Однокорпусное выпаривание

Способы выпаривания

Теплоносители при выпаривании

Наиболее широко в химической технологии в качестве теплоносителя используют водяной пар, при конденсации которого выделяется значительное количество теплоты. Его обычно применяют при Р до 1,0 –1,2 МПа, что соответствует температурам нагревания до 190 °С.

Широкое применение этого способа нагревания обусловлено многими достоинствами насыщенного водяного пара как теплоносителя, среди которых необходимо отметить следующие:

· высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке (5000–15000 Вт/(м²·К);

· большое количество теплоты, выделяющейся при конденсации 1 кг пара (2260–1990 кДж при Р = 0,1…1,2 мПа);

· равномерность обогрева, т.к. при конденсации пара температура остается постоянной;

· возможность тонкого регулирования температуры нагревания путем изменения давления пара;

· возможность передачи пара на большее расстояние (при этом пар должен быть нагрет на 20–30 °С).

Основной недостаток вторичного пара, ограничивающий его практическое применение – это значительное повышение давления с повышением температуры. Поэтому применение насыщенного пара в случаях, когда необходимо получение высоких температур при низких давлениях, затруднительно.

В отличие от обычных теплообменников выпарные аппараты состоят из 2-х основных узлов: греющей камеры или кипятильника 2 (как правило, в виде пучка труб) и сепаратора 1, предназначенного для улавливания капель раствора из пара, образуется при кипении раствора. Для более полного улавливания в сепараторе устанавливают различные по консистенции брызгоуловители.

В том случае, если в выпарной установке имеется один выпарной аппарат, такую установку называют однокорпусной.

Если же в установке имеются два или более последовательно соединенных корпусов, то такую установку называют многокорпусной.

Процесс однокорпусного выпаривания проводят в одном аппарате. Исходный разбавленный раствор поступает в пенную часть сепаратора и затем попадает в кипятильные трубы. Первичный пар направляют в межтрубное пространство греющей камеры, где он конденсируется, отдавая теплоту конденсации через стенки кипятильных труб к кипятильному раствору.

Выпарной аппарат с внутренней циркуляционной трубой, представленный на рисунке 2, работает по принципу направленной естественной циркуляции, которая вызывается различием плотностей кипящего раствора в циркуляционной трубе 3 и в кипятильных трубах греющей камеры 2. Разность плотностей обуславливается различием удельного теплового потока, приходящегося на единицу объема раствора: в кипящих трубах он выше, чем в циркуляционной трубе. Поэтому интенсивность кипения, а следовательно, и парообразование в них тоже выше; образующаяся здесь парожидкостная смесь имеет ме-ньшую плотность, чем в циркуляционной трубе. Это приводит к напра-вленной циркуляции кипящего раствора, который по циркуляционной трубе опускается вниз, а по кипятильным трубам поднимается вверх. Парожидкостная смесь попадает затем в сепаратор, в котором пар отделяется от раствора и его выводят из аппарата. Упаренный раствор выходит из штуцера в днище аппарата. Таким образом, в аппаратах с естественной циркуляцией раствора создается организационный циркуляционный контур по схеме: кипятильные (подъемные) трубы паровое пространство циркуляционная труба подъемные трубы и т.д.

В однокорпусной выпарной установке расход тепла велик, т.к. на выпаривание 1 кг воды расходуется примерно 1 кг пара, поэтому однокорпусные аппараты применяются в малых по масштабу производствах, где имеет значение простота устройства.

1 – сепаратор; 2 – греющая камера; 3 – циркуляционная труба;
4 – барометрический конденсатор; 5 – барометрическая труба;
6 – вакуум-насос

Рисунок 2 – Схема однокорпусной выпарной установки

Дата добавления: 2017-02-01