2.1.2　加热蒸汽耗量的计算

蒸发操作中,加热蒸汽的热量一般用于将溶液加热至沸点,将水分蒸发为蒸汽以及向周围散失的热量。对某些溶液,如NaOH等水溶液,稀释时放出热量,因此蒸发这些溶液时应考虑供给和稀释热相当的浓缩热。

(1)溶液稀释热不可忽略时物料的焓

DI+Sh₀=Wi+(S-W)h₁+DI₁+q’

D=[Wi+(S-W)h₁-Sh₀+q’]/(I-I₁)(2⁃2)

式中　D——加热蒸汽的消耗量,kg/h;

I——加热蒸汽的焓,kcal/kg;

h₀——原料液的焓,kcal/kg;

i——二次蒸汽的焓,kcal/kg;

h₁——完成液的焓,kcal/kg;

I₁——冷凝水的焓,kcal/kg;

q’——热损失,kcal/h。

若加热蒸汽的冷凝液在蒸汽的饱和温度下排出,则

R=I-I₁

式中　R——加热蒸汽的汽化热,kcal/kg。

式(2⁃2)可改写为

D=[Wi+(S-W)h₁-Sh₀+q’]/R(2⁃3)

(2)溶液稀释热可以忽略时物料的焓

h₀=c(t₀-0)=ct₀(2⁃4)

h₁=c₁(t₁-0)=c₁t₁(2⁃5)

式中　c——料液的比热容,kcal/(kg·℃);

t₀——原料液的温度,℃。

I₁=c_p(T-0)=c_pT(2⁃6)

当冷凝液在饱和温度下排出时,则有

I-c_pT≈R

i-c_pt₁≈r

式中　R——加热蒸汽的汽化热,kcal/kg;

r——二次蒸汽的汽化热,kcal/kg;

c_p——纯水的比热容,kcal/(kg·℃);

T——二次蒸汽温度,℃;

t₁——完成液的温度,℃。

代入式(2⁃2)并整理得

D(I-c_pT)=Wi+(S-W)c₁t₁-Sct₀+q’(2⁃7)

当料液的比热容缺乏可靠数据时,可按下面经验公式计算:

c=c_aB+c_b(1-B)(2⁃8)

式中　B——溶液浓度(以溶质质量分数表示),%;

c_a,c_b——溶质、溶剂的比热容(当溶剂为水时c_b=c_p)。

对于稀溶液即当B小于20%时,其比热容c可近似地按式(2⁃9)估计:

c=c_b(1-B)(2⁃9)

将式(2⁃7)中的c、c₁均写成式(2⁃8)的形式,并与式(2⁃1)联立,即可得到原料液比热容c₁与完成液比热容c间的关系为

(S-W)c₁=Sc-Wc_p(2⁃10)

将式(2⁃10)代入式(2⁃7)并整理得

D(I-c_pT)=W(i-c_pt₁)+Sc(t₁-t₀)+q’(2⁃11)

简化得加热蒸汽耗量为

D=[Wr+Sc(t₁-t₀)+q’]/R(2⁃12)

稀释热不可忽略时溶液的焓由专用的焓浓图查得。有时对稀释热不可忽略的溶液,也可先按忽略稀释热的方法计算,然后再修正计算结果。