6.3.2 Материальный и тепловой баланс выпарного аппарата

Материальный и тепловой баланс для непрерывного процесса записывают при допущении, что отсутствует унос нелетучего продукта вместе с каплями, попадающими из кипящего раствора во вторичный пар. Для этих условий материальный баланс по общему количеству продуктов представляют в следующем виде:

, (6.3)

по нелетучему продукту

, (6.4)

где G_н, G_к – расходы соответственно исходного и упаренного раство-ров, кг/с;

х_н и х_к – концентрации соответственно растворенного продукта в исходном и упаренном растворе, кг продукта на 1 кг раствора;

W – выход вторичного пара, кг/с.

Из уравнений (6.3) и (6.4) можно определить расход упаренного раствора и выход растворителя (вторичного пара):

, (6.5)

, (6.6)

а также конечную концентрацию упаренного раствора:

. (6.7)

Расход теплоты на проведение процесса определяют из уравнения теплового баланса, записанного в следующем виде:

, (6.8)

где D – расход греющего пара, кг/с;

Н_г, Н_в.п. – энтальпии соответственно греющего и вторичного паров, Дж/кг;

Н_н, Н_к, Н_г.к. – энтальпии соответственно исходного и упаренного растворов и конденсата греющего пара, Дж/кг;

Q_п – расходы теплоты в окружающую среду, Дж/с.

В упрощенном виде запишем тепловой баланс смешения упаренного раствора и испаренной воды при температуре кипения t_кип., сделав допущение о постоянстве теплоемкости раствора в интервале температур от t_н до t_к, в виде

, (6.9)

где с_н, с_к, с_в – теплоемкости соответственно исходного, упаренного растворов и растворителя, Дж/кг;

Q_конд. – теплота концентрирования раствора в интервале изменения концентрации от х_н до х_к, Дж/с.

Теплота концентрирования численно равна теплоте растворения, но с обратным знаком.