Univerzitet u Beogradu
Tehnički fakultet u Boru
Predmet: Projektovanje u hemijskoj tehnologiji
SEMINARSKI RAD
Tema:
Vakumsko isparavanje
Projektni zadatak
: Proračun tročlane isparivačke baterije
Student: Mentor:
Dragana Škundrić 6/14 Prof. dr Ana Simonović
Bor, maj 2018.
Sadržaj
Uvod
1. Isparavanje
1
2
1.1
Opšti principi procesa isparavanja
1.2
Materijalni i toplotni bilansi
3
4
1.3.Blok dijagram procesa isparavanja
1.4. Prenos toplote pri ključanju
1.5. Prenos toplote pri isparavanju
5
6
7
2. Uređaji za isparavanje
3. Projektni zadatak : proračun tročlane isparivačke baterije
11
14
3.1. Šema
3.2. Proračun
4. Zaključak
15
16
26
5.Literatura
27
2
1.
Isparavanje
Molekuli koji napuštaju tečnost kroz isparavanje stvaraju pritisak na gore dok se sudaraju
sa molekulima vazduha. Ovaj pritisak na gore naziva se pritisak pare. Različite supstance imaju
različite pritiske pare i time različite tačke ključanja, što predstavlja posledicu različitih
intermolekularnih sila između molekula. Pritisak pare tečnosti smanjuje količinu pritiska na
tečnost od strane atmosfere. Kao rezultat, tečnosti sa visokim parnim pritiscima imaju niže tačke
ključanja. Pritisak pare se može povećati zagrevanjem tečnosti, uzrokujući više molekula u
atmosferi. Na mestu gde je parni pritisak jednak atmosferskom pritisku, počinje ključanje.
Zapravo, bez ikakvog spoljašnjeg pritiska, molekulu tečnosti će biti u mogućnosti da se šire i pređu
iz tečnosti u gasnu fazu. Gas, kao mehurići u tečnosti podiže se na površinu i otpušta se u
atmosferu.
Normalna temperatura isparavanja tečnosti nalazi se na atmosferskom pritisku, dok
vakuumsko isparavanje se vrši na sniženom pritisku, pri čemu postoji niža tačka ključanja i
isparavanja tečnosti, koja nastaje smanjenjem energije aktivacije molekula.
Vakuum kristalizacija je u industrijskim razmerama jedna od najčešće primjenjivanih
kristalizacionih tehnika kako pri kristalizaciji individualnih komponenata tako i u procesima
frakcione kristalizacije iz višekomponentnih elektrolitičkih sistema. Rešavanje bilo kog zadatka
vezanog za analizu i sintezu kristalizacionih procesa iz višekomponentnih elektrolitičkih sistema,
zahteva razvoj viševarijantnog procesnog simulatora adijabatskog hlađenja elektrolitičkog
sistema. Pri razvoju procesa, u čijem se polaznom zadatku ne počinje sa procesnom strukturom
procesa, logičnu granicu stepena složenosti modela vakuum kristalizatora, kao elementa ili
podsistema, predstavlja mogućnost utvrđivanja parametara svih procesnih tokova, vezanih sa
vakuum kristalizatorom, na osnovu bilansnih relacija i relacija ravnoteže u višekomponentnim
sistemima .
Procesi adijabatskog hlađenja sistema, usled smanjenja njegovog pritiska, široko su zastupljeni u
procesnoj industriji i predstavljaju elemente ili podsisteme separacionih procesa: produkcija pitke
vode iz morske vode, vakuum kristalizacija, otparavanje lakih komponenata u destilacionim
procesima, a takođe su prisutni i pri generisanju sekundarnih energenata utiliziranjem entalpije
otpadnih tokova [2].
3
1.1. Opšti principi procesa isparavanja
Isparavanje predstavlja jednu od najvažnijih tehnoloških (jediničnih) operacija u procesnoj
industriji. Svrha procesa isparavanja je uklanjanje dela prisutne vode iz retkih rastvora čime se
dobijaju proizvodi sa različitim sadržajem suve/otopljene materije. Oni se razlikuju od procesa
dehidratacije pošto finalni produkt isparivačkog procesa ostaje u tečnom stanju kao i kod procesa
destilacije iz razloga što generisana sekundarna para, u daljnjem procesu, se ne separiše u pojedine
frakcije. Navedeni procesi u većini slučajeva predstavljaju samo prethodnu fazu procesa
kristalizacije (procesi dobijanja kristalnih formi produkta: npr. soli, šećera, limunske kiseline,
glukoze, itd.), ili pak sušenja (npr. dobijanje mleka u prahu, surutke, ekstrakta kafe, itd.) u kojima
je procenat vlage znatno smanjen [3].
U hemijskoj industriji proces isparavanja se vrši u cilju koncentrisanja alkalnih baza (NaOH i KOH)
te dobijanja raznih vrsta soli iz njihovih rastvora (sulfata, karbonata, sulfita, bihromata, hlorida itd.),
proizvodnji veštačkih đubriva, fosfata, nitrata itd. U nekim slučajevima proces isparavanja se izvodi
u cilju dobijanja rastvora u što čistijem obliku kao što je slučaj isparavanja morske vode u cilju
dobijanja pitke vode. U svim navedenim slučajevima, iz razloga uklanjanja znatne količine vode, u
sistem je potrebno uvoditi energiju tako da ovi procesi predstavljaju energetski intenzivne procese.
Aproksimativno 25 % troškova finalnog proizvoda predstavljaju troškovi energije. Iz tog razloga
se, u zadnjim decenijama, čine značajni napori vezani za projektovanje i analizu isparivačkih
sistema te razmatraju mogućnosti smanjenja pogonskih troškova korištenjem višestepenog
isparavanja, isparavanja uz primenu termičke rekompresije pare ili kombinacije navedenih metoda
[4].
5
1.3.Blok dijagram procesa isparavanja
Slika 1. Šema materijalnog bilansa isparivača [1]
Slika 2. Šema toplotnog bilansa isparivača [1]
