Випарна установка.

Випарна установка в загальному випадку має 4 вихідні параметри. Для її дослідження необхідно скласти рівняння теплового і матеріального балансів.

Рівняння матеріалього балансу установки за концентрацію упареного розчину має вигляд:

; (6.48)

де – маса цільового продукту, що надходить до установки; – маса цільового продукту, що накопичується в об’ємі V кубової частини; – маса продукту, що виходить з установки; – маса продукту, що може витрачатися з вторинною парою.

Ці величини визначаються за формулами:

, (6.49)

,

, (6.50)

Тоді рівня набуває вигляду:

(6.51)

Для подальшого дослідження (6.51) слід врахувати, що:

(6.52)

; (6.53)

. (6.54)

 

Схема випарної установки наведена на рис. 6.6.

 

 

Рис. 6.6. Випарна установка: 1 – підігрівач розчину; 2 - випарна установка; 3 – кип’ятильник.

Матеріальний баланс для рівня має вигляд:

, (6.55)

де – масові витрати потоку рідини, що надходить до установки; ; – густина рідини упареного розчину; S – поперечний перетин установки; ; ; – масові витрати упареного розчину з куба і пари; – кількість вторинної пари

На підставі (6.52) – (6.55) рівняння матеріального балансу матиме вигляд:

(6.56)

Для тиску рівня матеріального балансу можна записати:

, (6.57)

де – маса речовини, що випаровується; – маса свіжого розчину; – маса парів в об’ємі; – маса парів, що відбирається з верхньої частини; – маса випареного розчину, що призводить до зміни рівня рідини.

Звідки:

. (6.58)

Враховуючи (6.52, а також що

; (6.59)

де –питома теплоємність упареного розчину; Т – температура кипіння розчину.

Тепловий баланс щодо температури випарної установки буде мати вигляд:

(6.60)

де – теплота, що надходить із свіжим розчином; – теплота, що надходить з кип’ятильника 3, (рис. 6.6); ; – теплота, що виходить з вторинною парою; – теплота, що виходить з упареним розчином; – теплота, що втрачається у навколишнє середовище.

Свіжий розчин підігрівається в теплообміннику 1 (рис. 6.6). Кількість теплоти dq_р знаходиться з системи рівнянь:

; (6.61)

. (6.62)

Для кип’ятильника (3) (Рис. 6.6) система рівнянь буде такою ж, проте кількість теплоти дорівнюватиме:

. (6.63)