Лекция № 13.
- основное уравнение теплопередачи. Выражаем среднюю движущую силу 
через разности температур на концах потоков. Наиболее широко применяется противоток и прямоток.
Выражение для средних движущих сил процессов передачи тепла.
l – длина теплообменной поверхности, а S ее площадь.
Прямоток
– количество тепла, переданное между теплоносителями через бесконечно малую поверхность.
Поделим почленно два вышеперечисленных уравнения и воспользуемся известным правилом пропорций: 
- среднелогарифмическая разность температур - средняя движущая сила процесса переноса тепла при прямотоке.
Для противотока вывод похож и результат получается такой же.
Перекрестный ток преобразуем до противотока 
При противотоке передача тепла наиболее эффективна.
Выпаривание растворов
Выпаривание растворов – процесс концентрирования растворов путем удаления растворителя при кипении. Растворитель чаще всего вода.
Процесс может проводиться в периодическом и непрерывном режиме.
Схема однокорпусного выпарного аппарата с центральной циркуляционной трубой.
W- количество удаленных паров; i- теплосодержание вторичных паров; 
-их температура.
Физические основы выпаривания.
Депрессия – разность температур кипения раствора и растворителя. Она растет с ростом концентрации раствора.
|
Р = 760 мм рт.ст. = 1 атм – стандартное давление; стандартные депрессии табулированы.
Правило Бабо:
Правило служит для определения температур кипения растворов при различных давлениях.
dQ= 
(тепловой эффект при растворении соли) – закон Кирхгоффа
При удалении бесконечно малого количества воды из бесконечно разбавленного раствора (
, количество выделяющегося (отводимого) тепла равно 0:
|
|
dQ= 
Если раствор бесконечно разбавлен, тогда 
и:
= const <1 (правило Бабо)
Правило Бабо:
Для разбавленных растворов отношение давления в аппарате Р к давлению паров растворителя при температуре кипения раствора 
постоянно.
- для концентрированных растворов вводят поправку Статникова.
и Р.
Если тепло при растворении соли выделяется, то + 
, если поглощается, то
– .
Расчет однокорпусного выпарного аппарата периодического действия.
Выпарной аппарат считаем ячейкой идеального смешения, если в него попадает поток, то он приобретает те же параметры, что и на выходе.
1. Составляем математический баланс
2. Составляем тепловой баланс
3. Определяем поверхность теплообмена
· Материальный баланс по потоку:
· Тепловой баланс.
На стадии нагревания раствора:
S 
На стадии выпаривания:
- интеграл берем численно – графически.
Расчет выпарного аппарата непрерывного действия
1. Тепловой и материальный балансы те же
2. 
Способы утилизации вторичного пара
1. Экстра - пар – это тот вторичный пар, который отправляется внешнему потребителю.
2. Использование барометрического конденсатора смешения, создающего вакуум в выпарном аппарате.
Расчет барометрического конденсатора смешения
|
= 
- определяем по паровым таблицам.
- принимаем
- эмпирическая формула
- эмпирическая формула
газа, 
- определяем по паровым таблицам по 
, ибо пар и газ находятся в одном объеме.
задаемся 
|
|
высота, на которую поднимется вода в барометрической трубе,
Это называется тепловым насосом
и определяем мощность, затраченную на сжатие.
, 
- подача дополнительного греющего пара:
. Отсюда находим
Из рисунка ясно, что 