Схеми багатокорпусних випарних установок

Як було зазначено вище, що на випаровування 1 кг води в однокорпусному апараті необхідно приблизно 1 кг гріючої пари. Витрату пари на випарювання можна значно зменшити, використовуючи її багатократно для нагрівання першого корпусу, а потім (вторинною парою) від другого корпусу багатокорпусної випарної установки до останнього.

Схема трикорпусної вакуум-випарної установки, яка працює за прямотечійного руху гріючої пари та розчину, показана на рис. 2. Вихідний розчин, переважно підігрітий до температури кипіння подається в перший корпус, який обігрівається первинною парою. Вторинна пара цього корпусу направляється в якості гріючої пари в другий корпус, де внаслідок пониженого тиску розчин кипить за нижчої температури, ніж в першому. Внаслідок нижчого тиску у другому корпусі розчин самопливом переміщається з першого корпусу в другий, в якому охолоджується до температури кипіння. За рахунок виділення при цьому тепла, додатково утворюється деяка кількість вторинної пари (явище само випаровування розчину).

Рис.2. Багатокорпусна прямотечійна вакуум-випарна установка:

1-3 – корпуси установки; 4 – підігрівач вихідного розчину; 5 – барометричний конденсатор; 6 – вловлювач; 7 – вакуум-насос

Випарений розчин з другого корпусу подається в третій, якій обігрівається вторинною парою другого корпусу. Вторинна пара з останнього корпусу відводиться в барометричний конденсатор, в якому під час конденсації пари створюється необхідне розрідження. Повітря і не сконденсовані гази, які попадають в установку з парою і охолоджуючою водою відсмоктуються через бризковловлювач вакуум-насосу.

Необхідною умовою передачі тепла в кожному корпусі є різниця температур, яка визначається різницею між температурою конденсації гріючої пари і температурою кипіння розчину. Разом з цим, тиск вторинної пари в кожному попередньому корпусі повинен бути більший ніж в наступному корпусі.

Схеми багатокорпусних випарних установок відрізняються за тиском вторинної пари в останньому корпусі і поділяються на ті що працюють під розрідженням та під надлишковим тиском. Найбільш розповсюдженими є установки першої групи.

У випарних установках, які працюють під певним надлишковим тиском вторинної пари в останньому корпусі, вона може бути ширше використана на сторонні потреби, тобто в якості екстра-пари. Попри це підвищення тиску вторинної пари в останньому корпусі зменшує кратність використання свіжої (первинної) пари, що підігріває перший корпус.

Під час роботи під надлишковим тиском виникає необхідність у потовщенні стінок апаратів, але установка в цілому спрощується, оскільки відпадає необхідність в постійно діючому конденсаторі парів (невеликий конденсатор використовують лише в період запуску установки).

Крім розповсюджених установок з прямотечійним рухом пари і розчину (рис. 2), використовують і протитечійні випарні установки, в яких гріюча пара і випарюваний розчин направляють у протилежному напрямку. Відмітимо таку суттєву перевагу протитечійні випарні установки.

В першому на схемі корпусі прямотечійної установки (рис.2), розчин з найменшою концентрацією одержує тепло від гріючої пари найвищих параметрів, а в останньому (третьому на схемі) корпусі найбільш концентрований розчин (і найбільш в`язкий) випарюється за допомогою вторинної пари з найнижчими параметрами.

Рис. 3. Багатокорпусна протитечійна вакуум-випарна установка:

1-3 – корпуси установки; 4 – 6 – - насоси

Отже, від першого до останнього корпусу підвищується концентрація і понижується температура випарюваного розчину, зростає його в’язкість, і коефіцієнти тепловіддачі та теплопередачі суттєво зменшуються. У випадку протитечійного руху коефіцієнти теплопередачі значно менше змінюються по корпусах, ніж під час прямотоку.

Однак, необхідність перекачування випарюваного розчину з корпусів, де тиск є меншим в корпуси з вищим тиском є серйозним недоліком протитечійної схеми, оскільки через необхідність встановлення циркуляційних насосів (насоси 4 та 5 на рис.3) значно збільшує вартість експлуатації установки.

Використовують протитечійні випарні установки для випарювання розчинів до високих кінцевих концентрацій, коли можливою стає небажана кристалізація твердої фази в останньому корпусі, а також у випадку, коли в`язкість розчину суттєво збільшується у разі збільшення його концентрації.

Дата добавления: 2014-01-04