Выпарная кристаллизация веществ из водных растворов с использованием тепловых насосов

• Автор: Наби Лай Бангура
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введепие.

Основные обозначения.

Глава 1. Анализ литературных данных по вопросам

использования тепловых насосов в технологических процессах и кристаллизации веществ из растворов

1.1. Историческая справка

1.2. Классификация тепловых насосов

1.3. Основные типы тепловых насосов.

1.3.1. Парокомпрессиошгые тепловые насосы

1.3.2. Абсорбционные тепловые насосы

1.3.3. Термоэлектрические тепловые насосы

1.4. Термодинамические основы и критерии оценки эффективности тепловых насосов.
1.5. Рабочие тела компрессионных тепловых насосов с замкнутым обратным циклом
1.6. Аппаратурное оформление установок с тепловыми насосами. .
1.7. Применение тепловых насосов в различных технологических процессах.
1.7.1. Применение тепловых насосов при выпаривании
1.7.2. Использование тепловых насосов в процессе ректификации
1.7.3. Применение тепловых насосов в процессах сушки
1.8. Сопоставление технологических установок, снабженных тепловыми насосами, с установками, питаемыми от
котел ьных.
1.9. Основные особенности процессов выпарной и вакуум
выпарной кристаллизации
1.9.1. Выпарная кристаллизация.
1.9.2. Вакуумная кристаллизация
1 Выводы.
Глава 2. Выпарная кристаллизация веществ из водных
растворов с механическим сжатием вторичных паров
2.1. Схемы установок и принцип их работы.
2.2. Теоретическое рассмотрение процесса.
2.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения
Глава 3. Выпарная кристаллизация с использованием
пароструйного инжектора
3.1. Схемы установок и принцип их работы.
3.2. Теоретическое рассмотрение процесса.
3.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения. 2 Глава 4. Выпарная кристаллизация с использованием
промежуточного теплоносителя
4.1. Схемы установки и принцип их работы
4.2. Теоретическое рассмотрение процесса
4.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения. 0 Глава 5. Сопоставление различных вариантов
осуществления процесса выпарной кристаллизации
5.1. Критерии оценки рассматриваемых процессов
5.2. Результаты сопоставления рассматриваемых процессов.
Выводы.
Список литературы


С повышением стоимости энергоносителей интерес к тепловым насосам снова возрос. В настоящее время в промышленно развитых странах выпускаются установки для теплоснабжения квартир, общественных зданий и промышленных предприятий. Принцип теплового насоса используется при эксплуатации дистилляционных, выпарных и сушильных установок [4,5]. Литература, посвященная вопросам теории, исследования, разработки и эксплуатации тепловых насосов весьма многочисленна и разнообразна [1,]. По первому признаку различают парокомпрессорные, абсорбционные и термоэлектрические тепловые насосы. При этом они могут быть с замкнутым или с открытым циклом по рабочему телу. По видам затрачиваемой энергии различают тепловые насосы, использующие электроэнергию, топливо того или иного вида, вторичные энергетические ресурсы []. Данный тип тепловых насосов в настоящее время является наиболее распространенным [5]. Как уже указывалось выше, такие насосы могут быть с замкнутым и открытым циклом по рабочему телу. При этом сжатие паров рабочего тела в таких насосах может производится с помощью механических компрессоров [4,5,8] или же с использованием паровых инжекторов [4,8]. В теплоэнергетических установках наиболее часто используются тепловые насосы с замкнутым циклом по рабочему телу, принципиальная схема которых приведена на рис. Принцип действия таких тепловых насосов практически не отличается от работы обычной холодильной машины [6,7]. Они работают по принципу обратного цикла Карно. Обычно такая теплонасосная установка состоит из компрессора К , конденсатора КО, дроссельного вентиля ОВ и испарителя И. В компрессоре К пары рабочего тела 1 сжимаются от давления Р до давления Ръ Затем сжатые пары 2 поступают в конденсатор КО, где при охлаждении конденсируются. Полученная жидкость 3, проходя вентиль ОВ, дросселируется от давления Р2 до давления Р. При этом получается паро-жидкостная смесь 4, которая далее направляется в испаритель Я, где жидкость при нагревании испаряется. Изображение работы такого теплового насоса на диаграмме состояния Р-і представлено на рис. Тепловой насос воспринимает из окружающей среды тепловой поток Q и отдает нагреваемой среде тепловой поток благодаря циркуляции рабочего тела в обратном круговом процессе, в ходе которого к рабочему телу подводится необходимая мощность N. Рис. Принципиальная схема теплового насоса с замкнутым циклом по рабочему телу. Рис. Изображение цикла работы теплового насоса с замкнутым контуром циркуляции рабочего тела в диаграмме состояния Рч. Тепловой насос, работающий по обратному циклу, может быть успешно применен в любом химико-технологическом процессе, в ходе которого появляется потребность в нагревании одного из материальных потоков и, одновременно, в охлаждении другого материального потока; например в процессах выпаривания, дистилляции, ректификации, сушки, сорбции и др. На рис. Процесс осуществляется следующим образом. Исходный раствор ? ВА упаривается до концентрации Хи образующиеся вторичные пары IV поступают в испаритель И ,где при их конденсации происходит нагрев и испарение промежуточного теплоносителя. Образующиеся пары 1 сжимаются компрессором К и подаются в греющую камеру выпарного аппарата, где они в результате теплообмена с кипящим раствором конденсируются. Конденсат теплоносителя 3 далее дросселируется и снова поступает в испаритель. Схема теплового насоса может быть значительно упрощена, если в качестве рабочего тела использовать один из потоков технологического процесса. В этом случае [4,8,] тепловой насос является неотъемлемой частью технологической установки. Отдельные элементы этой установки являются одновременно элементами теплового насоса. В отличие от выше рассмотренного такой насос называется тепловым насосом с открытым циклом. На рис. Здесь роль рабочего тела теплового насоса выполняют' вторичные пары IV, выходящие из выпарного аппарата ВА. Рис. Принципиальная схема процесса выпаривания при использовании теплового насоса с замкнутым контуром циркуляции. Рис. Принципиальная схема процесса выпаривания при использовании теплового насоса с открытым циклом.