Część A. Aparat wyparny jednodziałowy

ZATĘŻANIE ROTWORÓW W APARATACH WYPARNYCH
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i pracą aparatów wyparnych
o działaniu ciągłym wraz z praktycznym zatężaniem rozcieńczonego roztworu
wodnego.
Ćwiczenie obejmuje przeprowadzenie zatężania wodnych roztworów soli
w aparacie jedno- i dwudziałowym, sporządzenie bilansów materiałowych i
cieplnych dla osiągniętych stanów stacjonarnych w obu aparatach oraz
porównanie działania stosowanych wyparek.
Część A. Aparat wyparny jednodziałowy
1
Schemat instalacji wyparki jednodziałowej przedstawia rysunek 1.
Rysunek 1. Schemat instalacji wyparki jednodziałowej.
1- aparat wyparny, 2,2’ – termostaty, 3 - wymiennik ciepła (podgrzewacz
surówki), 4 – wymiennik ciepła (chłodnica oparów), 5- wymiennik ciepła
(chłodnica roztworu zatężonego), 6 – zbiorniki: surówki, roztworu zatężonego i
rozpuszczalnika, 7- pompa perystaltyczna, 8,8’ – zawory czerpalne, 9- rotametr,
K1 K2 – elektrody konduktometryczne, t1,,,,t13 – punkty pomiaru temperatury
(opis w tekście)
Aparat wyparny (1) jest stalowym zbiornikiem wyposażonym w
poziomowskaz i wężownicę /długość 200cm, średnica zewnętrzna 14mm/. Do
wężownicy doprowadzane jest medium grzejne /olej, gliceryna lub inne/
ogrzewane w termostacie (2) o mocy grzałki 1.63kW. Z aparatem wyparnym
współpracują trzy wężownicowe wymienniki ciepła /długość wężownicy 80cm,
średnica zewnętrzna 14mm, wewnętrzna 10mm/. Wymiennik (3) służy do
podgrzewania roztworu zasilającego wyparkę, czynnikiem ogrzewającym jest
para odprowadzana z aparatu wyparnego i doprowadzana do płaszcza
wymiennika. Wymiennik (4) służy do wychładzania nadmiaru oparów,
2
czynnikiem pobierającym ciepło jest woda doprowadzana do płaszcza
wymiennika. Wymiennik (5) służy do schładzania roztworu zatężonego, medium
pobierającym ciepło jest woda doprowadzana do płaszcza wymiennika. Przepływ
wody chłodzącej w wymiennikach ciepła (4 i 5) mierzony jest rotametrami (9).
Aparat wyparny i wymienniki ciepła izolowane są pianką poliuretanową w celu
zmniejszenia strat ciepła do otoczenia.
Działanie aparatu wyparnego w trybie pracy ciągłej
Roztwór rozcieńczony /surówka/ podawany jest pompą perystaltyczną (7)
ze zbiornika (6) do podgrzewacza (3) gdzie jest ogrzewany wstępnie oparami
dopływającymi z aparatu wyparnego (1). Na drodze między zbiornikiem a
podgrzewaczem odbywa się konduktometryczny pomiar stężenia surówki (K1).
Wstępnie ogrzany roztwór doprowadzany jest do aparatu wyparnego (1) w
powierzchniowe warstwy znajdującej się w nim cieczy. W aparacie wyparnym
zachodzi wrzenie roztworu. Powstające opary odprowadzane są do płaszcza
podgrzewacza (3) gdzie kondensując podgrzewają wstępnie surówkę.
Kondensacja pozostałości oparów i ich całkowite schłodzenie zachodzi w
wymienniku (4). Roztwór zatężony z dna aparatu wyparnego kierowany jest do
wymiennika ciepła (5), gdzie jest schładzany wodą doprowadzaną z termostatu
(2’) do płaszcza wymiennika. Ochłodzony roztwór zatężony kierowany jest do
odpowiedniego zbiornika (6). Między wymiennikiem ciepła (5) a zbiornikiem
roztworu zatężonego (6) odbywa się konduktometryczny pomiar przewodnictwa
roztworu zatężonego (K2) . Do regulacji objętościowego natężenia przepływu
wody chłodzącej w wymienniku (4) służą zawór czerpalny (8) a w wymienniku
(5) zawór (8’). Odczytu przepływu wody chłodzącej w obu wymiennikach
dokonuje się za pomocą rotametrów (9).
Mierzone parametry
1. Pomiary objętościowego natężenia przepływu:
a) objętościowe natężenia przepływu roztworu rozcieńczonego (v1, cm3/min )
b) objętościowe natężenie przepływu wody chłodzącej w wymiennikach (4) i (5)
(v4, v5 dm3/h) odczytuje się przy pomocy rotametrów (9).
2. Stężenia
roztworu
rozcieńczonego
i
zatężonego
mierzy
się
konduktometrycznie (elektrody K1, K2).
3. Pomiar temperatur (T1 – T13) dokonywany jest z wykorzystaniem
elektronicznego zestawu pomiarowego z odczytem cyfrowym (T,oC).
Uwaga : W celu dokonania odczytu temperatury należy przycisnąć przycisk
sekcji (A,B,D) oraz w wybranej sekcji przycisk żądanej temperatury. Odczyt
temperatury dokonać po ~30sek. Dla ułatwienia orientacji pomiar temperatury
sygnalizowany jest mruganiem diody w określonym punkcie na schemacie
wyparki.
Wykaz punktów pomiaru temperatury
T1 – temperatura roztworu rozcieńczonego zasilającego aparat wyparny
3
T2 – temperatura oparów /nad wrzącym roztworem w aparacie wyparny
T3 – temperatura roztworu zatężonego na wyjściu z aparatu wyparnego
T4 – temperatura medium grzejnego na wejściu do wejściu do aparatu wyparnego
T5 – temperatura medium grzejnego na wylocie wężownicy aparatu wyparnego
T6 – temperatura surówki na wejściu do podgrzewacza
T7 – temperatura kondensatu na wylocie wymiennika ciepła (4)
T8 – temperatura wody chłodzącej na wlocie wymiennika (4)
T9 – temperatura wody chłodzącej na wylocie wymiennika (4)
T 11 – temperatura roztworu zatężonego na wylocie wymiennika ciepła (5)
T12 – temperatura wody chłodzącej na wlocie wymiennika (5)
T13 – temperatura wody chłodzącej na wylocie wymiennika (5)
Uwaga : Do sekcji A należą temperatury T1 – T5
Do sekcji B należą temperatury T6 – T9
Do sekcji D należą temperatury T11 – T13
Wykonanie ćwiczenia – wyparka jednodziałowa
1. Uruchomić termostat (T1).
2. Uruchomić termostat (T2)
3. Ustawić przepływ wody chłodzącej (rotametry R1 i R2) w wymiennikach (4 i
5) według wskazówek asystenta [dm3/h].
4. Włączyć zestaw pomiarowy temperatury.
5. Ustawić zasilanie wyparki surówką za pomocą pompy perystaltycznej (7).
Wartość liczbową przepływu podaje asystent.
6. Uruchomić program zapisujący wartości przewodnictwa elektrycznego
mierzonego przez elektrody konduktometryczne K1 i K2 odpowiednio surówki
i roztworu zatężonego.
7. W odstępach 30 min. odczytywać i zapisywać temperatury od T1 do T13 aż do
uzyskania wartości ustalonych w funkcji czasu.
8. Obserwować zmiany przewodnictw do uzyskania wartości ustalonych w
funkcji czasu.
Uwaga: Ilość pomiarów i ich szczegółowe warianty należy ustalić z
asystentem prowadzącym ćwiczenie.
9. Po zebraniu parametrów charakteryzujących stan równowagi wyparki
(temperatura, przewodnictwo, przepływy, zużycie energii elektrycznej itd.)
wyłączyć instalację. Decyzję o wyłączeniu instalacji podejmuje asystent
prowadzący ćwiczenie.
10.Przeliczyć przewodnictwa surówki i roztworu zatężonego na stężenia
roztworów w [kg/kg] z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego w programie
Excel.
11.Wykonać w programie Grapher wykres zależności stężeń surówki i roztworu
zatężonego od czasu pracy wyparki.
4
12.Wybrać okres stacjonarnej pracy wyparki i wykonać w programie Excel bilans
materiałowy i energetyczny dla wyparki.
13.Na podstawie uzyskanych wyników należy narysować wykres Sankey’a dla
bilansu materiałowego wyparki jednodziałowej.
Opracowanie wyników pomiarów
Stężenia solanki (c) wyznacza się z równania empirycznego (dla stężeń do 5%):
c = A*L^3 + B*L^2 + C*L + D
gdzie:
L – przewodność właściwa roztworu soli mierzona konduktometrycznie
[mS/cm]
c - stężenie roztworu w [kg/kg]
A,B,C,D – współczynniki wielomianu (dobierane)
Gęstości roztworów (d) wyznacza się z równania empirycznego:
d = - 3.24 E-4 c^3 + 1.1194 E-2 c^2 + 8.425 E-1 c + 1
gdzie:
c – stężenie roztworu
d- gęstość [kg/dm3]
Pkt
pom.
1 DZ 1
1 DZ 2
L
miano
mS /
cm
mS /
cm
c
miano
######
kg/kg
######
kg/kg
5
I. Bilans materiałowy aparatu wyparnego jednodziałowego
1. Masowe natężenie przepływu roztworu surowego /surówki/ - G1
Wyznaczanie szybkości tłoczenia
v1 = ( VP - VK ) / t
gdzie:
Vk – objętość końcowa w cylindrze miarowym
Vp – objętość początkowa w cylindrze miarowym
t – czas pompowania [min]
VK
VP
miano
cm^3
t
miano
min
v1
miano
###### dm^3 / h
G1 = v1 * d1 [kg/h]
v1
d1
G1
dm3/h
kg/dm3
###### kg/h
2. Masowe natężenie przepływu roztworu zatężonego – G2
G2 = G1 * x1 / x2 [kg/h]
G1
x1
x2
G2
kg/h
kg/kg
kg/kg
###### kg/h
3. Ilość odparowanego rozpuszczalnika w jednostce czasu - W
W = G1 - G2 [kg/h]
G1
-G2
W
kg/h
kg/h
###### kg/h
6
II. Bilans cieplny aparatu wyparnego jednodziałowego
1. Moc grzałki [kJ/h]
Odczyty
licznika
kWh
Czas
T4
T5
Q
:
:
o
o
C
C
###### kJ/h
2. Ciepło właściwe roztworu rozcieńczonego -cr
cr=cw*xw + cs*xs [kJ/kg oC]
cw
xw
cs
xs
cr
o
4,18 kJ/kg C
[]
o
kJ/kg C
[]
o
###### kJ/kg C
3. Ciepło zużyte na podgrzanie roztworu rozcieńczonego do temp. wrzenia –
Q1.
Q1 = G1cr (T3 – T1)
[kJ/h]
4. Ciepło zużyte na odparowanie wody - Q2
Q2 =WrT3
[kJ/h]
gdzie
rT3 = 1.903E-5 T3 ^3 - 1.2E-3 T3 ^2 - 0.717 T3 +2433.6
W
rT3
Q2
*)
kg/h
kJ/kg
###### kJ/h
5. Straty ciepła – Q3
7
Q3 = Q – (Q1 + Q2) [kJ/h]
Q
Q1
Q2
Q3
kJ/h
kJ/h
kJ/h
###### kJ/h
III. Bilanse cieplne wymienników ciepła.
1. Ciepło oddawane przez opary – Q4
Q4 = W * r + W * cw * ( 100 - T7 ) + W * cp * ( T2 - 100 ) [kJ/h]
W
0,6897 kg/h
r
2371 kJ/kg
o
cw
4,18 kJ/kg C
o
cp
1,86 kJ/kg C
o
C
T2
o
C
T7
Q4 ###### kJ/h
gdzie:
Cp = 1.86
Cw = 4.18
R = 2260
[kJ/kgoC] – ciepło właściwe pary wodnej
[kJ/kgoC] – cieplo właściwe wody
[kJ/kg] – ciepło parowania (skraplania) wody
2. Ciepło odzyskane na wstępne podgrzanie roztworu rozcieńczonego – Q5
Q5 = G1 cr (T1 – T6)
G1
cr
T1
T6
Q5
[kJ/h]
kg/h
o
kJ/kg C
o
o
C
C
###### kJ/h
8
Ciepło pobrane przez wodę chłodzącą w wymienniku kondensującym opary
– Q6
Q6 = v4 dw cw (T9 – T8)
[kJ/h]
gdzie:
dw – gęstość wody w danej temperaturze w kg/dm3
v2
dw
dm3/min dm^3/h
kg/dm3
kJ/kg
cw
T9
T8
Q6
o
C
C
o
C
o
###### kJ/h
4. Ciepło strat w wymienniku kondensującym opary – Q7
Q7 = Q4 – (Q5 – Q6)
Q4
Q5
Q6
Q7
[kJ/h]
kJ/h
kJ/h
kJ/h
###### kJ/h
5. Sprawność podgrzewacza roztworu rozcieńczonego – s
S = (Q5/Q2) 100
Q5
Q2
s
[%]
kJ/h
kJ/h
###### %
6. Ciepło właściwe roztworu zatężonego – cz
cz = cwxw1*+ csxs1 [kJ/kg oC ]
cw
xw1
cs
xs1
cz
######
o
kJ/kg C
[]
o
kJ/kg C
[]
o
kJ/kg C
9
gdzie:
xw1* - ułamek masowy wody i xs1* - ułamek masowy soli
cs , cz - ciepło właściwe odpowiednio soli i roztworu zatężonego [kJ/kgC]
7. Ciepło oddawane przez roztwór zatężony – Q8
Q8 = G2 cz (T3 – T11)
G2
cz
T3
T11
Q8
[kJ/h]
###### kg/h
o
4,18 kJ/kg C
o
o
C
C
###### kJ/h
8. Ciepło pobrane przez wodę chłodzącą w wymienniku (5) – Q9.
Q9 = v5 dw cw (T13 – T12)
v5
dw
cw
T13
T12
Q9
[kJ/h]
dm3/min
1 kg/dm3
4,18 kJ/kgK
o
o
C
C
###### kJ/h
gdzie:
v5 – średni przepływ wody chłodzącej
dw – gęstość wody [kg/dm3]
cw – ciepło właściwe wody [kJ/kgoC]
9. Ciepło strat w wymienniku chłodzącym roztwór zatężony– Q10
Q10 = Q8 – Q9
Q8
Q9
Q10
[kJ/h]
kJ/h
kJ/h
###### kJ/h
10
IV. Ruch ciepła
1. Przenikanie ciepła od medium grzewczego (gliceryna) do wrzącej cieczy w
aparacie wyparnym
• Obliczamy zastępczą średnią różnicę temperatur - ∆t1 :
∆t1 = (T4 – T5) / [ln (T4 – T3 ) / (T5 – T3)] [oC]
T3
T4
T5
∆t1
o
C
C
o
C
o
###### C
o
• Obliczamy współczynnik przenikania ciepła K1 :
K1 = Q / (F1 ∆t1 3600) [kJ/m2oC s]
Q
F1
∆ t1
K1
kJ/h
0,088 m2
o
C
###### kJ/m2Cs
gdzie: F1 = 0.088 m2
2. Przenikanie ciepła od roztworu zatężonego do wody w wymienniku (5)
• Obliczamy zastępczą średnią różnicę temperatur ∆t2 :
(T3 – T13) – (T11 – T12)
∆t2 = -------------------------------ln [(T3 – T13)/(T11 – T12)]
T3
T11
T12
T13
∆t2
0
0
0
0
######
[oC ]
o
C
C
o
C
o
C
o
C
o
11
• Obliczamy współczynnik przenikania ciepła K2 :
K2 = Q8 / F2 ∆t2 3600
[kJ/m2oCs]
gdzie: F2 = 0.03 m2
Q8
F2
∆t2
K2
kJ/h
0,03 m2
C
###### kJ/m2Cs
Część B. Aparat wyparny dwudziałowy
Schemat instalacji wyparki dwudziałowej przedstawia rysunek 2.
12
Rysunek 2. Schemat instalacji wyparki dwudziałowej.
1,2 – aparaty wyparne, 3,4,5 – wymienniki ciepła, 6 – termostat, 7 – zbiornik
surówki, P1, P2, P3, P4 – pompy perystaltyczne, 11 – manostat i manometr, 12pompka wodna, 13 – zawór czerpalny, t1…t5, ts – punkty pomiaru temperatury
(opis w tekście), k3, k4 – elektrody konduktometryczne
Budowa poszczególnych elementów aparatury jest identyczna jak w
przypadku aparatu jednodziałowego. Głównymi elementami instalacji wyparki
dwudziałowej są aparaty wyparne (1) i (2) stanowiące kolejne stopnie zatężania
roztworu.
Zasada działania wyparki dwudziałowej w trybie pracy ciągłej
Do wężownicy aparatu wyparnego (1) doprowadzane jest medium grzejne
/olej, gliceryna lub inne/ ogrzewane w termostacie (6) o mocy grzałki 1.63kW.
Roztwór surowy doprowadzany jest ze zbiornika (7) przy pomocy pompy
perystaltycznej P1. Roztwór surowy podgrzewany jest wstępnie w wymienniku
wężownicowym (3). Roztwór zatężony w aparacie wyparnym (1)
przepompowywany jest pompą perystaltyczną P2 do aparatu wyparnego (2).
Do wężownicy aparatu wyparnego (2) doprowadzana jest para z aparatu
wyparnego (1), która stanowi czynnik grzewczy w drugim stopniu wyparki.
Nadmiar oparów wychładzany jest w wymienniku (5), czynnikiem pobierającym
13
ciepło jest woda doprowadzona do płaszcza wymiennika. Roztwór zatężony z
aparatu wyparnego (2) jest wypompowywany przez pompę perystaltyczną P3.
Aparat wyparny (2) pracuje pod zmniejszonym ciśnieniem. Para z aparatu
wyparnego (2) kierowana jest do wymiennika (3), gdzie wykorzystywana jest do
wstępnego ogrzewania surówki zasilającej aparat wyparny (1). Nadmiar oparów
wychładzany jest w wymienniku (4). Do wytworzenia i stabilizacji obniżonego
ciśnienia w aparacie wyparnym (1) stosowana jest pompka wodna (12) połączona
z manostatem i manometrem (11). Kondensat oparów z aparatu wyparnego (2)
wypompowywany jest pompą P4.
Mierzone parametry
1. Pomiary objętościowego natężenia przepływu roztworu rozcieńczonego
/surówki/ oraz roztworu zatężonego i kondensatu wykonywane są
automatycznie i zapisywane w pamięci liczników pomp.
2. Pomiar temperatury dokonywany jest z wykorzystaniem elektronicznego
zestawu pomiarowego z odczytem cyfrowym (T,oC)
Uwaga : W celu dokonania odczytu temperatury należy przycisnąć przycisk sekcji
D w mierniku temperatury. Wybór punktu pomiarowego dokonywany jest
przyciskami 1-5 w bloku sterującym (ELRP2).
Wykaz punktów pomiaru temperatury
Tr – temperatura roztworu rozcieńczonego
T1 – temperatura w aparacie wyparnym (1)
T2 – temperatura w aparacie wyparnym (2)
T3 – temperatura kondensatu na wylocie wymiennika W3
T4 – temperatura kondensatu na wylocie wymiennika W2
T5 – temperatura roztworu rozcieńczonego zasilającego aparat wyparny (1)
Wykonanie ćwiczenia – wyparka dwudziałowa
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
*
Uruchomić termostat (6).
Włączyć zestaw pomiarowy temperatury.
Uruchomić przepływ wody chłodzącej wymienniki (zawór czerpalny).*
Ustawić zadaną wartość ciśnienia w aparacie wyparnym (2).*
Po rozpoczęciu wrzenia w aparacie (1) uruchomić pompę zasilającą instalację
surówka.
Uruchomić program zapisujący wartości przewodnictwa elektrycznego
mierzonego przez elektrody konduktometryczne k3 i k4 odpowiednio surówki i
roztworu zatężonego (punkt realizowany także dla wyparki jednodziałowej)
Odczytywać i zapisywać temperatury od T1 do T5 aż do uzyskania wartości
ustalonych w czasie.
Śledzić zmiany przewodnictw do uzyskania wartości ustalonych w funkcji
czasu.
Pomiary i odczyty przepływów, temperatury i zużycie energii elektrycznej
dokonywać zgodnie ze wskazaniami asystenta prowadzącego ćwiczenie.
czynności wykonywane w obecności asystenta prowadzącego ćwiczenie
14
Uwaga: Ilość pomiarów i ich szczegółowe warianty należy ustalić z
asystentem prowadzącym ćwiczenie.
10.Po zebraniu parametrów dla warunków ustalonej pracy wyparki wyłączyć
instalację. Decyzje o wyłączeniu instalacji podejmuje asystent prowadzący
ćwiczenie.
11. Przeliczenie przewodnictw surówki i roztworu zatężonego na stężenia
roztworów w [kg/kg] z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego w programie
Excel.
12. Wykonanie w programie Grapher wykresu zależności stężeń surówki i
roztworu zatężonego od czasu pracy wyparki.
13. Wybranie okresu stacjonarnej pracy wyparki i wykonanie w programie Excel
bilansu materiałowego i energetycznego.
14. Na podstawie uzyskanych wyników należy narysować wykres Sankey’a dla
bilansu materiałowego wyparki dwudziałowej.
Opracowanie wyników pomiarów
I. Bilans materiałowy dwudziałowego aparatu wyparnego
1. Wyznaczanie stałych pomp
k = v... / n...
gdzie: V... - objętość cieczy mierzona cylindrem
n... - liczba obrotów pompy
Nr pompy n... v...[dm3]
1
1
0,0077
2
1
0,0014
3
1
0,0027
4
1
0,0061
k
0.0033
0.0043
0.0040
0.0039
dm3/obr
dm3/obr
dm3/obr
dm3/obr
Uwaga:
Ponieważ nie ma możliwości pomiaru objętości cieczy tłoczonej
przez pompę P2, należy zmierzyć objętość kondensatu Vk z pierwszego
stopnia, gdyż (z pewnym przybliżeniem) vP1 = vP2 + vk.
Wyliczenie stałej następuje wówczas wg formuły:
k = ( vP1 - vk ) / n
Pomiarów vP1 i vP2 należy zatem dokonywać jednocześnie
2. Obliczanie objętościowych natężeń przepływu
V... = N / t
15
gdzie: V... - objętościowe natężenie przepływu
N - stan liczników pomp
k - stała danej pompy (pomocniczo)
t - czas pracy aparatu
Nr pompy
N
k
t [h]
V
1
0
0.0033
0
######
dm^3 / h
2
0
0.0043
0
######
dm^3 / h
3
0
0.0040
0
######
dm^3 / h
4
0
0.0039
0
######
dm^3 / h
3. Wyznaczanie stężenia i gęstości roztworów
Stężenia solanki (c) wyznacza się z równania empirycznego (dla stężeń do 5%):
c = A*L^3 + B*L^2 + C*L + D
gdzie:
L – przewodność właściwa roztworu soli mierzona konduktometrycznie
[mS/cm]
c - stężenie roztworu w [kg/kg]
A,B,C,D – współczynniki wielomianu (dobierane)
Gęstości roztworów (d) wyznacza się z równania empirycznego:
d = - 3.24 E-4 c^3 + 1.1194 E-2 c^2 + 8.425 E-1 c + 1
gdzie:
c – stężenie roztworu
d- gęstość [kg/dm3]
Pkt
pom.
1 DZ 1
1 DZ 2
L
miano
mS /
cm
mS /
cm
c
miano
######
kg/kg
######
kg/kg
16
4. Masowe natężenie przepływu rozcieńczonego /surówki/ - G1.
G1 = v1d1
v1
d1
G1
kg /
1 dm3
###### dm^3
[kg/h]
######
kg / h
5. Masowe natężenie przepływu roztworu zatężonego – G2
G2 = G1 – (W1 – W2)
[kg/h]
6. Ilość rozpuszczalnika odparowanego w jednostce czasu:
a) w drugim stopniu wyparki
W2=v4*dk2 [kg/h]
v4
d4
W2
kg /
1 dm^3
###### dm^3
######
kg / h
b) w pierwszym stopniu wyparki
W1=G1-(G2+W2)
G1
######
G2
kg/h
#DZIEL/0!
kg / h
W2
######
[kg/h]
kg / h
W1
######
kg / h
II. Elementy bilansu cieplnego wyparki dwudziałowej
1. Moc grzałki
Odczyty
licznika
0
00:00
kWh
Czas
Moc
0 ###### kJ/h
00:00
2. Ciepło właściwe roztworu rozcieńczonego - cr
cr = cw * xw + cs * xs
cw
xw
cs
xs
cr
4,18
1
0,9
6E-06
4,18
[kJ/kgC]
kJ/kgC
kg/kg
kJ/kgC
kg/kg
kJ/kgC
17
3. Ciepło zużyte na podgrzanie roztworu rozcieńczonego to temperatury
wrzenia – Q1
Q1 = G1 * cr * ( T1 - T5 ) [kJ/h]
G1
cr
T1
T5
Q1
######
4,18
0
0
######
kg/h
kJ/kgC
C
C
kJ/h
4. Ciepło zużyte na odparowanie wody – Q2
Q2 = W1 * rT1
[kJ/h]
gdzie:
rT1 = 1.903 T1 ^3 - 0.012 T1 ^2 - 0.717 T1 +2433.6
W1
rT1
Q2
*)
###### kg/h
2433,6 kJ/kg
###### kJ/h
5. Ciepło strat w wyparce AW1
Qst = Q - ( Q1 + Q2 )
Q
Q1
Q2
Qst
######
######
######
######
[kJ/h]
kJ/h
kJ/h
kJ/h
kJ/h
18
III. Bilanse cieplne wymienników ciepła
1. Ciepło oddawane przez opary – Q3
Q3 = W1 * ( r + cw * ( 100 - T3 ) + cp * ( T1 - 100 ))
W1
r
cw
cp
T1
T3
Q3
######
2433,6
4,18
1,86
0
0
######
[ kJ / h ]
kg/h
kJ/kg
kJ/kgC
kJ/kgC
C
C
kJ/h
2. Ciepło odzyskane przez roztwór w wyparce AW2 –Q4
Q4 = W2 * rT2
W2
T2
rT2
Q4
######
0
2433,6
######
[kJ/h]
kg/h
C
kJ/kgC
kJ/h
gdzie:
rT2 = 1.903 T2 ^3 - 0.012 T2 ^2 - 0.717 T2 +2433.6
*)
3. Stopień odzyskania ciepła oparów W1 – s1
s1 = Q4 / Q2
Q4
Q2
s1
###### kJ/h
###### kJ/h
###### [ ]
19
4. Ciepło oddawane przez opary W2 – Q5
Q5 = W2 * r + W2 * cw * ( T2 - T4 )
W2
r
cw
T2
T4
Q5
######
2433,6
4,18
0
0
######
[kJ/h]
kg/h
kJ/kg
kJ/kgC
C
C
kJ/h
5. Ciepło odzyskane w wymienniku (3) na wstępne ogrzanie roztworu
rozcieńczonego – Q6
Q6 = G1 * cr * ( T5 - Tr )
G1
cr
T5
Tr
Q6
[kJ/h]
kg/h
4,18 kJ/kgC
o
C
o
C
###### kJ/h
6. Stopień odzyskania ciepła oparów W2 – s2
s2 = Q6 / Q4 [ ]
Q6
Q4
s2
kJ/h
kJ/h
###### [ ]
*
) na podstawie: Pawłow K., Romankow P., Noskow A., „Przykłady z zakresu aparatury i inżynierii
chemicznej” WNT Warszawa 1969
Sprawozdanie z ćwiczenia należy wykonać zgodnie ze wzorem
zamieszczonym na stronie internetowej:
http://www.chem.uw.edu.pl/people/JSkupinska/spr02.htm
Dokładny opis konduktometrycznej metody pomiaru stężeń pod:
http://www.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/konduk/kond.html
20