WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«4.1 Сущность и применение процесса выпаривания. Методы выпаривания Выпаривание – процесс концентрирования жидких растворов нелетучих или малолетучих веществ, растворнных в летучих растворителях, ...»

_6ЛК_ПАХТ_ТЕХНОЛОГИ_Ч.2_ВЫПАРИВАНИЕ_КАЛИШУК

4 ВЫПАРИВАНИЕ

4.1 Сущность и применение процесса выпаривания. Методы

выпаривания

Выпаривание – процесс концентрирования жидких растворов нелетучих или

малолетучих веществ, растворнных в летучих растворителях, осуществляемый

путм частичного испарения растворителя при кипении раствора .

Выпариванию подвергают растворы солей, щелочей, высококипящих

жидкостей. Его применяют для получения чистых растворителей (опреснение

воды) либо растворнных веществ в концентрированном виде. Во втором случае после выпаривания концентрированный раствор часто подвергают кристаллизации с целью получения растворенного вещества в твердом виде .

В пищевой промышленности выпариванием концентрируют суспензии (бульоны) и эмульсии (молоко) .

Выпаривание – теплообменный процесс. В качестве нагревающего агента при выпаривании чаще всего применяют насыщенный водяной пар (первичный пар). В некоторых случаях для проведения процесса используют нагретый газ, электроэнергию и т. д. Пар растворителя, получаемый при выпаривании раствора, называют вторичным (соковым) .

Выпаривание проводят при различных давлениях: под пониженным (вакуумное выпаривание), под атмосферным и под избыточным. Использование пониженного давления позволяет проводить процесс при меньших температурах (это необходимо при переработке термочувствительных растворов), увеличивать разность температур теплоносителей и, как следствие, интенсивность теплообмена .

Также при вакуумном выпаривании возможно использовать греющие теплоносители с меньшим температурным потенциалом, в том числе и вторичные энергоресурсы. При выпаривании под избыточным давлением получают вторичный пар с более высокой температурой, вследствие чего его проще и удобнее использовать в качестве греющего агента. Чаще всего вторичный пар повышенного давления применяется для обогрева выпарного аппарата этой же выпарной установки, работающего под меньшим давлением .

Так называемое однократное выпаривание проводят в однокорпусных выпарных установках – установках, включающих в свой состав один выпарной аппарат. Многократное выпаривание осуществляют в многокорпусных выпарных установках, состоящих из нескольких выпарных аппаратов, соединенных по ходу движения раствора последовательно. Принцип действия выпарных аппаратов и установок их может быть непрерывный и периодический. Периодическое выпаривание в основном осуществляют в малотоннажных производствах, атакже в лабораториях. Процесс выпаривания с достижением раствором заданной конечной концентрации растворенных (сухих) веществ может осуществляться за один его проход через зону нагрева в аппарате (прямоточное выпаривании, прямоточные выпарные аппараты) и за счет многократного прохода раствора через зону нагрева в аппарате (при наличии циркуляции в аппарате, аппараты с циркуляцией раствора) .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

4.2 Материальный баланс выпарного аппарата На рис. 4.1 в качестве иллюстрации к составлению уравнений материального баланса представлена схема вертикального трубчатого выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора. Греющая камера 1 данного аппарата представляет вертикальную трубчатку кожухотрубчатого теплообменника с коническим (или эллиптическим) днищем 3. Над греющей камерой соосно ей располагается сепаратор 2 – устройство для разделения парожидкостной смеси на вторичный пар и раствор. Греющая камера рассматриваемого выпарного аппарата включает кипятильные трубы 4 малого диаметра и центральную (соосную) циркуляционную трубу 5 .





Для дополнительной очистки вторичного пара от капель уносимого им раствора в верхней части сепаратора перед штуцером для выхода этого пара 9 установлен каплеуловитель. В трубное пространство аппарата при его работе через штуцер 7 подается исходный раствор. При этом в его межтрубное пространство через штуцер 10 подается греющий пар. Образовавшийся конденсат греющего пара отводится из межтрубного пространства через штуцер 11. Циркуляция раствора осуществляется за счт разности плотностей раствора в циркуляционной трубе 5 и паожидкостной эмульсии в кипятильных трубах 4. Эта разность плотностей и состояний среды возникает за счет того, что подвод тепла к единице объема среды в циркуляционной трубе гораздо меньший, чем в кипятильных трубах .

Поэтому относительно холодный раствор в циркуляционной трубе движется вниз, а парожидкостная эмульсия в трубах вверх. Упаренный раствор отводится из аппарата через штуцер 8 .

Рис.4.1 – К составлению материального баланса выпарного аппарата 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – днище; 4 – кипятильные трубы;

5 – циркуляционная труба; 6 – каплеуловитель. Штуцера: 7 – для подачи исходного раствора; 8 – для отвода упаренного раствора; 9 – для выхода вторичного пара; 10 – для входа греющего пара; 11 – для отвода конденсата греющего пара; 12 – для опорожнения аппарата

–  –  –

кипении его под атмосферным давлением, град .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Значение физико-химической депрессии при давлении, отличном от атмосферного, можно также рассчитать, воспользовавшись правилами Бабо и линейности, формулой Эзрохи.

При расчтах физико-химической депрессии определяющей концентрацией раствора является:

1) конечная для в аппаратов с циркуляцией (эти аппараты можно отнести к аппаратам идеального смешения, в целом по аппарату идеального смешения и в любой его зоне концентрация приближается к конечной);

2) средняя (среднее арифметическое начальной и конечной) для аппаратов, в которых выпаривание осуществляется за один проход раствора через зону его нагрева (прямоточных, например, плночных) .

Гидростатическая депрессия '', град, представляет собой разность температур кипения раствора в глубинном слое и на его свободной поверхности – поверхности раздела с вторичным паром. Данное повышение температуры кипения раствора обусловлено дополнительным гидростатическим давлением столба парожидкостной смеси. Для различных глубин погружения в кипящий раствор величина гидростатического давления его столба различна и, соответственно, различно значение гидростатической депрессии. Она увеличивается с увеличением глубины погружения. На практике величину '' рассчитывают для средней глубины погружения в кипящий раствор.

Для этого сначала определяют давлении в среднем слое кипящего раствора Pср, Па, по формуле:

Pср P 0,5 пж gH, (4.6) W

–  –  –

где р и п – плотность кипящего раствора и вторичного пара соответственно, кг/м3;

– среднее объемное паросодержание кипящего раствора, м3/м3 .

Значение является величиной, которую трудно определить (рассчитать) корректно. Поэтому на практике чаще всего принимают = 0,5.

Учитывая это и то, что р п,формула (4.6) приводится к виду:

gH. (4.8) Pср P 0,25 W р Для расчета величины гидростатической депрессии по давлениям Pср и PW определяют соответствующие значения температуры кипения чистого растворителя tср и tW, С.

В итоге гидростатическая депрессия вычисляется следующим образом:

'' tср tW. (4.9) КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Гидростатическую депрессию учитывают при определении температуры кипения раствора только для аппаратов с его естественной циркуляцией и кипением в зоне нагрева. При этом в формулу (4.8) подставляют плотность раствора конечной концентрации (упаренного) при температуре tW (более точно температуру раствора не представляется возможным, а из-за сделанных ранее допущений это не повлияет на конечную точность расчетов). Для аппаратов с вынужденной циркуляцией и вынесенной зоной кипения этот вид депрессии не присущ. В плночных аппаратах столб кипящего раствора отсутствует либо он невелик по высоте и весьма насыщен по объему вторичным паром. Поэтому и для пленочных аппаратов при расчетах температуры кипения раствора гидростатическую депрессию не учитывают .

Гидравлическая депрессия ''', град, представляет собой разность температур вторичного пара над поверхностью кипения раствора tW и над поверхностью конденсации этого пара tконд, т.е.:

''' tW tконд. (4.10) Гидравлическая депрессия, как правило, невелика. Эта депрессия обусловлена гидравлическим сопротивлением PW, которое испытывает вторичный пар при движении по сепаратору выпарного аппарата, а также по паропроводам, соединяющим выпарной аппарат с конденсатором вторичного пара (зоной его конденсации). Для точного определения величины ''' необходимо знать значения давления в конденсаторе Pконд и PW. Величина PW зависит от множества факторов, в том числе конструктивных, которые на начальном этапе расчета выпарной установки не могут быть определены .

Поэтому значение ''' при расчетах выпарных аппаратов принимают:

для аппаратов, работающих под атмосферным и избыточным давлением в пределах от0,5 до 1,0 град, для вакуумных – от 1,0 до 2,0 град .

Подытожив, можно записать, что в самом общем случае температура кипения раствора в выпарном аппарате рассчитывается по формуле:

' '' '''. (4.11) tкип tконд При выполнении практических расчетов температуры кипения раствора в выпарном аппарате выполняются последовательность действия:

- определение tконд по значению Pконд ;

- расчет tW, используя формулу (4.10);

- определение величины PW по значению tW ;

- расчет величины Pср, определение значений tср и '' (по мере необходимости в зависимости от типа аппарата); расчет величины ' ;

- расчет t кип .

В заключение отметим, что при расчете по формуле Тищенко, расчетное давление принимают равным:

- давлению в среднем слое кипящего раствора Pср для аппаратов с кипением в зоне нагрева;

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

- давлению вторичного пара над поверхностью кипящего раствора PW для аппаратов с вынесенной зоной кипения (в том числе с принудительной циркуляцией) и пленочных .

4.4 Тепловой баланс выпарного аппарата Для получения уравнений теплового баланса выпарного аппарата обратимся к схеме, приведнной на рис. 4.2, и применим следующие обозначения:

tн – начальная температура исходного раствора, С;

tк – конечная упаренного раствора, С;

t D и tW – температуры греющего и вторичного паров соответственно, С;

cн и cк – удельная тепломкость исходного и упаренного растворов соответственно, Дж/(кг·град);

iW, iD, и iD – удельная энтальпия вторичного и греющего пара и конденсата '' ' греющего пара соответственно, Дж/кг;

Qпот – тепловые потери в окружающую среду, Вт;

Qконц – теплота концентрирования (расход выделившейся или поглощенной теплоты, обусловленный изменением концентрации раствора), Вт;

D – расход греющего пара, кг/с .

–  –  –

где i', i'' и i''' – температурная, гидростатическая и гидравлическая депрессии для i -го корпуса соответственно, град;

tпол.i – полезная разность температур в i -ом корпусе, град .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

4.6 Порядок расчета выпарного аппарата Как указывалось ранее, выпарные аппараты являются по сущности разновидностью теплообменных. По этой причине порядок и методика расчта выпарных аппаратов во многом повторяют порядок и методику расчта теплообменников. Главным конструктивным параметром выпарного аппарата, который определяется в ходе его расчта, является площадь поверхности теплопередачи F, м2. По рассчитанной величине F подбирают стандартный выпарной аппарат либо проектируют новый .

Площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата определяется при применении основного уравнения теплопередачи следующим образом:

Q, (4.32) F K tпол где Q – тепловая нагрузка (расход тепла на выпаривание), Вт;

K – коэффициент теплопередачи от греющего пара к упариваемому раствору, Вт/(м2·град) .

Задание на расчет выпарного аппарата должно содержать:

- природу и состав исходного раствора (природу растворенного вещества и растворителя, содержание растворенного вещества в этом растворе), его температуру;

- производительность аппарата по исходному или упаренному раствору (в отдельных случаях задают производительность по вторичному пару);

- содержание растворенного вещества в упаренном растворе .

Расчт проводят по алгоритму, сущность которого изложена ниже .

1. По заданным производительности по исходному раствору (упаренному раствору или вторичному пару) и составам исходного и упаренного растворов, используя уравнения материального баланса, рассчитывают недостающие расходы продуктов .

2. Выбирают режим выпаривания (под атмосферным, избыточным или пониженным давлением), тип и конструкцию выпарного аппарата в зависимости от свойств раствора (термостойкость, вязкость, температура кипения под атмосферным давлением, склонность к кристаллизации и накипеобразованию, наличие механических включений и т.д.), производительности и др. факторов .

3. Рассчитывают ориентировочное значение тепловой нагрузки выпарного аппарата Qор, Вт, по формуле:

Qор Wrатм, (4.33) где rатм – удельная теплота конденсации вторичного пара при атмосферном его давлении, Дж/кг .

4. Рассчитывают ориентировочное значение площади поверхности теплопередачи выпарного аппарата Fор, м2:

Qор, (4.34) Fор qор где qор – ориентировочная величина плотности теплового потока в выпарных КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 аппаратах выбранного типа при выпаривании подобных растворов (по справочным данным), Вт/м2 .

5. Выбирают выпарной аппарат с площадью поверхности теплопередачи F, м, близкой к рассчитанной ориентировочной Fор. Для выбранного аппарата определяют его геометрические параметры, влияющие на величину коэффициентов теплоотдачи со стороны греющего пара и раствора .

6. Определяют температуру конденсации вторичного пара tконд, рассчитывают депрессии ', '' и ''' и температуру кипения раствора t кип .

7. Приняв рекомендуемое ориентировочное значение полезной разности температур, выбирают параметры греющего пара. Параметры греющего пара, как правило, должны соответствовать его стандартизованному давлению .

8. Рассчитывают полезную tпол и при необходимости общую разность температур в выпарном аппарате .

9. Составляют уравнения теплового баланса выпарного аппарата. Используя их, рассчитывают тепловую нагрузку (расход тепла на выпаривание) Q. При необходимости при этом рассчитывают расходы тепла на подогрев раствора, его концентрирование и испарение растворителя .

10. Рассчитывают расход греющего пара .

11. Рассчитывают коэффициенты теплоотдачи от греющего пара к теплопередающей стенке, от стенки к раствору, коэффициент теплоотдачи K (как правило, методом последовательных приближений, как при расчетах поверхностных теплообменников) .

12. Определяют расчетную площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата Fр, м2, используя основное уравнение теплопередачи:

Q. (4.35) Fр K tпол

13. Сравнивают площади поверхности теплопередачи F и Fр. При правильном выборе выпарного аппарата его площадь поверхности теплопередачи должна быть больше расчетной на 10 – 40% .

14. Проводят необходимые конструктивные расчеты (расчт размеров технологических штуцеров, сепаратора и т. д.)

4.7 Многокорпусные выпарные установки В многокорпусных выпарных установках (МВУ) первичный греющий пар используется для обогрева только одного корпуса. Обогрев остальных корпусов осуществляется вторичным паром соседних корпусов. Такое аппаратурнотехнологическое оформление процесса обеспечивает снижение затрат энергии на его проведение .

С целью использования вторичного пара в качестве греющего нужно обеспечить условия, при которых температура вторичного пара в одном корпусе МВУ будет выше, чем температура кипения раствора в соседнем корпусе этой же МВУ. Для этого устанавливают различные режимы работы корпусов установки, создавая в них различные давления. За счт различия давлений температуры кипения раствора и вторичного паров в корпусах также неодинаковы .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Наиболее распостраннной МВУ является прямоточная, схема которой на примере двухкорпусной представлена на рис 4.3.

Обозначения, принятые на схеме:

Gн, Gн1, Gк1, Gн 2, Gк1 и Gк – массовые расходы растворов на входе в установку, на входе в выпарной аппарат первой ступени, на выходе из выпарного аппарата первой ступени, на входе в выпарной аппарат второй ступени, на выходе из выпарного аппарата второй ступени и на выходе из установки соответственно;

Dп, D, W1 и W2 – массовые расходы первичного греющего пара на подогрев исходного раствора, первичного греющего пара на обогрев выпарного аппарата первой ступени, вторичного пара выпарного аппарата первой ступени и вторичного пара выпарного аппарата второй ступени;

Dп.к, Dк и W1к – массовые расходы конденсатов первичного греющего пара на подогрев исходного раствора, первичного греющего пара на обогрев выпарного аппарата первой ступени и вторичного пара выпарного аппарата первой ступени;

xн, xн1, xк1, xн 2, xк1 и xк – массовая доля растворенного вещества в растворах на входе в установку, на входе в выпарной аппарат первой ступени, на выходе из выпарного аппарата первой ступени, на входе в выпарной аппарат второй ступени, на выходе из выпарного аппарата второй ступени и на выходе из установки соответственно .

Также обозначим:

PD, P 1, PW 2 и Pконд – давления греющего пара, вторичного пара в первом W и втором корпусах и конденсаторе соответственно;

t D, tн, tн1, tкип1, tк1, tW 1, tкип 2. tк 2, tW 2 и tконд – температуры первичного греющего пара, исходного раствора на входе в установку, исходного раствора на входе в выпарной аппарат первой ступени, кипения раствора в выпарном аппарате первой ступени, конечная на выходе из выпарного аппарата первой ступени, вторичного пара в выпарном аппарате первой ступени, кипения раствора в выпарном аппарате второй ступени, конечная на выходе из выпарного аппарата второй ступени, вторичного пара в выпарном аппарате второй ступени, вторичного пара в конденсаторе соответственно .

В соответствии с приведнной схемой выпарной аппарат 1 работает под избыточным давлением, аппарат 2 – под давлением, ниже атмосферного. Для работы установки необходимо обеспечить следующее распределение температур в установке: t D tкип1 tW 1 tкип 2 tW 2 tконд. Очевидным является то, что для обеспечения указанного распределения температур давления должны быть распределены следующим образом: PD P 1 P 2 Pконд. В подогревателе 3 W W раствор подогревают греющим паром до температуры, близкой к температуре его кипения в корпусе первой ступени 1 (в первую очередь для устранения кавитации, возникающей при вводе холодного раствора в кипящий). Подача раствора в первый корпус 1 осуществляется насосом 5, переток частично упаренного раствора из первого корпуса во второй – самотком КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.3 – Схема двухкорпусной прямоточной выпарной установки 1 и 2 – выпарные аппараты; 3 – подогреватель исходного раствора; 4 – барометрический конденсатор; 5 – насос;

6 – вакуум-насос; 7 – барометрический ящик В – охлаждающая вода; СКВ – смесь конденсата и воды; НГ – неконденсирующиеся газы КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 за счт перепада давлений в корпусах. Вторичный пар первого корпуса следует на обогрев второго корпуса, вторичный пар из второго корпуса поступает в барометрический конденсатор 4, где конденсируется за счт смешения с водой .

При конденсации пара создатся разрежение, которое поддерживается за счт отвода неконденсирующихся газов из барометрического конденсатора вакуумнасосом 6. Концентрация раствора при проходе корпусов повышается и доводится до заданной конечной. За счт того, что в последующий корпус раствор поступает перегретым ( tк1 tкип 2 ), происходит частичное его самоиспарение в данном корпусе .

Прямоточные МВУ применяются, если при выпаривании необходимо достичь значительного изменения концентраций при относительно небольших температурах (физико-химических) депрессиях. Одним из их достоинств является то, что отсутствует потребность в насосах для перекачивания раствора из корпуса в корпус .

Противоточные МВУ (см. схему двухкорпусной противоточной установки на рис. 4.4) используют при выпаривании растворов до высоких концентраций, т.е. в тех случаях, когда в последнем по ходу раствора корпусе возникают большие температурные физико-химические депрессии. На рис. 4.4 приняты те же обозначения температур, расходов, давлений и составов, что и на рис.4.3.В них первичным греющим паром обогревается последний по ходу движения раствора корпус. Подача исходного раствора в первый корпус 1 и из первого 1 во второй 2 осуществляется насосами 5 и 6 соответственно. Для обеспечения работы представленной противоточной МВУ необходимо температуры и давления распределить следующим образом: t D tкип 2 tW 2 tкип1 t w1 tконд ;

PD P 2 P 1 Pконд .

W W Основные недостатки противоточных МВУ: необходимость установки дополнительных насосов для перекачивания растворов, схема непригодна для выпаривания термочувствительных растворов.

Главное их достоинство в том, что:

обогрев корпуса с наиболее концентрированным, наиболее вязким раствором, имеющим наименьший коэффициент теплоотдачи, осуществляется греющим первичным паром .

МВУ с параллельным питанием корпусов применяют (см. схему на рис. 4.5), если раствор при выпаривании мало меняет свою концентрацию, в первую очередь при выпаривании насыщенных растворов. Раствор в этих установках движется перекрстно по отношению к направлению движения вторичного пара Распределение температур и давлений материальных потоков в показанной на рис. 4.5 установке следующее: t D tкип1 tW 1 tкип 2 tW 2 tконд ;

PD P 1 P 2 Pконд. По этой схеме у МВУ индивидуальное питание корпусов W W раствором с установкой индивидуального подогревателя перед каждым из них .

–  –  –

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

4.8 Выбор числа корпусов выпарной установки Известно, что с увеличением числа корпусов выпарной установки уменьшается удельный расход греющего пара и, следовательно, также уменьшаются энергозатраты на проведение процесса выпаривания. Удельный расход греющего пара в многокорпусной установке d n, кг/кг, по сравнению с удельным расходом греющего пара в однокорпусной установке d1, кг/кг, примерно обратно пропорционален числу корпусов N :

d1 dn. (4.36) N С увеличением числа корпусов растт абсолютная величина потерь тепла в окружающую среду. Поэтому в реальных условиях при N 1 d N 1,1 кг/кг, при N 2 d N 0,6 кг/кг, при N 3 d N 0, 43 кг/кг и т. д. Как видно из приведнных цифр, энергозатраты на выпаривание ЭЗ с увеличением числа корпусов снижаются. Однако при этом возрастает материаломкость и сложность выпарной установки, затраты на е ремонт и обслуживание. Поэтому капитальные затраты КЗ и затраты на ремонт и обслуживание ЗРО с увеличением числа корпусов растут. Общие затраты на выпаривание (приведенные затраты) ПЗ’ без учета условно-постоянных расходов представляют сумму величин ЭЗ, КЗ и ЗРО. При некотором числе корпусов приведенные затраты ПЗ’ минимальны .

Удоволетворяющее этому условию число корпусов является оптимальным N опт (см. рис. 4.6). Данное число корпусов обосновано как с технической, так с экономической точки зрения. Анализ по определению оптимального числа корпусов является сложной и трудоемкой задачей, включающей как технологические, так и экономические расчеты. На практике в МВУ оптимизированное число корпусов обычно колеблется от двух до пяти .

Рис. 4.6 – К определению оптимального числа корпусов выпарной установки КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

4.9 Классификация выпарных аппаратов и общая их характеристика Выпарные аппараты классифицируют по множеству признаков, основными из которых являются:

- способ передачи тепла;

- по исполнению поверхностей теплопередачи;

- род греющего теплоносителя;

- расположение в пространстве геометрической оси греющей камеры;

- по наличию и кратности циркуляции;

- по способу создания циркуляции;

- по взаимному расположению зон нагрева раствора и его кипения;

- по взаимному расположению сепаратора, греющей камеры и циркуляционной трубы (при ее наличии) .

По способу передачи тепла от греющего теплоносителя к упариваемому раствору выпарные аппараты делятся на поверхностные и смешения (контактные). По исполнению поверхности теплопередачи их подразделяют на аппараты с рубашками, змеевиковые, трубчатые и др. Выпарные аппараты смешения в основном бывают барботажными и распылительными .

В подавляющем числе случаев в выпарных аппаратах в качестве греющего теплоносителя используют водяной пар. Реже в них в качестве источника тепла используются горячие газы или электрическая энергия .

По расположению оси греющей камеры выпарные аппараты делят на вертикальные, горизонтальные и наклонные .

По кратности прохода упариваемого раствора через греющую камеру выпарные аппараты делят на прямоточные и аппараты с циркуляцией .

В прямоточных аппаратах конечная концентрация раствора достигается за один его проход его через греющую камеру. В аппаратах с циркуляцией раствор достигает своей конечной концентрации в результате многократного прохода по замкнутому контуру, включающему зону подвода тепла. Циркуляция раствора в аппарате может быть естественной и принудительной. Естественная циркуляция раствора возникает из-за разности его плотности (парожидкостной смеси) в различных зонах аппарата. Она обусловлена неодинаковой интенсивностью подвода тепла к раствору в этих зонах. Принудительную циркуляцию раствора организуют с помощью насосов. Естественная циркуляция может быть свободной (хаотической, неупорядоченной) и направленной (упорядоченной) .

В выпарных аппаратах емкостного типа с внутренними нагревательными элементами (змеевиками, трубными пучками и др.), а также в емкостных аппаратах с рубашками циркуляция раствора, как правило, свободная. Скорость свободной циркуляции невелика, поэтому аппараты со свободной циркуляцией малопригодны для выпаривания вязких, кристаллизующихся, накипеобразующих, а также термочувствительных растворов. Коэффициенты теплоотдачи при свободной циркуляции относительно невелики, кроме того в виде внутренних устройств и рубашек трудно создать большие поверхности теплообмена. Поэтому аппараты со свободной циркуляцией в основном используются в малотоннажных производствах .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Направленную циркуляцию раствора создают в контуре, объединяющем греющую камеру и необогреваемую (менее обогреваемую) циркуляционную трубу. При этом раствор (или парожидкостная смесь) в греющей камере движется вверх, впоследствии разделяясь в сепараторе на жидкость и пар. В то же время более холодный раствор в циркуляционной трубе вниз. Для достижения большей скорости циркуляции необходимо увеличение высоты греющей камеры и разности температур раствора в греющей камере и циркуляционной трубе .

Увеличение скорости циркуляции ведт к увеличению коэффициентов теплопередачи, уменьшению осаждения твердой фазы в аппарате и образования накипи на теплообменных поверхностях, уменьшению перегрева растворов, что важно при работе с термочувствительными материалами .

Как указано ранее, выпарные аппараты классифицируют по взаимному расположению зон нагрева раствора и его кипения, а также по характеру кипения .

Раствор в выпарном аппарате в зависимости от его конструкции может кипеть в зоне подвода тепла (непосредственно во всм объме греющей камеры), либо вне ее у своей свободной поверхности (в вынесенной зону кипения). В пленочных аппаратах кипение раствора происходит на поверхности его плнки .

Наиболее распространнными современными промышленными выпарными аппаратами являются вертикальные трубчатые.

По взаимному расположению сепаратора, греющей камеры и циркуляционной трубы их делят на аппараты:

- с соосными греющей камерой и циркуляционной трубой (по отношению к сепаратору);

- с соосными греющей камерой и вынесенной циркуляционной трубой;

- с соосными циркуляционной трубой и вынесенной греющей камерой .

Указанные выше аппараты могут быть с естественной и принудительной циркуляцией, с кипением раствора в зоне нагрева и с вынесенной зоной кипения, а также пленочные со стекающей и с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, как правило, оснащаются осевыми циркуляционными насосами .

Разделение парожидкостной смеси, образующейся в результате кипения раствора, осуществляют в гравитационных сепараторах, размещнных, как правило, выше греющей камеры. Для улавливания капель жидкости, уносимых потоком вторичного пара, на второй стадии процесса разделения служат инерционные (жалюзийные, центробежные и др.), сетчатые и др. каплеуловители .

Вторичный пар на выходе из слоя кипящей жидкости является перегретым .

Поэтому уносимые им капли раствора доупариваются, и при этом возможно образование кристаллов. По этой причине при упаривании концентрированных растворов предусматривается периодическая или постоянная промывку сепаратора и каплеуловителя конденсатом .

Выпарные аппараты, предназначенные для выпаривания концентрированных кристаллизующих растворов, могут быть снабжены узлом солеотделения. Некоторые конструкции аппаратов для выпаривания высоковязких, кристаллизующихся растворов (например, роторные)имеют механические устройства для принудительного перемещения этих растворов, съема осевших кристаллов .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2

4.10 Конструкции выпарных аппаратов 4.10.1 Вертикальные трубчатые выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора и его кипением в зоне нагрева (трубах). Схемы указанных аппаратов в двух исполнениях (с соосной греющей камерой и с вынесенной греющей камерой) представлены на рис. 4.7 и 4.8. Данные аппараты рекомендуется применять для выпаривания некристаллизующихся непенящихся маловязких достаточно термостойких растворов, не имеющих в своем составе твердых механических включений. Их использование допустимо также в тех случаях, когда из раствора выделяются легко удаляемые при промывке осадки .

Рис. 4.7 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с сосной греющей камерой с естественной циркуляцией раствора и его кипением в зоне нагрева (трубах) 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры; 4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель. Штуцера: 6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения .

Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара При работе выпарного аппарата (см. рис. 4.7 или рис 4.8) исходный раствор подается в него через штуцер 6, врезанный в необогреваемую циркуляционную трубу 4. Раствор при этом заполняет трубное пространство аппарата, в том числе и кипятильные трубы греющей камеры 1. В межтрубное пространство греющей КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 камеры 1 через штуцер 9 подается греющий пар, который за счет теплообмена с раствором конденсируется. Конденсат греющего пара отводится из аппарата через штуцер 10. Раствор в кипятильных трубка греющей камеры нагревается и кипит .

Образующаяся при этом парожидкостная эмульсия выбрасывается в сепаратор 2, в котором в основном за счет гравитационных сил происходит ее разделение на отдельные фазы – вторичный пар и раствор. Раствор из нижней части сепаратора стекает в циркуляционную трубу 4, а также частично в качестве упаренного продукта отводится через штуцер 7. Вторичный пар походит через каплеуловитель 5, подвергаясь очистке от капель уносимого раствора, и покидает аппарат через штуцер 8. Естественная направленная циркуляция раствора в аппарате происходит по контуру: греющая камера 1 – сепаратор 2 – циркуляционная труба 4 .

Выпарные аппараты с соосными греющими камерами (рис. 4.7) по сравнению с аппаратами с вынесенными греющими камерами (см. рис. 4.8) занимают при прочих равных условиях меньшие производственные площади .

Однако они менее ремонтопригодны и их сложнее обслуживать .

Рис. 4.8 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой с естественной циркуляцией раствора и его кипением в зоне нагрева (трубах) 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель; 5а – верхняя крышка греющей камеры. Штуцера: 6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 4.10.2 Вертикальные трубчатые выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора и вынесенной зоной кипения. Конструкция данных аппаратов показана на рис. 4.9 (с сосной греющей камерой) и 4.10 (с вынесенной греющей камерой). Они отличаются от аппаратов с кипением раствора в зоне нагрева наличием трубы вскипания 5а над верхней трубной решеткой греющей камеры. За счет трубы вскипания при работе аппаратов создается дополнительный столб раствора. Поэтому в кипятильных трубках греющей камеры возникает более высокое гидростатическое давление, и раствор в них не закипает. Он движется по кипятильным трубкам снизу вверх, повышая свою температуру. При этом раствор нагревается до температуры, которая превышает его температуру кипения при давлении на свободной поверхности. Поэтому раствор, достигший своей свободной поверхности, является перегретым и бурно вскипает. В аппаратах с вынесенной зоной кипения по сравнению с аппаратами с кипением в зоне нагрева возникают большие перепады температур раствора в кипятильных трубках и циркуляционной трубе. По этой причине и скорость циркуляции в них выше .

Рис. 4.9 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с сосной греющей камерой, естественной циркуляцией раствора и вынесенной зоной кипения 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры; 4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель; 5а – труба вскипания .

Штуцера: 6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора;

8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Вертикальные трубчатые выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора и вынесенной зоной кипения рекомендуется применять для выпаривания мало- и средневязких достаточно термостойких растворов, образующих осадки, удаляемые с поверхности труб механическим способом. При этом в растворе допустимо наличие тонкодисперсных твердых включений .

Рис. 4.10 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой, естественной циркуляцией раствора и вынесенной зоной кипения 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель; 5а – надставка (труба вскипания) .

Штуцера: 6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора;

8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара 4.10.3 Вертикальные трубчатые выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора. Схемы, поясняющие конструкцию и принцип действия данных аппаратов, представлены на рис. 4.11 (аппарат с сосной греющей камерой) и 4.12 (с вынесенной греющей камерой). Указанные аппараты следует применять для выпаривания вязких, кристаллизующихся, загрязненных твердыми примесями растворов .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.11 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с сосной греющей камерой и принудительной циркуляцией раствора 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель; 5а – труба вскипания;

5б – циркуляционный насос; 5в – привод циркуляционного насоса. Штуцера:

6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией являются аппаратами с вынесенной зоной кипения и поэтому включают в свой состав трубы вскипания (поз. 5а на рис 4.11 и 4.12). Для организации принудительной циркуляции в их циркуляционные трубы 4 установлены циркуляционные насосы 5б. В качестве циркуляционных насосов преимущественно используют осевые (пропеллерные) .

В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость движения раствора по трубкам греющей камеры может достигать 2,5 м/с. При этих условиях обеспечиваются коэффициенты теплоотдачи от стенок труб к раствору значительно большие, чем в аппаратах с естественной циркуляцией. Кроме тогоз а счет высокой скорости циркуляции сокращается время нахождения раствора в зоне нагрева, что благоприятно для нетермостойких веществ .

Основными недостатками выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией являются: усложнение конструкции и снижение надежности за счет наличия циркуляционных насосов, дополнительный расход энергии на организацию циркуляции раствора .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.12 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и принудительной циркуляцией раствора 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 – циркуляционная труба; 5 – каплеуловитель; 5а – труба вскипания;

5б – циркуляционный насос; 5в – привод циркуляционного насоса. Штуцера:

6 – для входа исходного раствора; 7 – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для опорожнения Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара 4.10.4 Вертикальные трубчатые пленочные выпарные аппараты. Пленочные выпарные аппараты рекомендуется применять для выпаривания нетермостойких растворов. В этих аппаратах кипит пленка раствора, находящаяся на теплопередающей поверхности. При этом отсутствует столб жидкости (раствора), и, как следствие, не возникают гидростатическая депрессия и перегрев раствора. Кроме того эти аппараты являются прямоточным, и раствор проходит в них через зону однократно в течение короткого промежутка времени .

Трубчатые пленочные выпарные аппараты бывают со стекающей и с восходящей пленкой выпариваемого раствора .

Одна из конструкций выпарных аппаратов со стекающей пленкой раствора показана на рис. 4.13. Этот аппарат имеет вынесенную греющую камеру 1 с нижней 3 и верхней 4 крышками. Греющая камера выполнена в виде вертикальной трубчатки теплообменника. Сепаратор 3 и греющая камера 1 соединены между собой с помощью нижней крышки 3 и соответствующих патрубков .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.13 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат со стекающей пленкой кипящего раствора 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 –верхняя крышка греющей камеры; 5 – каплеуловитель; 12 – труба кипятильная;

13 – трубная решетка; 14 – калиброванное отверстие. Штуцера: 6 – для входа исходного раствора; 7 и 7а – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара; 11 – для отвода газов Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара Верхние концы кипятильных труб 12 на значительную высоту (порядка 0,5 м) выступают над верхней трубной решеткой 13 греющей камеры и снабжены распределителями жидкости. Распределители при работе выпарного аппарата обеспечивают равномерное поступление раствора во все его трубки. Простейший распределитель жидкости представляет горизонтальный ряд сквозных малых калиброванных отверстий 14,выполненных в стенке кипятильной трубы несколько выше трубной решетки .

Работает данный выпарной аппарат следующим образом. Греющий пар подается через штуцер 9 в межтрубное пространство греющей камеры 1 .

Конденсат греющего пара отводится через штуцер 10. Исходный раствор через штуцер 6 поступает в верхнюю крышку 4 аппарата, образуя в ней слой, меньший по высоте, чем высота выступающих над трубной решеткой концов труб. Из слоя раствор через отверстия 14 поступает внутрь кипятильных труб 12 и распределяется на их поверхности в виде тонкой пленки. Пленка раствора под действием сил тяжести движется вниз и кипит. Вторичный пар, образующийся КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 при кипении, также движется по трубкам вниз. Межфазное трение между паром и раствором при этом способствует движению пленки. Это является положительным фактором при выпаривании вязких растворов. У пареный раствор частично отводится из аппарата через штуцер 7а в нижней крышке 3. Вторичный пар с остатками упаренного раствора направляется в сепаратор 2. В сепараторе вторичный пар и раствор разделяются под действием инерционных и гравитационных сил. Отделенный от пара раствор отводится из сепаратора 2 через штуцер 7. Вторичный пар подвергается очистке от капель раствора в каплеуловителе 5 ии отводится из аппарата через штуцер 8 .

Выпарные аппараты со стекающей пленкой раствора следует применять для выпаривания неагрессивных, не содержащих твердых механических примесей нетермостойких растворов. Одним из основных недостатков данных аппаратов является сложность обеспечения равномерного распределения раствора по трубкам, необходимость применения для достижения указанной цели распределителей с малыми калиброванными отверстиями .

Для выпаривания нетермостойких пенящихся растворов малой и средней вязкости применяют вертикальные трубчатые выпарные аппараты с восходящей пленкой (см. рис. 4.14) .

Рис. 4.14 – Вертикальный трубчатый выпарной аппарат с восходящей пленкой кипящего раствора 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – нижняя крышка (днище) греющей камеры;

4 – отбойник; 5 – каплеуловитель. Штуцера: 6 – для входа исходного раствора;

7 – для выхода упаренного раствора; 8 – для выхода вторичного пара; 9 – для входа греющего пара; 10 – для выхода конденсата греющего пара .

Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 При работе аппарата греющий пар подается в межтрубное пространство греющей камеры 1. Для входа греющего пара и выхода его конденсата служат штуцера 9 и 10 соответственно. Исходный раствор подается в аппарат через штуцер 6 и заполняет внутреннюю полость нижней крышки 3 греющей камеры .

Из этой полости он распределяется по трубкам греющей камеры. В трубках раствор бурно вскипает. Парожидкостная смесь в виде двухфазной системы находится только в нижней (примерно на четверть их высоты) части трубок .

Выше наблюдается восходящий кольцевой поток. В нем упариваемый раствор движется вверх в виде пленки, увлекаемой паром. За счет теплообмена с греющим паром раствор продолжает кипеть, и массовый расход вторичного пара снизу вверх по трубкам увеличивается. Парожидкостной поток на выходе из трубок имеет высокую скорость .

Для гашения его энергии, а также с целью его лучшего разделения вторичного пара и раствора над греющей камерой 1 в сепараторе установлен отбойник 4. Упаренный раствор отводится из сепаратора через штуцер 7. Вторичный пар, пройдя каплеуловитель 5,покидает выпарной аппарат через штуцер 8. В выпарных аппаратах с восходящей пленкой в отличие от аппаратов со стекающей пленкой отсутствуют распределители жидкости – устройства очень чувствительные к загрязнениям и воздействию сильно агрессивных сред .

4.10.5 На рис.4.15 изображен роторный пленочный выпарной аппарат .

Аппараты данного типа используются для выпаривания высоковязких, в том числе пастообразных нетермостойких растворов .

Устройство и принцип действия показанного на рисунке аппарата следующие. Он имеет полый вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2 и тепловыми рубашками 3. На геометрической оси корпуса установлен в подшипниковых опорах ваг ротора 4, соединенный с приводом 5. На валу ротора шарнирно закреплены лопасти 6. В верхней части корпуса лопасти на валу ротора отсутствуют. Верхняя часть корпуса аппарата является его сепаратором 7. Исходный раствор подается в аппарат через штуцер 8 и распределяется лопастями 6 вращающегося ротора по внутренней стенке корпуса в виде тонкой пленки. Пленка раствора под действием силы тяжести перемещается вниз. При этом она постоянно перемешивается за счет воздействия лопастей ротора, что способствует интенсификации теплообмена и препятствует ее перегреву. Греющий пар, необходимый для осуществления процесса выпаривания, поступает в тепловые рубашки 3 через штуцера11. Конденсат греющего пара отводится из рубашек через штуцера 12. Упаренный раствор удаляется из аппарата через штуцер 9, выполненный в коническом днище 2 корпуса 1. Вторичный пар покидает аппарат через штуцер 10 в верхней части сепаратора 7 .

Основными недостатками роторных пленочных выпарных аппаратов являются их сложность, наличие движущихся частей и невысокая производительность. Невысокая производительность этих аппаратов обусловлена их относительно небольшими размерами (из-за сложности высокоточного изготовления корпуса и ротора) и небольшой площадью поверхности теплообмена тепловых рубашек .

КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.15 – Роторный пленочный выпарной аппарат 1 – корпус; 2 – днище; 3 –тепловая рубашка; 4 – вал ротора; 5 – привод ротора;

6 – лопасть; 7 – сепаратор. Штуцера: 8 – для входа исходного раствора; 9 – для выхода упаренного раствора; 10 – для выхода вторичного пара; 11 – для входа греющего пара; 12 – для выхода конденсата греющего пара .

Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ВП – вторичный пар; ГП – греющий пар; КГП – конденсат греющего пара 4.10.6 Барботажные выпарные аппараты являются аппаратами смешения и наиболее широко представлены в своем классе. Применяются они в первую очередь для выпаривания сильно агрессивных растворов, для которых практически невозможно подобрать для изготовления теплопередающих поверхностей достаточно устойчивые к коррозии материалы .

Для выпаривания агрессивных растворов, обладающих высокой термостойкостью, используют барботажные выпарные аппараты с погружными горелками. Схема такого аппарата представлена на рис. 4.16. Аппарат имеет вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2. Изнутри корпус футерован устойчивым к коррозионному воздействию раствора материалом (обычно специальной керамикой или специальным бетоном). В крышку корпуса вмонтирована погружная горелка 3, основная часть которой при работе аппарата находится внутри выпариваемого раствора. В крышке корпуса также имеется штуцер 6 для отвода смеси вторичного пара и топочных газов. Внутри этого штуцера, как правило, устанавливается каплеуловитель 8 .

Работает выпарной аппарат следующим образом. Исходный раствор подается в аппарат через штуцер 4. Заданный уровень раствора в выпарном аппарате при его работе поддерживается с помощью переливной трубы штуцера КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.16 – Выпарной аппарат с погружной горелкой 1 –корпус; 2 – днище; 3 – погружная горелка; 8 – каплеуловитель.

Штуцера:

4 – для входа исходного раствора; 5 – для выхода упаренного раствора; 6 – для выхода смеси вторичного пара и топочных газов; 7 – для опорожнения .

Потоки: ИР – исходный раствор; УР – упаренный раствор; ТП – топливо;

ВЗ – воздух; ТГВП – смесь топочных газов и вторичного пара для выхода упаренного раствора 5. В погружную горелку 3 подаются топливо и воздух. В результате горения топлива образуются топочные газы, которые барботируют через раствор. При этом между газами и раствором происходит теплообмен, в результате которого раствор кипит и выпаривается. Смесь вторичного пара и топочных газов покидает аппарат через штуцер 6 .

Достоинствами выпарного аппарата с погружной горелкой являются его относительная простота и высокая интенсивность теплообмена. К его недостаткам можно отнести загрязнение раствора продуктами сгорания .

4.11 Некоторые конструктивные элементы выпарных аппаратов В выпарных аппаратах с вынесенной греющей камерой ее соединение с сепаратором следует выполнять таким образом, как показано на рис. 4.17. При этом соединительный патрубок 3, предназначенный для прохода парожидкостной смеси из греющей камеры 1 в сепаратор 2, врезается в цилиндрическую стенку корпуса сепаратора по касательной. За счет данного конструктивного решения повышается эффективность разделения парожидкостного потока в сепараторе на отдельные фазы – раствор и вторичный пар. При входе потока в сепаратор по касательной на него дополнительно к гравитационным силам действуют силы инерционные, способствующие улучшению разделения фаз .

Каплеуловитель циклонного типа, показанный на рис. 4.18, является наиболее применяемым в выпарных аппаратах российского и украинского производства. Цилиндрический корпус каплеуловителя 2 крепится непосредственно к крышке корпуса сепаратора 1 соосно штуцеру 4, предназначенному для выхода вторичного пара. К коническому днищу 3 корпуса КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 Рис. 4.17 – Соединение вынесенной греющей камеры выпарного аппарата с сепаратором (вид сверху) 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – соединительные патрубки каплеуловителя присоединена сливная труба 5 для отвода отделенного от вторичного пара раствора. Штуцер 4 своим патрубком запущен внутрь корпуса каплеуловителя. Для входа потока внутрь каплеуловителя в стенке его корпуса 2 выполнен горизонтальный ряд прямоугольных окон 7 с лопатками 6. Лопатки 6 имеют одинаковый размер с окнами 7 и для обеспечения закрутки потока отогнуты вовнутрь корпуса 2 .

Рис. 4.18 – Каплеуловитель циклонного типа 1 – корпус сепаратора; 2 – корпус каплеуловителя; 3 – днище каплеуловителя; 4 – штуцер для выхода вторичного пара; 5 – сливная труба;

6 – лопасти; 7 – окна

–  –  –

предпоследнего и последнего корпусов МВУ соответственно, Дж/кг;

Qконц1, Qконц 2 и Qконц.n – теплоты концентрирования растворов в первом, втором и последнем корпусах МВУ соответственно, Вт;

Qпот1, Qпот 2 и Qпот.n – тепловые потери в первом, втором и последнем корпусах МВУ соответственно, Вт;

cн, cн 2 и cн.n – удельные теплоемкости растворов, поступающих в первый, второй и последний корпуса МВУ соответственно, Дж/(кг·град) .

При составлении уравнений теплового баланса приняты допущения:

удельная теплоемкость воды не зависит от температуры; удельная энтальпия вторичного пара над поверхностью кипящего раствора и в месте конденсации этого пара одинаковы; температуры вторичного пара над поверхностью кипящего раствора и в месте конденсации этого пара одинаковы. Эти допущения незначительно снижают точность расчетов .

Раствор в прямоточной МВУ из предыдущего корпуса в последующий корпус поступает перегретым (температура раствора на выходе из предыдущего корпуса выше, чем его температура кипения в последующем корпусе). По этой причине часть растворителя в каждом корпусе за исключением первого самоиспаряется .

–  –  –

МВУ с корпусами, у которых неодинаковые площади поверхности теплопередачи, по сравнению с установками с унифицированными корпусами сложнее, они дороже в расчте на единицу поверхности.




Похожие работы:

«375 Б 65 – 68 Запрети же ему, пусть не посылает на меня стражу. Еду (или: поеду) в. (вероятно, в город, т. е. в Новгород). В грамоте отразилась акция “рубежа” (конфискации имущества за долг другого лица); называя эту акцию глаголом пограбити, Судиша показывает Нажиру, что считает ее незаконной (п...»

«Компьютер Dell Embedded Box PC Руководство по установке и эксплуатации Модель компьютера: Dell Embedded Box PC 5000 нормативная модель: N01PC нормативный тип: N01PC001 Примечания, предупреждения и предостережения ПРИМЕЧАНИЕ: Пометка ПРИМЕЧАНИЕ указывает на важную информацию, которая поможет использо...»

«Приложение к свидетельству № 60147 Лист № 1 об утверждении типа средств измерений Всего листов 12 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Дозиметры-радиометры поисковые МКС-РМ1401К Назначение средства измерений Дозиметры-радиометры поисковые МКС-РМ140...»

«RackStation RS4017xs+ Сервер Synology RackStation RS4017xs+ представляет собой надежное передовое сетевое хранилище с высочайшим уровнем производительности, предназначенное для хранения больших объемов данных на предприятиях, для которых важна бесперебойная работа, возможность использования корпоративны...»

«Хабаровский клуб Международная выставка кошек Любителей животных "Лидер" ЕОА, п. Николаевка, 5 ноября 2017 года *WCF – Show licensing management Russia *WCF 29 YEARS OF GREAT SHOWS IN ALL 6 CONTINENTS !!!* Khabarovsk-Russia WCF shows, only WCF-rings.WCF SHOW LICENSING See approved rules for that purpose. Date: November 05 2017 Re...»

«ЭСУД двигателя автомобиля поддерживающая бортовую диагностику OBD ll, должна поддерживать диагностические режимы. Которые в свою очередь должны поддерживаться как блоком управления двигателем / АКП, так и диагностическим оборудо...»

«Детём тёнцери дролетарисем, пёрлешёр! ХРЁСТ)ЕН БИБЛИОТЕКИ № 15. НЗ О. А. АНДРЕЕВ.Х И РЕ (РУЛМИ) ПАРАНКПА ВЬЩ А Х Р Р Л Ё Х Ё ИТЕРЕКЕН ТЁРЛ ТЫМАР—ИМ АКСА ТВАССИ. Икмёш хут апнат. чв а ш с ка я у ч?бо 'ЖНАЯ, г ПАЛАТА Цент...»

«Закон Ульяновской области от 5 июля 2013 г. N 108-ЗО О регулировании некоторых вопросов в сфере обеспечения проведения капитального ремонта общего имущества в многоквартирных домах, расположенных на террито...»

«УТВЕРЖДЕН ЖТЯИ.00035-01 90 09 ЖТЯИ.00035-01 90 09-ЛУ Руководство пользователя ЖТЯИ.00035-01 90 09. КриптоПро УЦ. Руководство пользователя. АННОТАЦИЯ Настоящий документ содержит описание эксплуатации веб-приложений Центра Регистрации программного комплекса "Удостоверяющий Центр "КриптоПро УЦ" (УЦ).К...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.