Флэш -испарение

Испарение вспышки (или частичное испарение ) - это частичный паров, который возникает, когда насыщенный жидкий поток подвергается снижению давления путем прохождения дроссельного клапана или другого дроссельного устройства. Этот процесс является одной из самых простых операций на модуле . Если дроссельный клапан или устройство расположены при входе в сосуд давления, так что испарение вспышки происходит в сосуде, то сосуд часто называют флэш -барабаном . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Если насыщенная жидкость представляет собой однокомпонентную жидкость (например, пропан или жидкий аммиак ), часть жидкости немедленно «мигает» в пара. Как пара, так и остаточная жидкость охлаждаются до температуры насыщения жидкости при пониженном давлении. Это часто называют «автоматической перестройкой» и является основой большинства традиционных охлаждений паров .

Если насыщенная жидкость представляет собой многокомпонентную жидкость (например, смесь пропана , изобутана и нормального бутана ), вспыхнутый пара является богаче в более летучих компонентах, чем оставшаяся жидкость.

Неконтролируемое испарение вспышки может привести к тому, что кипящая жидкость расширяет взрыв пара ( BLEVE ).

Вспышка испарения однокомпонентной жидкости

Испарение вспышки однокомпонентной жидкости является изотальпическим процессом и часто называется адиабатической вспышкой . Следующее уравнение, полученное в результате простого теплового баланса вокруг дроссельного клапана или устройства, используется для прогнозирования того, насколько многокомпонентная жидкость испаривается.

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

^{[ 3 ]}

где:
$X$	= соотношение веса испаренной жидкости / общей массы
$H_{u}^{L}$	= жидкая энтальпия вверх по течению температуры и давления вверх по течению, J/кг
$H_{d}^{V}$	= прошивая энтальпию пара при давлении вниз по течению и соответствующему насыщению температура, J/кг
$H_{d}^{L}$	= остаточная жидкая энтальпия при давлении вниз по течению и соответствующему насыщению температура, J/кг

Если данные энтальпии, необходимые для вышеуказанного уравнения, недоступны, может использоваться следующее уравнение.

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

где:
$X$	= фракция веса испаряется
$c_{p}$	= удельное тепло при температуре и давлении вверх по течению, J/(кг ° C)
$T_{u}$	= температура вверх по течению жидкости, ° C
$T_{d}$	жидкости = Температура насыщения , соответствующая давлению в нижнем потоке, ° C
$H_{v}$	= Жидкое тепло испарения при давлении вниз по течению и соответствующему насыщению температура, J/кг

Здесь слова «вверх по течению» и «вниз по течению» относятся к до и после того, как жидкость проходит через дроссельный клапан или устройство.

Этот тип испарения вспышки используется в опреснении солоноватой дистилляцией воды или водой океана « многоэтапной флэш- ». Вода нагревается, а затем направляется в стадию испарения вспышки с уменьшенным давлением, где часть воды вспыхивает в пар. Этот пар впоследствии сгущен в воду без соли. Остаточная соленая жидкость с этой первой стадии вводится во вторую стадию испарения вспышки при давлении, чем давление первой стадии. Больше воды вспыхнуто в пар, который также впоследствии конденсируется в более соли без соли. Это последовательное использование нескольких этапов испарения вспышки продолжается до тех пор, пока не будут достигнуты цели проектирования системы. Большая часть установленной опреснительной способности мира использует многоэтапную дистилляцию флэш -ки. Обычно такие растения имеют 24 или более последовательных стадий испарения вспышки.

Равновесная вспышка многокомпонентной жидкости

Равновесная вспышка многокомпонентной жидкости может быть визуализирована в виде простого процесса дистилляции с использованием одной стадии равновесия . Он очень отличается и сложнее, чем испарение вспышки однокомпонентной жидкости. Для многокомпонентной жидкости вычисление количества вспыхнутых пара и остаточной жидкости в равновесии друг с другом при заданной температуре и давлении требует итерационного итерационного раствора для испытаний и ошибок. Такой расчет обычно называется как расчет равновесной вспышки. Это включает в себя решение уравнения Рахфорд-Риса : ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

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

где:

Z _I - это моль -доля компонента I в кормовой жидкости (предполагается, что он известен);
β - это фракция корма, которая испаряется;
K _I - равновесная константа компонента i .

Константы равновесия K _I в целом функционируют многих параметров, хотя наиболее важной является, возможно, температура; Они определены как:

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

где:

X _I - моль -доля компонента I в жидкой фазе;
Y _I - моль -доля компонента I в газовой фазе.

После того, как уравнение Рахфорд-Рис было решено для β , композиции x _i и y _i могут быть немедленно рассчитаны как:

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

Уравнение Рахфорд-Рис может иметь несколько решений для β , в большинстве случаев, одно из которых гарантирует, что все x _i и y _я буду положительным. В частности, если есть только один β , для которого:

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

тогда это β является раствором; Если есть несколько таких β , это означает, что или k _макс <1 или k _min > 1, что указывает на то, что ни одна газовая фаза не может быть поддержана (и, следовательно, β = 0), наоборот, что жидкая фаза не может существовать (и, следовательно, β = 1).

Можно использовать метод Ньютона для решения вышеуказанного уравнения воды, но существует риск сходимости к неправильному значению β ; Важно инициализировать решатель к разумному начальному значению, такому как ( β _max + β _min )/2 (что, однако, недостаточно: метод Ньютона не дает никаких гарантий на стабильность) или, альтернативно, используйте решатель скобки, такой как Метод пополам или метод Брента , которые гарантируют сходиться, но могут быть медленнее.

Равновесная вспышка многокомпонентных жидкостей очень широко используется на нефтеперерабатывающих заводах , нефтехимических и химических заводах и по переработке природного газа заводах .

Контрастировать с сушкой аэрозоль

Сушка спрея иногда рассматривается как форма испарения вспышки. Однако, хотя это форма испарения жидкости, оно сильно отличается от испарения вспышки.

При сушке брызги сушка очень маленьких твердых веществ быстро высушивается подвеской в горячем газе. Сначала сначала распыляется на очень маленькие жидкие капли, которые затем опрыскивают в поток горячего сухого воздуха. Жидкость быстро испаряется, оставляя позади сухой порошок или сухие твердые гранул. Сухой порошок или твердые гранулы извлекают из выхлопного воздуха с использованием циклонов , мешков или электростатических осадков .

Естественное испарение вспышки

Природное испарение вспышки или отложение вспышки может возникнуть во время землетрясений , что приводит к осаждению минералов, удерживаемых в перенасыщенных растворах , иногда даже ценной руде в случае дурацких, золотых вод. Это результаты, когда блоки камня быстро тянутся и отталкиваются друг от друга из -за недостатков трубопрощания . ^{[ 8 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Стэнли М. Валас (1988). Химический процесс оборудование: выбор и дизайн . Баттерворт-Хейнеманн. ISBN 0-409-90131-8 .
^ Ассоциация поставщиков газа (GPSA) (1987). Инженерная книга данных (10th Edition, Vol. 1 Ed.). Ассоциация поставщиков газа, Тулса , Оклахома .
^ Вик Маршалл; Стив Рухеманн (2001). Основы безопасности процесса . Icheme. п. 46. ISBN 9780852954317 .
^ Гарри Куиджман и Росс Тейлор (2000). Книга Chemsep (PDF) (2 -е изд.). Ха Куиджман и Р. Тейлор. ISBN 3-8311-1068-9 Полем См. Стр. 186.
^ Анализ объективных функций (Университет штата Пенсильвания)
^ Флэш расчеты с использованием уравнения состояния Soave-Redlich-Kwong (просмотр полноразмерного изображения)
^ Curtis H. Whitson, Michael L. Michelsen, The Oftion Flash , Floid Phase Equilibria, 53 (1989) 51–71.
^ Ричард А. Ловетт; Журнал Nature (18 марта 2013 г.). «Землетрясения делают золотые вены в одно мгновение: изменения давления приводят к тому, что драгоценный металл каждый раз откладывает кору, новое исследование обнаруживает. Понимание предполагает, что дистанционное зондирование можно использовать для поиска новых месторождений в скалах, где распространены пробеги неисправности» . Scientific American . Получено 18 марта 2013 года .

Внешние ссылки

Анимация пара и флэш -пара , фотографии и техническое объяснение разницы между флэш -пар и испаренной фракции.
Учебник Flash Steam Преимущества восстановления Flash Steam, как это делается и типичные применения.
Технологии опреснения воды на Ближнем Востоке и Западной Азии
Обсуждение сушки спрей
Программа испарения вспышки онлайн -флэш -дистилляция углеводородных соединений.

[1] Стэнли М. Валас (1988). Химический процесс оборудование: выбор и дизайн . Баттерворт-Хейнеманн. ISBN 0-409-90131-8 .

[2] Ассоциация поставщиков газа (GPSA) (1987). Инженерная книга данных (10th Edition, Vol. 1 Ed.). Ассоциация поставщиков газа, Тулса , Оклахома .

[3] Вик Маршалл; Стив Рухеманн (2001). Основы безопасности процесса . Icheme. п. 46. ISBN 9780852954317 .

[4] Гарри Куиджман и Росс Тейлор (2000). Книга Chemsep (PDF) (2 -е изд.). Ха Куиджман и Р. Тейлор. ISBN 3-8311-1068-9 Полем См. Стр. 186.

[5] Анализ объективных функций (Университет штата Пенсильвания)

[6] Флэш расчеты с использованием уравнения состояния Soave-Redlich-Kwong (просмотр полноразмерного изображения)

[whitson-7] Curtis H. Whitson, Michael L. Michelsen, The Oftion Flash , Floid Phase Equilibria, 53 (1989) 51–71.

[SA031813-8] Ричард А. Ловетт; Журнал Nature (18 марта 2013 г.). «Землетрясения делают золотые вены в одно мгновение: изменения давления приводят к тому, что драгоценный металл каждый раз откладывает кору, новое исследование обнаруживает. Понимание предполагает, что дистанционное зондирование можно использовать для поиска новых месторождений в скалах, где распространены пробеги неисправности» . Scientific American . Получено 18 марта 2013 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

v Т и Состояния материи ( список )
Состояние	Твердый Жидкость Газ / пара Суперкритическая жидкость Плазма
Низкая энергия	Бозе -Эйнштейн Конденсат Фермионный конденсат Дегенеративное вещество Квантовый зал Ридберг Маттер Странное дело Излишний Суперзсолид Фотонная молекула
Высокая энергия	QCD Matter Quark - Gluon Plasma Цветовое конденсат
Другие государства	Коллоид Кристалл Жидкий кристалл Время кристалл Сколько спиновой жидкости Экзотическая материя Программируемая материя Темная материя Антиметра Магнитно упорядочен Анти -ромагнет Ferrimagnet Ферромагнет Жидкость струнной сети Суперглас
Фазовые переходы	Кипение Точка кипения Конденсация Критическая линия Критическая точка Кристаллизация Показания Испарение Флэш -испарение Замораживание Химическая ионизация Ионизация Lambda Point Таяние Точка плавления Рекомбинация Регулирование Насыщенная жидкость Сублимация Переохлаждение Тройная точка Испарение Витрификация
Количества	Энтальпия слияния Энтальпия сублимации Энтальпия испарения Скрытая тепло Скрытая внутренняя энергия Правило Трутона Волатильность
Концепции	Барионическое вещество Дворянство Сжатая жидкость Кривая охлаждения Уравнение государства Эффект Лейдена Фроста Макроскопические квантовые явления ЭФФЕКТ Порядок и беспорядок (физика) Спинодальный Сверхпроводимость Перегретый пара Перегрев Термодиэлектрический эффект