Общий перепад давлений в установке равен, МПа:

                   (1.9)

где давление греющего пара в первом корпусе, МПа;

давление греющего пара в барометрическом конденсаторе, МПа.

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусе (в МПа) равны:

              (1.10)

           (1.11)

Давление пара в барометрическом конденсаторе

                                            (1.12)

Согласно Н-S диаграмме водяного пара по давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1].

Таблица 1 Температуры и энтальпии греющих паров

Давление, МПа	Температура, °С	Энтальпия,

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной (Δ^’), гидростатической (Δ^”) и гидродинамической (Δ^”’) депрессий. Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Примем для каждого корпуса Δ^”’ = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в °С) равны:

                                                              (1.13)                                                   (1.14)

                                                               (1.15)

Сумма гидродинамических депрессий определяется выражением:   

               °С                                 (1.16)

По температуре вторичных паров по Н-S диаграмме определяют их давления и теплоты парообразования [1].

Таблица 2 Давление и теплота парообразования вторичных паров

Температура,	Давление, МПа	Теплота парообразования,

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению:

                                          (1.17)

где    Р_ВП – давление вторичных паров, МПа;

Н – высота кипятильных труб в аппарате, м;

ρ – плотность кипящего раствора, кг/м³;

ε – паронаполнение (объёмная доля пара в кипящем растворе), м³/м³. Принимаем ε=0,5

Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_ОР [5]. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппарата с принудительной циркуляцией q=80000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна, м²:

       =                       (1.18)

где r₁– теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг [2].

По ГОСТ 11987-81 выбираем высоту кипятильных труб Н=4 м; диаметр d_н=38 мм и толщину стенки δ_СТ=2 мм кипятильных труб.

Плотность раствора по корпусам определим по справочнику [1]

x₁ = 1,3 % при этом ρ₁ = 1013

x₂ = 2,1 % при этом ρ₂ = 1022

x₃ = 6,1 % при этом ρ₃ = 1066

Давление в среднем слое кипятильных труб корпуса (в МПа) определяют по зависимостям                                                                      

По найденным давлениям по H-S диаграмме определяют температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1].

Таблица 3 Температуры кипения и теплоты испарения

Давление, МПа	Температура, °С	Теплота испарения,
	246

Определяем гидростатическую депрессию (°С) по корпусам с помощью уравнений:

                                                          (1.19)  

                                                         (1.20)

                                                           (1.21)

Сумма гидростатических депрессий равна:

                              °С                                  (1.22)                                                

Температурная депрессия Δ определяется по уравнению:

                                        (1.23)

где  Т – температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;

   r_ВП– теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг;

    - температурная депрессия при атмосферном давлении, К [4,6]. Находят температурную депрессию в каждом корпусе.

х₁ = 1,3 % при этом ∆_1атм' = 0,2 °С 

х₂ = 2,1 % при этом ∆_2атм' = 0,5 °С

х₃ = 6,1 % при этом ∆_3атм' = 1,9 °С

      (1.24)

         (1.25)

           (1.26)

Сумма температурных депрессий равна:

                       °С      (1.27)

Температуры кипения растворов в корпусах определяют зависимостями:

                              (1.28)

                           (1.29)

                                      (1.30)

В аппаратах принудительной циркуляцией скорость раствора = 2,3 м/с. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна

                                                    (1.31)

где     ρ– плотность раствора, кг/м³;

S – сечение потока в аппарате, м².

Сечение потока в аппарате S рассчитываем по формулам:

                                                                                            (1.32)

                                                                                                    (1.33)

                                                                    (1.34)

                                                                           (1.35)

                            S = S _труб  ∙ n _труб= 0,77 ∙ 117=90,09 м²                                  (1.36)

где d _ВН – внутренний диаметр труб, м;

l – длина труб, м.