapori a sursei, și mai mare decât presiunea de vapori.
Rezultând într-un injector pentru încălzirea aburului intră în porțiunea din vaporizator a vaporilor este egală, nu poate fi injectat și, prin urmare, instalația nu este utilizată.
1 - evaporator; 2 - un injector cu abur
Figura 5 - Schema fluxului de căldură prin evaporare
injecție cu pompă de căldură
echilibru căldură luarea în considerare a procesului de evaporare poate fi reprezentat prin ecuațiile
O comparație a acestor ecuații cu ecuațiile de echilibru evaporare simplu arată că în acest proces de evaporare a pompei de căldură debitul de abur de încălzire este redus cu (1 + m) ori.
injector cu abur este un dispozitiv relativ simplu, a cărui fabricație necesită cheltuieli mari de metal, astfel încât instalarea unui injector de abur, în principiu, ar trebui să fie recunoscut destul de rațional.
Valoarea m în raport de injecție pentru injectarea unei condiții de funcționare favorabile vaporizator este 0,5-1.
Plante de evaporare din industria chimică funcționează, de obicei, în condiții nefavorabile pentru injectare. Datorită depresiunii temperaturi ridicate fluide secundare injectat abur sub presiune este scăzută. Odată cu scăderea presiunii scade rata de injecție de abur injectat. Cu un debit de scădere a injecției de abur de încălzire proaspătă este crescută iar utilizarea evaporatoare cu injector de abur devine dezavantajos. Said circumstanță se explică printr-o distribuție limitată în vaporizatoare industria chimică, cu o pompă de căldură; Aceste setări sunt folosite pentru evaporarea soluțiilor cu o mică depresiune a temperaturii și a condițiilor atunci când este necesar să se asigure debitul minim de abur de încălzire.
3.5 Accesorii evaporator
Evaporarea plantă constă dintr-un număr de aparate și recipiente auxiliare, a căror prezență sau absență este determinată de tipul de instalație.
Luați în considerare cele mai importante componente ale vaporizatorului.
Schimbător de căldură - este un dispozitiv în care procesele-lovye Transatlantice.
Schimbătoarele de căldură sunt împărțite în funcție de forma suprafeței (schimbătoare de căldură tubulare, schimbătoarele de căldură bobina etc.), Un fel de lichid de răcire (vapori de apă, etc .. Se dizolvă-li), o metodă de transfer de căldură. În conformitate cu exponenții ultimul LEM, acestea pot fi clasificate pe suprafața (recuperativ) amestecarea (de contact) si regenerative.
Suprafață schimbătoare de căldură - este cel mai important și important grup de schimbătoare de căldură utilizate în zonele industriale-guvernamentale-hozyayst. Schimbătoarele de căldură de suprafață, căldură purtătorii sunt separate printr-un perete, în care căldura este transferată prin supra-ness transferului de căldură în astfel de schimbătoare de căldură sunt formate din tuburi, denumite tubul (Figura 6).
Figura 6 - manta și căldură tub schimbător
Intr-un alt grup de schimbătoare de căldură a suprafeței de schimb de căldură este o suprafață a mașinii sau a foilor metalice plate. Amestecarea (contact) schimbătoare de căldură cu schimb de căldură are loc cu transfer de căldură în contact direct (de exemplu, turnuri de răcire).
În schimbătoare de căldură regenerativ, procesul de transfer de căldură de la cald la agentul termic rece este împărțită în timp în două perioade și se produce la încălzirea și răcirea duzei alternative. schimbătoare de căldură de acest tip sunt adesea folosite pentru recuperarea căldurii reziduale.
Unitate de condensare (Figura 7) este un element necesar al evaporatoarelor echipamente care funcționează sub vid. Deoarece industria chimică nu este de obicei necesară pentru a obține condens pur, care condensatoarele de amestec sunt larg răspândită.
Figura 7 - barometric Condensatorul
Cele mai frecvente condensatori uscate. În funcție de direcția relativă a debitului de abur și apă, distinge condensatori contracurent și co-curent. Primul t cel mai rațional. K. Ele pot primi apa de condensare a temperaturii mai mari, gazele de volum aspirat mai mici, care au o temperatură apropiată de temperatura de pornire a apei de răcire, ceea ce reduce consumul de energie pentru acționarea pompei de vid.
O condiție de funcționare normală a evaporatoarelor cu încălzire cu abur este îndepărtarea continuă a condensului aburului de încălzire. Pentru îndepărtarea continuă a condensului provenit de la camerele de încălzire dispozitive speciale, sunt folosite numite capcane cu abur.
Capcane cu aburi sunt proiectate pentru separarea automată a condensului de la eliberarea de emulsie de abur de la sistem ca și care nu participă la acest proces. Figura 8 prezintă clasificarea capcane cu abur.
Figura 8 - Clasificarea capcane
Capcana trebuie să producă vapori de apă și de întârziere, care se realizează prin oblon hidraulic sau mecanic.
Prin urmare, capcane de abur sunt împărțite în valveless și valvă.
Pentru întreținerea centralelor electrice sunt utilizate în mod obișnuit capcane supapa de lot. Pentru întreținerea dispozitivelor de încălzire sunt utilizate în capcanele continuă economie valveless urbane cu sigiliu de apă - Labirint, duza sau mașină de spălat Podbornoe.
Oalele de condens cu plutitor combinat grup numeroase construcții. Poate fi folosit pentru a elibera o cantitate mare de condens.
Oalele de condens cu flotor închis se aplică cazurilor în care temperatura de restricție de 300 ° C și presiunea vaporilor de apă saturată la 1,3 MPa.
Oalele de condens cu plutitor deschise folosite în parametrii de abur de înaltă energie.
Capcane „inverted“ linii float sunt utilizate în la presiuni de până la 1,5 MPa și la temperaturi de până la 200 ° C. Folosit în principal, în linii de producție, cu formarea continuă a condensului. Au multe avantaje în comparație cu abur capcane float deschis.
capcane termodinamice (Figura 9) de tip Tarel chatogo a primit cea mai mare cerere. Acestea sunt aplicate la o presiune de 10 MPa și la temperaturi de până la 300 ° C. Ei au un design simplu, de dimensiuni mici, dimensiunile și greutatea. Sunt extrem de fiabile și ieftine pentru a produce, oferi lățime mare de bandă și pierderi mici de abur.
1 - carcasă; 2 - ouat; 3 - șa; 4 - placă; 5 - Cover
Figura 9 - Capcanele de abur termodinamic
Capcane de abur cu termostat (termostatic) Element senzor sunt sub forma unui tub cu burduf sau curbat supra-umple cu ușurință evaporabil fluide sau furnizate termoplas-tinami având coeficienți de dilatare liniară de mare.
Capcanele de duze sunt potrivite numai pentru amestec continuu și uniform de admitere cu abur. De obicei, capcane de duze utilizate în cantități mici de presiuni de condens și de evacuare nu mai mare de 2,5 MPa.
În orice operațiune capcană abur afectează în mare măsură diferența de presiune în camera de încălzire (de unde se poate trage condensator-sat) și condensat. Aceasta elimină posibilitatea unei alegeri corecte a capcanelor pentru o singură dimensiune, condus de cataloage, și necesită, în fiecare caz, un cuplu de check-cursă.
Pompa de căldură. Evaporarea cu pompă de căldură bazate pe posibilitatea utilizării vaporilor pentru evaporarea solventului în același aparat, în cazul în care un fel sau altul a crescut la temperatura de încălzire cu abur. Temperatura de vapori poate fi ridicată la temperatura de încălzire a aburului prin comprimarea l com compresoare sau injector cu abur.
3.6 Descrierea instalării
Instalație pentru efectuarea procedeului de evaporare (Figura 10) este un evaporator conectat cu generatorul de abur 1.
soluție diluată Source pătrunde în partea inferioară a separatorului 5 și apoi intră țevile de încălzire. abur primar alimentat în spațiul tubului din camera de încălzire 6, unde se condensează, oferind căldura de condensare a aburului prin peretele țevii la soluția de fierbere.
Vaporizatorul funcționează pe principiul circulației naturale direcțională, care este cauzată de diferența de densități de fierbere soluție conducta de circulație 7 și în conductele generatoare de abur camera Gre-ghidare 6. Diferența de densitate este cauzată de diferența de flux termic specific pe unitatea de volum a soluției: este mai mare în tuburile de abur decât în zona descendentă. Prin urmare, intensitatea fierbere și generarea de abur în ele este de asemenea mai mare; amestec de vapori-lichid format aici este mai puțin densă decât preaplinul. Aceasta conduce la o soluție de circulație fierbere direcționată, care cade în jos coborâtoare, iar pe creșterile conductelor de încălzire. Amestecul lichid-vapori trece apoi într-un separator în care aburul este separat din soluție și a fost evacuat din aparat. Soluția evaporată părăsește duza la partea de jos a aparatului.
1 - un dispozitiv pentru încălzirea lichidelor „acute“ abur;
2 - manometru; 3 - duză; 4, 8, 11, 12 - valve; 5 - separator;
6 - camera de încălzire; 7 - conducta de circulare; 9 - container
soluția este evaporată; 10 - Recipient pentru condens; 13 - pâlnie
Figura 10 - Schema monohull evaporator
3.7 Metoda de lucru
Soluția de sare amestecată s-a turnat într-o anumită unitate de concentrare printr-o pâlnie de 13, o pre-măsurarea temperaturii. În acest caz, ventilul 8 este închisă. Include generator de abur 1. Atunci când presiunea aburului ajunge la presiunea stabilita, valva 4 este deschisă, iar aburul de încălzire intră în camera de încălzire 6, unde se condensează etsya, dând căldură de condensare prin pereții țevii de abur
la lichidul de fierbere, supapa 10 este deschisă pentru evacuarea condensului.
amestec de vapori-lichid intră în separatorul, în care vaporii se separă din soluție și evacuată din aparat. Soluția evaporată este alimentat prin valva 8 și se măsoară temperatura.
3.8 Prelucrarea datelor experimentale
3.8.1 Determinarea coeficientului de transfer de căldură de la vaporii
la sistemul
a) Pentru o anumită presiune de vapori de apă în referință găsi temperatura de condensare și o căldură specifică a vaporizării.
b) Să se determine diferența totală de temperatură
unde - punctul soluție la fierbere, ° C.
c) Se calculează temperatura peretelui
d) Se determină temperatura medie de condensare a filmului
d) este în densitatea de referință # 961; (Kg / m3) (a se vedea. Anexa
B) și căldura specifică a viscozității cinematice a peliculei de condens la o temperatură medie a peliculei de condens.
e) Se calculează coeficientul de transfer termic al condensării filmului de abur saturat și condensat de film scurgerile laminar sub acțiunea gravitației
unde C - un coeficient în funcție de poziția suprafeței încălzite: suprafața verticală A = 1,15, pentru o suprafață orizontală A = 0,72.
3.8.2 Determinarea coeficientului de transfer termic al peretelui
a) Pentru o anumită presiune de vapori de apă găsi temperatura de condensare și o căldură specifică a vaporizării.
b) Să se determine diferența totală de temperatură
unde - punctul soluție la fierbere, ° C, în anexa D, în funcție de concentrația sa.
c) Se calculează temperatura peretelui
g) este în tensiunea de referință de conductivitate termică, vâscozitatea cinematică și suprafața soluției la un anumit capăt al său, ntratsii.
d) Se calculează coeficientul de transfer de căldură într-un regim de fluide de nucleu de fierbere
în care - presiunea vaporilor, kg / cm2;
- densitatea soluției la
d) Cu presiunea din stratul de mijloc sunt temperatura de fierbere soluție.
d) Se calculează depresiunea hidrostatică
3.8.6 Calcularea debitului de abur de încălzire
a) Din bilanțul material sunt debitul masic al soluției finale
și în care Gnach Gkon - debit masic de soluție de alimentare și soluția finală (evaporată), kg / s;
W - debitul masic de apă evaporată, kg / s.
b) Din ecuațiile de bilanț material se determină concentrația finală a soluției ()
în care - ratele inițiale de curgere în masă a soluției și soluția finală, kg / s;
, - fracțiile masice ale substanței dizolvate în soluția inițială și finală.
c) verifică validitatea formulei Xkon
d) Găsiți cantitatea de căldură necesară pentru evaporarea formula:
Pentru a găsi Q, trebuie să completați tabelul 2.
Tabelul 2 - Parametrii de bază ai procesului
d) Se calculează debitul de abur de încălzire în vederea Qpot = 5%
în cazul în care Rg. n - căldura specifică de condensare a vaporilor de încălzire, J / kg;
1) Rezumatul procesului de evaporare.
2) Care este diferența de temperatură utilă a evaporatorului?
3) Proprietățile soluțiilor: punct de fierbere altitudine, capacitate de căldură, căldura de dizolvare.
4) Concentrarea, hidrostatice și hidrodinamice depresie temperatură.
5) Single-evaporatoare. Principiul de funcționare.
6) Esența unui singur proces de evaporare. Aplicație.
7) evaporatoare multihulls. Principiul de funcționare.
8) REZUMAT proces de evaporare multiplă. Aplicație.
9) Avantajele și dezavantajele evaporare simplă și repetată.
Datorită volumului mare de material este plasat pe mai multe pagini:
1 2 3 4