Определение температур кипения растворов

Общий перепад давления в установке равен [11]:

(4)

где – общий перепад давления в установке; – давление греющего пара в первом корпусе; – давление пара в барометрическом конденсаторе.

Откуда

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну, т.е. они вычисляются по формулам:

;

(5)

где – общий перепад давления в установке; – давление греющего пара в і -ом корпусе; – давление пара в барометрическом конденсаторе.

Таким образом, имеем следующие значения давления греющего пара по корпусам установки и в барометрическом конденсаторе:

;

В таблице 1 приведены характеристики греющих паров, найденные по известным значениям давлений этих паров [12].

Таблица 1

Характеристики греющих паров

Давление, МПа	Температура, ^оС	Энтальпия, кДж/кг
	105	2684
	95	2667
	80	2642
	50	2591

Физико-химическую депрессию томатных соков можно рассчитать по формуле [2, С. 67]:

(6)

где – концентрация сухих веществ; р – давление.

В качестве значений концентраций сухих веществ используем значения концентрации томатной пасты в корпусах, вычисленные по формулам (3). Тогда получим такие значения физико-химической депрессии томатных соков по корпусам:

Температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной депрессии , гидростатической депрессии и гидродинамической депрессии .

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Приближенно можно считать С на корпус [11]. Тогда температуры вторичных паров в корпусах равны:

;

(7)

где – температура вторичного пара в i -ом корпусе; – температура греющего пара в i -ом корпусе; – гидродинамические депрессии по корпусам.

Из формул (7), используя значения температур греющих паров по корпусам из табл. 1, находим:

;

По температурам вторичных паров определим такие их характеристики как давление и плотность [12].

Таблица 2

Характеристики вторичных паров

Температура, ^оС	Давление, МПа	Плотность, кг/м³
	0,08786	1006
	0,0495	1017
	0,0131	1124

Для определения температур кипения растворов в среднем слое найдем вспомогательные характеристики.

Давление в среднем слое кипятильных труб корпусов находится по формуле [2]:

(8)

где – высота кипятильных труб аппарата, м;

– плотность кипящего раствора, кг/м³;

– паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе) м³/м³.

Будем считать [11], что объемная доля пара в кипящем растворе приближенно равна , высота кипятильных труб м, а плотность кипящего раствора и давление вторичных паров определяется из табл. 2, тогда

Этим давлениям соответствуют температуры кипения томатного сока и теплота испарения влаги, которые приведены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики томатной пасты в среднем слое кипятильных труб

Давление, Мпа	Температура, ^оС	Теплота испарения, кДж/кг
	99,0	2382
	85,5	2420
	64,0	2453

Поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна [11]:

(9)

где – поверхность теплопередачи первого корпуса; – теплота парообразования вторичного пара; – удельная тепловая нагрузка аппарата.

Для аппаратов с принудительной циркуляцией можно принять [11], а теплоту парообразования вторичного пара равной [19].

После подстановки всех значений в формулу (9) получаем поверхность теплопередачи первого корпуса равной:

Гидростатические депрессии по корпусам определяются по формулам [11]:

;

(10)

Откуда

;

Сумма гидростатических депрессий равна

Температурная депрессия определяется по формуле [11]:

(11)

где – температура паров в среднем слое кипятильных труб; – температурная депрессия при атмосферном давлении; – теплота испарения в среднем слое кипятильных труб.

Справочные данные для формулы (11) возьмем из [19]. После подстановок получим:

Сумма температурных депрессий равна:

Температуры кипения растворов в корпусах определяются по формуле [11]:

;

(12)

где – температура кипения раствора в i -ом корпусе; – температура греющего пара в i -ом корпусе; – температурная депрессия; – гидростатическая депрессия; – гидродинамическая депрессия.