Описание установки. На рисунке 2.27 приведена схема лабораторной установки

На рисунке 2.27 приведена схема лабораторной установки. Первый корпус К1 работает на электрическом обогреве. Внутри медной трубы, установленной по центру стеклянной трубы, вмонтирована электрическая спираль, к выводам которой от автотрансформатора через ваттметр подведено питание. Между внутренней стенкой стеклянной трубы и наружной поверхностью медной трубы образуется кольцевой зазор, куда поступает жидкость из питательного бака ЕЗ.

Пароотделитель П4 центробежного типа состоит из стеклянного корпуса, внутри которого вмонтирован паропровод, соединенный с кипятильником. В этом трубопроводе установлен патрубок, пробка и отражатель. Патрубок установлен касательно к корпусу, что обеспечивает вращательное движение парожидкостной смеси. При вращении раствор отбрасывается к стенке корпуса и стекает по циркуляционной трубе Ц5 обратно в кипятильник, а вторичный пар проходит через отверстия отражателя и уходит через трубу во второй корпус К2 установки.

Вторичный пар, поступающий из первого корпуса подается внутрь кипятильной трубки, установленной по центру стеклянной трубы, где конденсируется и собирается в мернике Мб. Во второй корпус жидкость также поступает из мерника ЕЗ. Второй корпус имеет пароотделитель П7 и циркуляционную трубу Ц8, которые работают так же как в первом корпусе.

Вторичный пар из второго пароотделителя П7 по трубе уходит в конденсатор К9. Пар сначала омывает наружную трубу кольцевого конденсатора, затем внутреннюю. Освободившийся от конденсата воздух уходит через патрубок в промежуточную емкость ЕЮ и далее откачивается водоструйным насо- сом Н11. Конденсат стекает в стеклянный корпус, который одновременно является мерником М12. При открытии крана конденсат из мерника Ml2 поступает в промежуточную емкость Е10, откуда через водоструйный насос Н11 удаляется из установки.

Мощность, потребляемая электронагревателем первого корпуса, измеряется ваттметром В12 и регулируется при помощи автотрансформатора (ЛАТР) Тр13.

Принцип работы многокорпусных выпарных установок состоит в том, что вторичный пар, полученный в первом аппарате (корпусе), поступает на обогрев второго корпуса, в котором давление в зоне кипения должно быть ниже давления вторичного пара в первом корпусе. Таким обра­зом, выпаривание во втором корпусе происходит за счет использования теплоты вторичного пара из первого корпуса.

Первый корпус лабораторной установки работает на электрическом обогреве. В этом случае количество тепла, выделяемое электрическим нагревателем , определяется по формуле, Дж

, (2.14)

где – сила тока, А; – напряжение, В; – мощность электронагревателя, Вт; – продолжительность опыта, с.

Количество вторичного пара, полученного в первом корпусе, можно определить из уравнения теплового баланса

, (2.15)

где – масса раствора, кг; – удельная теплоемкость, Дж/(кг°С); – температура кипения раствора, °С ; – начальная температура раствора, °С ; – масса вторичного пара, полученная в первом корпусе за время t,кг; – удельная теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг; – потери тепла в окружающую среду, Дж.

Если жидкость нагрета до температуры кипения, и, если не учитывать потери теплоты в окружающую среду (вся теплота пошла на выпаривание), то уравнение теплового баланса примет вид

. (2.16)

При стационарном тепловом состоянии системы вся теплота, выделившаяся в электронагревателе, передается кипящей жидкости. В этом случае уравнение теплоотдачи

, (2.17)

где a – коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости, ; – температура стенки, °С; – площадь теплоотдачи, м².

Температура стенки первого корпуса определяется с помощью двух термопар, закрепленных на наружной поверхности электронагревателя. По результатам измерений температуры поверхности в двух точках определяется температура стенки, как среднее этих двух замеров

. (2.18)

Второй корпус лабораторной установки обогревается вторичным паром, полученным в первом корпусе. В этом случае тепло, выделившееся при конденсации этого пара (без учета нагрева раствора до температуры кипения и потерь тепла) пойдет на парообразование. Уравнение теплового баланса

, (2.19)

где – теплосодержание пара, Дж/кг; – удельная теплоемкость конденсата, Дж/(кг°С); – температура конденсата, °С; – количество вторичного пара, образовавшегося во втором корпусе за время t, кг.

Теплота от конденсирующего пара передается к кипящей системе во втором корпусе за счет теплопередачи

, (2.20)

где – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×°С); – температура греющего пара (температура вторичного пара, вышедшего из первого корпуса), °С; – поверхность теплопередачи, м².