Vladey-soboy.ru

Владей Собой
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Химия Температурные потери при выпаривании

В процессе выпаривания растворов возникают температурные потери, общая величина которых складывается из физико-химической (концентрационной) температурной депрессии гидростатической депрессии и гидравлической депрессии

Физико-химическая температурная депрессия равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя (температурой вторичного пара) при данном давлении. Раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Для раствора поваренной соли NaCI по мере повышения концентрации температура кипения повышается до тех пор, пока раствор не достигнет предельной концентрации 26 %. При такой концентрации и атмосферном давлении раствор закипит при температуре 107,5 о С, а выделяющиеся пары растворителя будут иметь температуру 100 о С, ᴛ.ᴇ. температуру кипения чистой воды.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при кипении раствора в выпарном аппарате температура выделяющегося пара всœегда меньше температуры кипения раствора. Эту разность температур и называют физико-химической температурной депрессией или просто температурной депрессией и обозначают :

где температура кипения раствора; tв.п температура выделяющихся паров растворителя (воды).

Температурная депрессия увеличивается с повышением концентрации раствора и различна для разных растворов. В справочниках обычно приводятся значения температурной депрессии для кипящих растворов при нормальном атмосферном давлении. Для расчета температурной депрессии растворов при давлениях, отличных от нормального, при наличии данных из таблиц для нормальной депрессии пользуются формулой И.А. Тищенко

где — температурная депрессия при данном давлении; — температурная депрессия при нормальном давлении; Т – абсолютная температура кипения воды при данном давлении; r – теплота парообразования воды при данном давлении.

Формула (1.7) дает удовлетворительные результаты только для водных растворов, обладающих малой температурной депрессией.

Значения нормальной температурной депрессии для некоторых растворов в зависимости от их концентрации приведены на рис. 1.4.

При нахождении температурной депрессии по формуле (1.6) крайне важно определять температуру кипения раствора при различных давлениях. Для этого можно использовать эмпирический закон Бабо, по которому отношение давления насыщения пара рр при той же температуре есть величина постоянная, для данной концентрации не зависящая от температуры кипения, ᴛ.ᴇ. [1]

Рис. 1.4. Изменение температурной депрессии в зависимости от концентрации раствора при кипении:

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, если температура кипения раствора данной концентрации при атмосферном давлении известна, то вычислить температуру кипения его при любом другом давлении просто. Следует иметь в виду, что закон Бабо дает достаточно точные результаты только для разбавленных (слабо концентрированных) растворов.

На рис. 1.5. представлена схема и температурный график выпарной установки с учетом всœех видов депрессий.

На оси абсцисс графика представлены температуры, а на оси ординат показаны положения температурных точек в установке. В соответствии с изложенным выше точка 4 соответствует средней температуре кипения раствора, а разность между точками 4 и 7 характеризует всœе виды депрессий. Следовательно, разность между температурами греющего пара (точка 2) и кипения раствора (точка 4) является полезной разностью температур.

Рис. 1.5. Схема аппарата и температурный график выпарной установки:

1-2-конденсация греющего пара (без учета охлаждения конденсата); 3-5- изменение температуры кипения под действием гидростатического столба жидкости; 4 – температура кипения раствора; 5-6 концентрационная температурная депрессия; 6-7-гидродинамическая температурная депрессия

При выпаривании циркулирующих растворов температурную депрессию следует вычислять по конечной концентрации раствора, а при отсутствии циркуляции, ᴛ.ᴇ. при однократном прохождении раствора, по средней его концентрации в корпусе.

Читайте так же:
Женщина после смерти матери не выходит из депрессии

Повышение температуры кипения растворов вследствие гидростатического давления. В выпарном аппарате давление на жидкость в верхних и нижних слоях неодинаково, следовательно, температура кипения раствора по всœей высоте аппарата также различна. Пузырьки пара, находящиеся в нижних слоях жидкости, и, следовательно, должны иметь большее давление, чем на поверхности. Этим объясняется более высокая температура кипения жидкости в нижних слоях.

Гидростатическое давление в среднем слое будет равно, Па,

где плотность раствора в п-ном корпусе, кг/м 3 ; высота столба жидкости в аппарате, м; g — ускорение силы тяжести, м/с 2 .

В случае если прибавить это давление к давлению в паровом пространстве аппарата͵ то получим общее давление на средней глубинœе жидкости , и по таблицам насыщенного водяного пара находиться температура кипения воды, соответствующая этому давлению. Вычитая из найденной температуры температуру кипения воды при данном давлении в паровом пространстве, получим температурную потерю вследствие гидростатического давления. В дальнейшем эту потерю по отдельным корпусам будем обозначать через

Практически гидростатическое давление оказывает меньшее влияние на температурные потери, чем это следует из формулы (1.9), так как при кипении образуется смесь пара с жидкостью, и в связи с этим значительно уменьшается плотность столба жидкости в трубах.

Гидростатический эффект стремятся свести к минимуму, конструируя выпарные аппараты таким образом, чтобы процесс выпаривания протекал в весьма тонком слое. Можно считать, что в аппаратах пленочного типа влияние гидростатического давления практически полностью устранено [2].

Охлаждение вторичного пара в паропроводах между корпусами. Вторичный пар, следуя из парового пространства предыдущего корпуса в нагревательную камеру следующего корпуса, должен преодолеть неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ сопротивление; это вызывает уменьшение его давления, приводящее к понижению температуры пара. При этом чем больше скорость пара в паропроводе и длиннее паропровод, тем большим будет снижение температуры. На основании опытных данных падение температуры в паропроводах между всœеми корпусами без большой ошибки принимают обычно одинаковым и равным 0,5-1,5 о С для каждого аппарата [2].

1.3. Типовые конструкции выпарных аппаратов [1-5]

В литературе описано большое количество конструкций аппаратов, применяемых как ранее, так и сейчас в химической, сахарной и других отраслях промышленности. Строгой и общепринятой классификации выпарных аппаратов нет, однако их можно классифицировать по ряду признаков:

— по расположению поверхности нагрева – на горизонтальные, вертикальные и, реже, наклонные;

— по роду теплоносителя – с паровым обогревом, газовым обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями (масло, даутерм, вода под высоким давлением), с электрообогревом. Чаще всœего применяют паровой обогрев, в связи с этим в дальнейшем внимание будет уделœено аппаратам с паровым обогревом;

— по способу подвода теплоносителя – с подачей теплоносителя внутрь трубок (кипение в большом объеме) или в межтрубное пространство (кипение внутри кипятильных труб);

— по режиму циркуляции – с естественной и искусственной (принудительной) циркуляцией;

— по кратности циркуляции – с однократной и многократной циркуляцией;

— по типу поверхности нагрева – с паровой рубашкой, змеевиковые и, наиболее распространенный, с трубчатой поверхностью различной конфигурации.

К конструкции выпарных аппаратов предъявляются следующие требования:

— простота͵ компактность, надежность, технологичность изготовления, монтажа и ремонта;

— стандартизация узлов и деталей;

— соблюдение требуемого режима (температура, давление, время пребывания раствора в аппарате), получение полупродукта или продукта крайне важного качества и требуемой концентрации, устойчивость в работе, по возможности более длительная работа аппарата между чистками при минимальных отложениях осадков на теплообменной поверхности, удобство обслуживания, регулирования и контроля за работой;

Читайте так же:
Как проявляется послеродовая депрессия у женщин что делать

— высокая интенсивность теплопередачи (высокое значение К), малый вес и невысокая стоимость одного квадратного метра поверхности нагрева.

Более существенным признаком классификации выпарных аппаратов является характер движения растворов в аппарате и кратность его циркуляции. Можно выделить: аппараты с естественной циркуляцией раствора; с принудительной циркуляцией и пленочные. Особое положение занимают контактные выпарные аппараты с погружными горелками.

1.3.1. Циркуляция растворов в выпарных аппаратах [4, 5]

Циркуляция растворов в выпарных аппаратах улучшает теплообмен и уменьшает отложения солей на стенках труб. Образующиеся в растворе кристаллы выделяются из пульпы в специальных солеотделителях, фильтрах и центрифугах. Для устранения инкрустации поверхности нагрева скорость раствора на входе в греющие трубы должна быть не менее 2,5 м/с.

В аппаратах может быть применена однократная и многократная циркуляция раствора, причем многократная циркуляция может быть естественной и принудительной.

Кратностью циркуляции К называют отношение количества раствора G, кг/ч, проциркулировавшего через сечение растворного пространства выпарного аппарата͵ к количеству выпаренной влаги W, кг/ч:

Естественная циркуляция (рис. 1.6) возникает из-за разности плотностей кипящего раствора в опускных каналах и кипящего раствора в подъемных трубах . Движущий напор рдв в циркуляционном контуре длиной L можно выразить следующей формулой:

При установившемся режиме циркуляции данный напор уравновешен суммой гидравлических сопротивлений в опускном и подъемном каналах контура:

Чем меньше , ᴛ.ᴇ. чем больше доля пара в парожидкостной смеси, тем больше движущий напор и тем выше скорость циркуляции. С увеличением скорости раствора растетет гидравлическое сопротивление тракта. Скорость циркуляции раствора может быть найдена при совместном решении уравнений (1.11) и (1.12), если движущий напор и сопротивления в контуре будут выражены в виде функции скорости циркуляции. Расчет производится с учетом следующих допущений:

1. Скорость пара относительно раствора равна нулю.

2. Коэффициент теплопередачи и температурный напор между греющим паром и раствором по высоте труб приняты постоянными.

3. Введено понятие приведенной скорости — скорости одной из фаз, отнесенной к полному сечению канала. Так, приведенная скорость пара, образующегося на выходе из кипятильной трубы, выражается равенством

где W=- паропроизводительность кипятильной трубы, кг/с; — плотность пара, кг/м 3 ; r – теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг; dвн и L1 – внутренний диаметр и длина кипятильной трубы, м; К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 · К); — температурный напор между греющим паром и кипящим раствором, К.

Ассортимент используемых антифризов

Хотя многие распространенные в промышленности химические вещества проявляют свойство переходить в твердое состояние при гораздо меньших температурах, чем вода, лишь несколько из них нашли применение в качестве теплоносителей для бытовых нужд. Многие из тех, что кажутся перспективными и даже востребованы как теплоагент в промышленных условиях, для использования в быту непригодны из-за серьезных недостатков.

Простые спирты. Имеют летучие пары, что исключает возможность работы в негерметичных системах, а также горючи при концентрации в водном растворе свыше 25 %.

Минеральные и синтетические масла. Они пожароопасны при попадании на открытое пламя. Имеют большую вязкость.

Глицерин. Не рекомендован из-за высокой вязкости, а также из-за способности при контакте с раскаленными металлическими деталями котла разлагаться с выделением акролеина – высокотоксичного вещества 2-го класса опасности. В Первую мировую войну акролеин использовали как отравляющий слезоточивый газ.

Фактическим стандартом на сегодня считаются две разновидности антифризов:

  1. Солевые растворы неорганических веществ, понижающих температуру замерзания воды.
  2. Водно-гликолевые смеси по ГОСТ 33341-2015 на основе многоатомных органических спиртов моно-, ди- и три-этиленгликоля, пропиленгликоля.
Читайте так же:
Может ли быть депрессия от поджелудочной железы

1.2.Концентрация раствора этиленгликоля и рабочие параметры его водной смеси

DensityFromTempEthylenglycol.jpg

Ключевой теплофизический параметр рабочей смеси на основе водно-гликолевой смеси – это зависимость температуры кристаллизации раствора от его концентрации. Данная зависимость не носит линейный характер. Так, предельно низкая температура замерзания раствора (65 градусов ниже нуля) наблюдается при объемной концентрации раствора в 65 %. По мере повышения концентрации до 98 % увеличивается и температура замерзания. У практически чистого этиленгликоля (98 %) она составляет 13 градусов ниже нуля. С экономической точки зрения нецелесообразно производить и тем более применять водные растворы этиленгликоля с объемной концентрацией свыше 65 %.

Незначительное уменьшение концентрации гликоля с одной стороны, влечет за собой повышение температуры замерзания, а с другой – улучшает эксплуатационные характеристики раствора – теплопроводность и теплоемкость. Менее концентрированный раствор обладает уменьшенной вязкостью, что улучшает прокачиваемость жидкости и снижает нагрузки на конструкционные узлы системы.

1.jpg

Температурные депрессии водных растворов при атмосферном давлении таблица

Воздух является смесью различных газов. Сухой воздух состоит из следующих:

Влажный воздух содержит в качестве дополнительного компонента пары воды. Эти пары присутствуют в окружающем воздухе в небольших количествах. Весовая пропорция паров воды в окружающем воздухе составляет от 0,1 до 2%. Несмотря на незначительное количество воды, присутствующей в воздухе, тем не менее, от влажности в большой мере зависит самочувствие людей и качество многих технологических процессов.

Закон Дальтона гласит, что сумма всех парциальных давлений pi равно общему давлению смеси газов Pобщ.

Так как все компоненты распределены равномерно по всему объему

Таким образом, решающим является пропорциональный объем газа, а не пропорциональный вес. Например, парциальное давление азота (с пропорциональным объемом 78%) при общем давлении 1013 мбар составляет 790 мбар.

Влажный воздух состоит из сухого воздуха и паро воды. Таким образом:

Парциальное давление водяного пара описывает текущее (моментальное) давление паров воды во влажном воздухе:

Примечание: В соответствии с VDI/VDE GMA, давление пара в дальнейшем будет обозначаться символом е.

Давление насыщенного водяного пара.

Давление насыщенного водяного пара Ps (мбар, гПа) описывает максимально возможное давление пара/концентрацию паров воды/парциальное давление водяного пара при определенной температуре. Если давление паров повышается повышается, или понижается температура, образуется конденсат:

7

Коэффициенты в соответствии с Магнусом (DIN 50010)

8

Давление насыщенного водяного пара [мбар]

9

Относительная влажность.

Относительная влажность (%ОВ) определяется как отношение между существующим парциальным давлением водяного пара Pw и давлением насыщенного водяного пара Ps при одинаковом давлении воздуха и одинаковой температуре и выражается в процентах. Относительная влажность показывает, сколько процентов от максимально возможного содержание водяного пара присутствует в воздухе в данный момент.

Относительная влажность выражается в процентном значении, в соответствии с этим определением насыщение достигается при 100% ОВ

Применение: Системы кондиционирования, особенно климат в помещениях.

Температура точки росы.

Температура точки росы (Ctd) – это температура, при достижении которой пары воды в воздухе начинают конденсироваться, т.е. существующее давление водяного пара Pw равняется давлению насыщенного водяного пара Ps. При падении температуры снижается способность воздуха удерживать пары воды.

Применение: В процессах мониторинга остаточной влажности (лучшее разрешение, чем при использовании шкалы %ОВ), а так же в чувствительных к выпадению конденсата процессах для мониторинга выпадения конденсата (температура процесса должна быть выше точки росы)

Читайте так же:
Не могу справиться с депрессией что делать

Абсолютная влажность.

Абсолютная влажность – это количество воды (г/м3) присутствующее в фиксированном объеме 1м3.

11

Применение: В процессах осушки, для измерения степени осушения

Удельная влажность.

Удельная влажность (г/кг) определяется как отношения массы присутствующей в воздухе воды к массе сухого воздуха.

12

Применение: Системы кондиционирования.

Температура шарика смоченного термометра.

Температура шарика смоченного термометра все еще является широко используемым параметром, поэтому мы сделали его одним из рассчитываемых параметров для приборов testo 6681/6381/6383.

Температура шарика смоченного термометра обычно определяется при помощи психрометров, которые так же измеряют температуру шарика сухого термометра (температуру процесса).

Классическое устройство психрометра:

Измерительный наконечник смоченного термометра обертывают тканью (как правило, сукном), которое увлажняют дистиллированной водой. Смоченный и сухой термометры помещают в воздушный поток и защищают от теплового излучения. Из-за испарения воды из ткани, температура смоченного термометра падает. Эта температура совместно с температурой сухого термометра является мерой влажности воздуха, которая может быть определена при помощи психрометрических таблиц.

Пример: Температура сухого термометра 22 С, в то время как смоченного – 19С, что составляет психрометрическую разницу 3К. Таким образом, относительная влажность воздуха по таблице составляет 75%.

13

Применение: кондиционированные камеры/шкафы, традиционные измерительные задачи.

Психрометрические диаграммы для применения в приложениях для кондиционирования воздуха.

Психрометрические диаграммы являются компактным представлением параметров воздуха и составляются по отношению к определенному уровню давления (как правило, к атмосферному давлению). Представленная здесь психрометрическая диаграмма показывает различные параметры влажности (относительную влажность, удельную влажность), а так же температуру и их зависимость друг от друга

14

Использование психрометрической диаграммы на примере «зимнего случая»/»летнего случая»

Зона комфорта (люди чувствуют себя при этой температуре и уровне влажности) находится между 20 и 26 С и 30 и 65 %ОВ (в соответствии и DIN 1964 и ASHARE)

Зимний случай.

Для того чтобы слишком холодный и сухой зимний воздух был приведен к условиям зоны комфорта, он сначала должен быть нагрет, а затем относительная влажность должна быть повышена, например с помощью адиабатического увлажнителя (воздух при этом охлаждается). Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. черные стрелки на диаграмме)

Летний случай.

Для того чтобы слишком теплый и влажный летний воздух был приведен к зоне комфорта, сначала он должен быть охлажден при помощи охладителя. При этом влага из воздуха выпадает в виде конденсата. Затем воздух снова подогревается и после обогревателя он уже находится в зоне комфорта (см. серые стрелки на диаграмме)

Зависимость параметров влажности от температуры и давления

Параметр влажности

Зависим от давления

Зависим от температуры

Содержание влаги/пропорциональный объем
Атмосферная точка росы
Удельная влажность

Давление насыщенного водяного пара

Точка росы под давлением

Парциальное давление водяного пара
Относительная влажность
Абсолютная влажность

Трансмиттеры влажности

Публикации rss

16

Логгеры данных Testo на страже исторического наследия
Исследователи Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ) обследовали памятник культурного наследия федерального значения «Церковь Николы Мокрого с колокольней», построенный в 1677 году и расположенный в городе Ярославле. Их цель заключалась в оценке тепловлажностного режима для создания нормативных параметров в помещениях церкви и оптимального выбора инженерных систем обеспечения микроклимата. В ходе натурного эксперимента были проведены измерения температуры и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха с использованием мини-логгеров данных testo 174H.

Читайте так же:
Шкала бека для самооценки тяжести депрессии бланк

27

Тэсто Рус на IV Всероссийской GMP-конференции
В Калининградской области завершилась IV Всероссийская GMP-конференция с международным участием «Надлежащие практики: объединяя отрасль и мир». Более 1200 участников обменивались опытом в сфере качества в ходе панельных дискуссий и мастер-классов. На мероприятии компания «Тэсто Рус» представила проверенное временем комплексное решение testo Saveris CFR для мониторинга параметров микроклимата, обеспечивающее безопасность фармацевтической продукции при производстве, хранении и транспортировке.

25

Мониторинг CO2 и качество воздуха в помещении
Углекислый газ не имеет цвета и запаха. Он является естественным компонентом окружающего воздуха, с концентрацией примерно 400 ppm (миллионных долей). CO2 формируется при полном сгорании углеродосодержащих веществ с достаточным притоком кислорода. Он также формируется в организмах живых существ как продукт клеточного дыхания. При высоких концентрациях до 1000 ppm CO2 может оказывать значительное негативное воздействие на общее самочувствие (головные боли, усталость, недостаток концентрации).

Таблица температурного глайда хладагентов

В этой таблице собраны значения температурного глайда для зеотропных фреонов. Данные взяты с официальных сайтов производителей и официальной документации. К сожалению, не везде указано, как именно измерялся глайд.

ХладагентГлайд, °С
R401B5
R404A0,5
R407A4,5
R407C7,1
R407D6,5
R408Aменьше 0,6
R410Aменьше 0,3
R414B7
R417A4,7
R422A2,5
R422B2,7
R422D4,5
R424A3
R426Aменьше 1
R427A7
R428A0,8
R434A1,5
R438A4
R442A4,6
R448A4,5
R449A4,5
R450A0,4
R513A0,8

В этой статье мы постарались популярно пояснить, что такое температурный глайд хладагентов и от чего он зависит. Также привели средний глайд наиболее популярных многокомпонентных фреонов. Не забудьте поделиться ей с коллегами и друзьями!

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, на котором вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Механизмы поддержания внутриклеточного объема жидкости и внутриклеточного ионного состава

«Натриевый насос». Мембранная проницаемость Na+ в общем в 10-20 раз меньше, чем К+. Однако наличие градиента концентраций Na+ во вне- и внутриклеточном пространствах и отрицательный внутриклеточный заряд могли бы обеспечить силу, способную двигать Na+ в сторону клетки.

В действительности этого не происходит, поскольку такая сила оказывается сбалансированной другой, действующей в обратном направлении и называемой натриевым насосом. Энергия натриевого насоса, являющегося специфическим свойством клеточной мембраны, обеспечивается гидролизом аденозинтрифосфата (АТФ) и направлена на выталкивание Na+ из клетки [Whittman R., Wheeler К. Р., 1970].

Эта же энергия способствует движению К+ внутрь клетки. Установлено, что противоположно направленные движения К+ и Na+ осуществляются в пропорции 2:3. По мнению М. W. В. Bradbury (1973), с физиологической точки зрения для К+ этот механизм не столь существен, так как последний в норме обладает высокой способностью проникать через клеточную мембрану. Описанный механизм является основным для обеспечения постоянства концентрации клеточных и внеклеточных компонентов. Принципиально важен тот момент, что осмолярность внутриклеточной воды величина достаточно постоянная и не зависящая от осмолярности внеклеточного пространства. Это постоянство обеспечивается энергозависимым механизмом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector