Proiectarea unui Evaporator cu Tub Central

Vaporizarea

Să se proiecteze un evaporator cu tub central pentru concentrarea unui debit, Gm de 1500 kg/h soluţie apoasă de NaOH de la 8,5 % la 15,5 %. Temperatura soluţiei diluate este de 15 oC. Presiunea de lucru a evaporatorului este de 2,5 atm. Temperatura aburului de încălzire este cu 15 oC mai mare decât temperatura de fierbere a soluţiei.

1. Referatul de literatură.

2. Bilanţurile de materiale şi căldură.

3. Predimensionarea evaporatorului.

4. Dimensionarea propriu-zisă.

5. Dimensionarea camerei de vapori.

6. Calculul diametrelor racordurilor.

7. Calculul grosimii izolaţiei termice.

8. Schiţa evaporatorului.

1. Vaporizarea

Prin vaporizare sau evaporare se înţelege operaţia prin care un lichid este transformat în vapori. De obicei se realizează cu aport de căldură din exterior.

Căldura poate fi:

• Externă

- încălzire directă cu gaze de ardere - uscare;

- încălzire indirectă:

 la temperaturi joase - vaporizare;

 la punctul de fierbere - evaporare;

• Internă (destindere la presiune mai joasă) - vaporizare parţială.

1. 1. Factorii care influenţează vaporizarea

1. Presiunea de vapori şi temperatura de fierbere a soluţiei

a) pentru soluţii diluate: creşterea temperaturii de fierbere este proporţională cu concentraţia molară a soluţiilor, indiferent de natura solventului;

b) regula empirică a lui Babo: pentru soluţii apoase, raportul dintre presiunea de vapori ps a soluţiei şi presiunea de vapori pa a apei, este constanr şi independent de temperatura de fierbere când concentraţia soluţiei este constantă. Corecţia Δtc se adaugă sau se scade din valoarea temperaturii rezultate din aplicarea regulei lui Babo, după cum dizolvarea substanţei anhidre este exotermă, respectiv endotermă;

Tabel nr. 1. Corecţia Δtc

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Δtc [K]

ps

[torr] 100 200 400 450 500 550 650 0,9

0 50 200 350 450 500 550 1,8

0 0 100 275 300 350 400 2,6

0 0 0 150 200 250 300 3,6

c) formula lui Tiscenko. Temperatura de fierbere a unei soluţii poate fi calculată cu ajutorul următoarei formule:

(1)

unde: Δt = diferenţa dintre tf a soluţiei şi tf a apei, la aceeaşi presiune;

= Δt la presiune normală;

T = temperatura absolută de fierbere a solventului, la presiunea de firbere a soluţiei;

Tn = temperatura de fierbere a solventului la presiune normală;

r = căldura de vaporizare a lichidului la temperatura de fierbere a soluţiei;

rn = temperatura de vaporizare a lichidului la presiune normală;

Cu ajutorul diagramelor:

- Duhring (ta, ts);

- Kireev şi Othmer (lg ps, lg pa);

- diagramelor lg ps, ;

unde „a” se referă la apă la lichid de refertinţă, iar „s” se referă la soluţie.

Pentru trasarea lor, trebuie să se cunoască presiunea de vapori la două temperaturi, pentru fiecare soluţie.

2. Presiunea hidrostatică în vaporizatoare

Când fierberea unui lichid se face în strat gros, presiunea hidrostatică a lichidului se adaugă la presiunea de la suprafaţa lichidului, cu efectul că lichidul va fierbe la temperaturi mai înalte, cu atât porţiunea considerată de lichid se găseşte la adâncime mai mare.

3. Sensibilitatea termică a soluţiei

Multe dintre produsele, în special cele organice, se degradează la încălzire, iar degradarea lor creşte cu creşterea temperaturii şi cu durata încălzirii. De aceea se preferă aparatele în care evaporarea se face în volum mic de lichid.