Flash-испарение

редактировать

Типичный флэш-барабан

Мгновенное испарение (или частичное испарение ) - это частичный пар, который возникает, когда поток насыщенной жидкости подвергается снижению давления за счет прохождения через дроссельный клапан . или другое дросселирующее устройство. Этот процесс является одной из простейших единичных операций. Если дроссельный клапан или устройство расположены на входе в сосуд высокого давления, так что мгновенное испарение происходит внутри сосуда, то сосуд часто называют испарительным барабаном.

. насыщенная жидкость представляет собой однокомпонентную жидкость (например, пропан или жидкий аммиак ), часть жидкости сразу же «вспыхивает» в пар. И пар, и остаточная жидкость охлаждаются до температуры насыщения жидкости при пониженном давлении. Это часто называют «автоматическим охлаждением», и оно является основой большинства традиционных парокомпрессионных холодильных систем.

Если насыщенная жидкость является многокомпонентной жидкостью (например, смесью пропана, изобутана и нормального бутана ), мгновенный пар богаче летучими компонентами, чем остающаяся жидкость.

Неконтролируемое мгновенное испарение может привести к взрыву расширяющегося пара в кипящей жидкости (BLEVE ).

Содержание

1 Мгновенное испарение однокомпонентной жидкости
2 Равновесное мгновенное испарение многокомпонентной жидкости
3 Контраст с распылительной сушкой
4 Естественное мгновенное испарение
5 См. Также
6 Ссылки
7 Внешние ссылки

Мгновенное испарение однокомпонентной жидкости

Мгновенное испарение однокомпонентной жидкости - это изэнтальпический процесс, на который часто ссылаются как адиабатическая вспышка. Следующее уравнение, полученное из простого теплового баланса вокруг дроссельного клапана или устройства, используется для прогнозирования того, сколько однокомпонентной жидкости испаряется.

Икс = ЧАС U L - ЧАСЫ d LH d V - ЧАС d L {\ displaystyle X = {\ frac {H_ {u} ^ {L} -H_ {d} ^ {L}} {H_ {d} ^ {V} -H_ {d} ^ {L}}}}

X = {\ frac {H_ {u} ^ {L } -H_ {d} ^ {L}} {H_ {d} ^ {V} -H_ {d} ^ {L}}}

где:
$X {\ displaystyle X}$ $X$	= весовое отношение испаренной жидкости к общей массе
$H u L {\ displaystyle H_ {u} ^ {L}}$ $H_ {u} ^ {L}$	= энтальпия жидкости на входе при температуре и давлении на входе, Дж / кг
$H d V {\ displaystyle H_ {d} ^ {V}}$ $H_ {d} ^ {V}$ .	= вспыхнувший пар энтальпия при давлении на выходе и соответствующей температуре насыщения., Дж / кг
$H d L {\ displaystyle H_ {d} ^ {L}}$ $H_{d}^{L}$ .	= остаточная энтальпия жидкости при давлении на выходе и соответствующей температуре насыщения., Дж / кг

Если данные по энтальпии, необходимые для приведенного выше уравнения, недоступны, то можно использовать следующее уравнение.

X = cp (T u - T d) H v {\ displaystyle X = {\ frac {c_ {p} (T_ {u} -T_ {d})} {H_ {v}}}}

X = {\ frac {c_ {p} (T_ {u} -T_ {d })} {H_ {v}}}

где:
$X {\ displaystyle X}$ $X$	= массовая доля испарения
$cp {\ displaystyle c_ {p}}$ $c _ {p}$	= жидкость удельная теплоемкость при температуре и давлении на входе, Дж / (кг ° C)
$T u {\ displaystyle T_ {u}}$ $T_ {u}$	= температура жидкости на входе, ° C
$T d {\ displaystyle T_ {d}}$ $T_ {d}$	= жидкость температура насыщения, соответствующая давлению на выходе, ° C
$H v {\ displaystyle H_ {v}}$ $H_ {v}$ .	= жидкость теплота парообразования при давлении на выходе и соответствующем насыщении. температура, Дж / кг

Здесь слова «вверх по потоку» и «ниже по потоку» относятся к до и после прохождения жидкости через дроссельный клапан или устройство.

Этот тип мгновенного испарения используется при опреснении солоноватой воды или океанской воды с помощью «многоступенчатой мгновенной дистилляции ». Вода нагревается и затем направляется на «стадию» мгновенного испарения при пониженном давлении, где часть воды превращается в пар. Этот пар впоследствии конденсируется в бессолевую воду. Остаточная соленая жидкость с этой первой ступени вводится на вторую ступень мгновенного испарения под давлением ниже, чем давление на первой ступени. Больше воды превращается в пар, который также впоследствии конденсируется в воду, не содержащую соли. Это последовательное использование нескольких стадий мгновенного испарения продолжается до тех пор, пока не будут достигнуты проектные цели системы. Большая часть установленных в мире опреснительных мощностей использует многоступенчатую флэш-дистилляцию. Обычно такие установки имеют 24 или более последовательных ступеней мгновенного испарения.

Равновесная вспышка многокомпонентной жидкости

Равновесная вспышка многокомпонентной жидкости может быть визуализирована как простой процесс дистилляции с использованием единственная стадия равновесия. Он очень отличается и более сложен, чем мгновенное испарение однокомпонентной жидкости. Для многокомпонентной жидкости расчет количеств испарившегося пара и остаточной жидкости в равновесии друг с другом при заданных температуре и давлении требует итеративного решения методом проб и ошибок. Такой расчет обычно называют расчетом равновесной вспышки. Он включает решение уравнения Рэчфорда-Райса:

∑ izi (K i - 1) 1 + β (K i - 1) = 0 {\ displaystyle \ sum _ {i} {\ frac {z_ {i} \, (K_ {i} -1)} {1+ \ beta \, (K_ {i} -1)}} = 0}

\ sum _ {i} {\ frac {z_ {i} \, (K_ {i} -1)} {1+ \ beta \, (K_ {i} -1) }} = 0

где:

zi- мольная доля компонента i в подаваемой жидкости (предполагается должно быть известно);
β - доля сырья, которая испаряется;
Ki- константа равновесия компонента i.

Константы равновесия K i в общем являются функциями многих параметров, но, пожалуй, самым важным является температура; они определены как:

yi = K ixi {\ displaystyle y_ {i} = K_ {i} \, x_ {i}}

y_ {i} = K_ {i} \, x_ {i}

где:

xi- мольная доля компонента i в жидкой фазе;
yi- мольная доля компонента i в газовой фазе.

После решения уравнения Рачфорда-Райса для β составы x i и y i могут быть сразу рассчитывается как:

xi = zi 1 + β (K i - 1) yi = K ixi. {\ displaystyle {\ begin {align} x_ {i} = {\ frac {z_ {i}} {1+ \ beta (K_ {i} -1)}} \\ y_ {i} = K_ {i } \, x_ {i}. \ end {align}}}

{\ begin {align} x_ {i} = {\ frac {z_ {i}} {1+ \ beta (K_ {i} -1)}} \\ y_ {i} = K_ {i} \, x_ {i}. \ end {align}}

Уравнение Рэчфорда-Райса может иметь несколько решений для β, максимум одно из которых гарантирует, что все x i и y i будет положительным. В частности, если существует только один β, для которого:

1 1 - K max = β min < β < β max = 1 1 − K min {\displaystyle {\frac {1}{1-K_{\text{max}}}}=\beta _{\text{min}}<\beta <\beta _{\text{max}}={\frac {1}{1-K_{\text{min}}}}}

{\ frac {1} {1-K _ {{\ text {max}}}}} = \ beta _ {{\ text {min}}} <\ бета <\ beta _ {{\ text {max}}} = {\ frac {1} {1-K _ {{\ text {min}}}}}

, тогда этот β является решением; если таких β несколько, это означает, что либо K max <1 or Kmin>1, что соответственно указывает на то, что газовая фаза не может поддерживаться (и, следовательно, β = 0), либо, наоборот, отсутствие жидкости фаза может существовать (и поэтому β = 1).

Можно использовать метод Ньютона для решения вышеуказанного уравнения воды, но существует риск схождения к неверному значению β; важно инициализировать решатель до разумного начального значения, такого как (β max + β min) / 2 (что, однако, недостаточно: метод Ньютона не дает никаких гарантий стабильности) или, в качестве альтернативы, используйте решатель скобок, такой как метод деления пополам или метод Брента, которые гарантированно сходятся, но могут быть медленнее.

Равновесное мгновенное испарение многокомпонентных жидкостей очень широко используется на нефтеперерабатывающих заводах, нефтехимических и химических заводах и природном газе. переработка растений.

Контраст с распылительной сушкой

Распылительная сушка иногда рассматривается как форма мгновенного испарения. Однако, хотя это форма испарения жидкости, она сильно отличается от мгновенного испарения.

При распылительной сушке суспензия очень мелких твердых частиц быстро сушится путем суспендирования в горячем газе. Суспензия сначала распыляется на очень маленькие капли жидкости, которые затем распыляются в поток горячего сухого воздуха. Жидкость быстро испаряется, оставляя сухой порошок или сухие твердые гранулы. Сухой порошок или твердые гранулы извлекаются из отработанного воздуха с помощью циклонов, рукавных фильтров или электрофильтров.

естественного мгновенного испарения

естественного мгновенного испарения. испарение или мгновенное осаждение может происходить во время землетрясений, что приводит к отложению минералов, содержащихся в перенасыщенных растворах, иногда даже ценных руд в случае золотоносных, золотоносных, воды. Это происходит, когда блоки породы быстро вытягиваются и отталкиваются друг от друга из-за скачкообразных разломов.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Vapor и Flash Steam Анимация, фотографии и техническое объяснение разницы между Flash Steam и Vaporized фракцией.
Учебное пособие Flash Steam Преимущества регенерации мгновенного пара, как это делается и типичные применения.
Технологии опреснения воды на Ближнем Востоке и в Западной Азии
Обсуждение распылительной сушки
Онлайн-программа мгновенного испарения Мгновенная перегонка углеводородных соединений.