Буландыру аппараттары на казахском языке

Сабақтың тақырыбы: Буландыру аппараттарының жылулық есебі

Сабақтың мақсаты: Буландырғыштарды есептеу тәртібімен танысып, формулаларын қолдануды үйрену.

            Өткен сабақты қайталау:

1. Буландыру процесі деген не?

2. Жоғары температурада буландыру үшін қандай заттар қолданылады?

3. Буландыру аппараттарының түрлерін атаңыз.

4. Кең тараған буландыру аппараттарының түрлері қандай?

Буландыру аппараттарының жылулық есебінің жасалу тәртібі.

1)                 Ерітіндінің қайнау температурасы. Еріткіштің буының қысымы ерітіндіден төмен болып келеді. Сондықтан ерітіндінің қайнау температурасы таза еріткіштің қайнау температурасынан жоғары болып келеді. Мысалы, су атмосфералық қысымда 100 қайнайды, оның қаныққан буының қысымы осы температурада 0,1 МПа тең, ал 70%-дық аммиак селитрасының сулы ерітіндісі  атмосфералық қысымда 120 қайнайды. Осы ерітіндіден түзілетін су буы таза су қайнағандағы температураға ие болады, яғни шамамен 100.

Ерітіндінің қайнау температурасы  мен таза ерітіндінің  арасындағы температуралар айырымы температуралық депрессия деп аталады

 ,   К

            Температуралық депрессия еріген зат пен еріткіштің қасиеттеріне тәуелді; ол ерітінді мен қысым концентрациясының жоғарылауына байланысты жоғарылайды. Температуралық депрессия тәжірибелік жолмен анықталады. Атмосфералық қысымда ғана анықтамалардан кестелерден алынған мәліметтерге сүйенеді.

            Егер температуралық депрессия атмосфералық қысымда  белгілі болса, онда басқа қысымда  депрессияны проф. И.А. Тищенконың формуласының көмегімен анықтайды:

мұндағы,  – булану қысымындағы анықталатын температуралық депрессия, К;   – ерітіндінің абсолют қайнау температурасы, К;  – булану қысымындағы суға арналған бу түзілуінің жасырын жылуы, кДж/кг.

            Әдетте  К деп белгілейді, онда формула төмендегідей өзгереді,

Ерітіндінің қайнау температурасының жоғарылауы тек температуралық депрессиямен қана емес, сонымен бірге, гидростатикалық және гидравликалық депрессиямен де анықталады.

Гидростатикалық депрессия  дегеніміз буландыру аппаратындағы ерітіндінің жоғарғы және төменгі қабаттарындағы қайнау температураларының айырымы. Жоғарғы бөліктегі гидростатикалық қысыммен ерекшеленеді. Жоғарғы бөліктегі гидростатикалық қысымдағы ерітіндінің төменгі қабаты жоғарғыға қарағанда, аса жоғары температурада қайнайды.

Гидравликалық депрессия  дегеніміз буландыру аппаратының корпусын қосатын құбырдағы жергілікті шығындар мен үйкеліске кететін қысым шығындарына байланысты температураның төмендеуі. Тәжірибелік есептерде әрбір корпус үшін оны 1 тең деп алады.

Таза су қайнағанда температуралық ағын қызған бу мен қайнаған судың арасындағы температуралар айырымына тең; соңғысының температурасы екіншілік будың қанығу температурасына тең. Ерітінді қайнаған кезде екіншілік будың қанығу температурасы аппараттағы қысымға сәйкес келеді де өзгермейді, ал ерітіндінің қайнау температурасы депрессия шамасына тең. Бұдан шығатыны, температуралық ағын депрессия шамасына төмендейді. Сол себепті, депрессия температуралық ағынның шығынын тудырады, сондықтан оны температуралық шығын деп те атайды. Толық депрессия температуралықтың, гидростатикалықтың және гидравликалықтың қосындыларына тең:

Ерітіндінің қайнау температурасы t  екіншілік будың қанығу температурасына тәуелді болып келеді:

2)                 Буландыру аппаратының материалдық балансы. Заттың барлық мөлшері бойынша материалдық баланс теңдеуі

мұндағы,  – ерітіндіден шыққан судың мөлшері, кг/с;  – ерітіндінің бастапқы және соңғы мөлшерлері, кг/с.

            Еріген зат бойынша материалдық баланс теңдеуі

мұндағы,  – салмақтық үлестегі батапқы және соңғы концентрациялар.

Екі теңдеудегі бес шаманың үшеуі берілген болып, ал қалғандары теңдеулер бойынша анықталады. Әдетте,  берілген болады, ал

Ал егер ,  және  белгілі болса, онда ерітіндінің соңғы концентрациясы есептелінеді

3)     Буландыру аппараттарының жылулық балансы.

            Жылулық баланс теңдеуі:

мұндағы,  және  – келетін және кететін ерітінділердің меншікті сыйымдылықтары, кДж/;  және  – келетін және кететін ерітінділердің температуралары, ; i –екіншілік будың энтальпиясы, кДж/кг.

            Дегидратация жылулығы ерітіндінің концентрациясының жоғарылауына шығындалатын жылуды білдіреді; ол ерітіндіні араластыру жылулығына тең. Егер ерітіндіні сумен араластырса, онда оның концентрациялануы кезінде жылу сіңіріледі. Әдетте дегидратация жылулығы үлкен емес, сондықтан оны ескермейді.

            Жылулық баланс теңдеуіне кіретін ерітіндінің жылусыйымдылығы концентрациясына байланысты төмендегі формуламен анықталады:

мұндағы,  – еріген сусыз қатты заттың меншікті жылу сыйымдылығы. Екіншілік будың энтальпиясы i аппараттағы қысымда су буының қаныққан энтальпиясына тең деп алынып, кестелерден алынады. Аппараттың жылулық жүктемесі төмендегі формуламен анықталады:

Қыздырылатын будың шығыны мына теңдеумен анықталады

мұндағы,  – аппаратқа кіре берістегі және одан шыға берістегі ыстық тасымалдағыштың температуралары. Негізінен, қыздырылатын будың шығыны 1,1-1,2 кг құрайды.

4)Жылу алмасу бетін анықтау. Буландыру аппаратының қажетті жылу алмасу беті жылу беру теңдеуінен анықталады

 температуралық ағын қыздырылатын будың қанығу температурасымен ерітіндінің қайнау температуралары арасындағы айырмаға тең:

Жылу беру коэффициенті қарапайым әдіспен анықталады; ол ерітіндінің концентрациясына, температурасына және меншікті жылулық жүктемесіне тәуелді болып келеді. Ерітінді температурасының төмендеуіне және оның концентрациясының жоғарылауына байланысты тұтқырлық өседі және жылу беріліс коэффициенті төмендейді.

Сабақтың қорытындысы: Берілген формулаларды тәжірибелік сабақ барысында қолдана отырып, нәтижесіне көз жеткізу.

Өткен сабақты қайталау:

Мына буландырғыштың атауын жазыңыз.

Мына буландырғыштың атауын атаңыз.