2.1.2　加熱蒸汽耗量的計算

蒸發操作中,加熱蒸汽的熱量一般用于將溶液加熱至沸點,將水分蒸發為蒸汽以及向周圍散失的熱量。對某些溶液,如NaOH等水溶液,稀釋時放出熱量,因此蒸發這些溶液時應考慮供給和稀釋熱相當的濃縮熱。

(1)溶液稀釋熱不可忽略時物料的焓

DI+Sh₀=Wi+(S-W)h₁+DI₁+q’

D=[Wi+(S-W)h₁-Sh₀+q’]/(I-I₁)(2?2)

式中　D——加熱蒸汽的消耗量,kg/h;

I——加熱蒸汽的焓,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’——熱損失,kcal/h。

若加熱蒸汽的冷凝液在蒸汽的飽和溫度下排出,則

R=I-I₁

式中　R——加熱蒸汽的汽化熱,kcal/kg。

式(2?2)可改寫為

D=[Wi+(S-W)h₁-Sh₀+q’]/R(2?3)

(2)溶液稀釋熱可以忽略時物料的焓

h₀=c(t₀-0)=ct₀(2?4)

h₁=c₁(t₁-0)=c₁t₁(2?5)

式中　c——料液的比熱容,kcal/(kg·℃);

t₀——原料液的溫度,℃。

I₁=c_p(T-0)=c_pT(2?6)

當冷凝液在飽和溫度下排出時,則有

I-c_pT≈R

i-c_pt₁≈r

式中　R——加熱蒸汽的汽化熱,kcal/kg;

r——二次蒸汽的汽化熱,kcal/kg;

c_p——純水的比熱容,kcal/(kg·℃);

T——二次蒸汽溫度,℃;

t₁——完成液的溫度,℃。

代入式(2?2)并整理得

D(I-c_pT)=Wi+(S-W)c₁t₁-Sct₀+q’(2?7)

當料液的比熱容缺乏可靠數據時,可按下面經驗公式計算:

c=c_aB+c_b(1-B)(2?8)

式中　B——溶液濃度(以溶質質量分數表示),%;

c_a,c_b——溶質、溶劑的比熱容(當溶劑為水時c_b=c_p)。

對于稀溶液即當B小于20%時,其比熱容c可近似地按式(2?9)估計:

c=c_b(1-B)(2?9)

將式(2?7)中的c、c₁均寫成式(2?8)的形式,并與式(2?1)聯立,即可得到原料液比熱容c₁與完成液比熱容c間的關系為

(S-W)c₁=Sc-Wc_p(2?10)

將式(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)

簡化得加熱蒸汽耗量為

D=[Wr+Sc(t₁-t₀)+q’]/R(2?12)

稀釋熱不可忽略時溶液的焓由專用的焓濃圖查得。有時對稀釋熱不可忽略的溶液,也可先按忽略稀釋熱的方法計算,然后再修正計算結果。