На этой странице Вы можете скачать чертежи выпарных аппаратов или . Чертежи выполнены в программе Компас.

После скачивания Вам достаточно поменять значения в размерных линиях чертежа выпарного апппарта и графический раздел Вашего курсового проекта или диплома готов. К чертежам к выпарным аппаратов прикладывается технологическая схема.

Вы можете прислать свой чертеж. Он будет размещен на нашем сайте. Тем самым Вы окажите неоценимую услугу следующему поколению студентов.

Публикуются только качественные чертежи. Предпочтение отдается чертежам в 3D.

Скачать чертеж выпарного аппарата.

Одним из примеров использования в чертеже выпарного аппарата - это для выпаривание разбавленных растворов аммиачной селитры под атмосферным давлением.

Вертикальный аппарат цилиндрической формы, состоящий из двух частей. Высота 13930 мм. Верхняя часть выпарного аппарата на чертеже представляет собой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с падающей пленкой. Диаметр верхней части аппарата - 2800 мм, высота - 6400 мм. Поверхность теплообмена 710 м2, трубки 56х3х6000 мм, количество трубок-721 шт.

Нижняя часть чертежа выпарного аппарата - колонка с тремя ситчатыми тарелками провального типа. Тарелки снабжены обогревающими змеевиками. Высота нижней части аппарата - 5580 мм, диаметр - 2800 мм. Общая поверхность теплообмена змеевиков 72 м2. Под тарелками расположен кольцевой коллектор для подачи воздуха в аппарат. Выпарной Аппарат с падающей пленкой изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6Т.

Скачать чертеж выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой

Чертеж Выпарного аппарата с падающей пленкой состоит из следующих частей: сепаратора, греющей камеры, распределительной камеры. Сепаратор предназначен для отделения жидкой фазы от паровоздушной смеси, выходящей из камеры аппарата. Сепаратор состоит из цилиндрической обечайки и конической крышки. Сепарирующим устройством является центральный разделитель, расположенный над верхней трубкой решеткой греющей камеры. Центральный разделитель состоит из конусообразной тарелки, над выходным отверстием который установлена крышка с прикрепленным по её краям направляющими лопатками. Между трубкой решеткой и сепарирующим устройством находятся карман для термопары, измеряющей температуру паровоздушной смеси на выходе из греющей камеры. Над трубной решеткой установлен кольцевой коллектор для подачи конденсата сокового пара в выпарной аппарат. Над сепарирующим устройством на обечайке установлены два смотровых окна, а на крышке расположен штуцер для выхода паровоздушной смеси. Греющая камера предназначена для выпаривания основной части влаги из раствора. Греющая камера представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник.

Скачать чертеж выпарного аппарата с подвесной нагревательной камерой

Принцип работы чертеж выпарного аппарата с подвесной нагревательной камерой состоит в следующем: раствор из-за большой плотности опускается вниз по кольцевому пространству между корпусом аппарата и нагревательной камерой, передавливая вверх постоянно образующуюся в трубках более лёгкою парожидкостную эмульсию.

Скачать чертеж выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой

Теоретические основы и сущность процесса выпаривания растворов в выпарных аппаратах для химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Выпаривание - это процесс упаривания или концентрирования различных растворов в чертежах выпарных аппаратах и заключается он в постепенном удалении растворителя из смеси методом его испарения при кипении.

В процессе кипения, а именно фазового перехода первого рода для растворов нелетучих сред (к ним относятся: органические вещества с условно не высоким уровнем давления паров при температуре кипения, а также большинство растворенных солей и щёлочей) в парообразное состояние переходит практически только растворитель. После достаточного объема испарения растворителя и уноса его в виде пара концентрация самого раствора в смеси повышается прямо пропорционально массе удаленного растворителя.

Процесс испарения растворителя из смеси при температурах ниже температуры кипения упариваемого раствора происходит с его поверхности, в то время как при кипении сам растворитель испаряется во всем объеме кипящего раствора, и как видно на чертеже выпарного аппарата значительно ускоряет испарение растворителя из упариваемого раствора.

В процессе выпарки в чертеже выпарного аппарата необходимо оптимально передать энергию теплоносителя чертежу упариваемого раствора, что осуществимо только при соблюдении условия: разности температур между ними. При изготовлении чертежа выпарного аппарата в Москве и расчете процесса выпаривания в Перми эту разность температур между теплоносителем и кипящим раствором принято называть полезной разностью температур. В качестве теплоносителя в готовых чертежах выпарных аппаратах чаще всего используют насыщенный водяной пар, который называют греющим или первичным.

Таким образом, упаривания различных растворов в готовых чертежах выпарных аппаратах является типичным процессом переноса теплоты от более нагретого теплоносителя - греющего пара - к кипящему раствору. Основные отличия процесса выпаривания, вследствие которых выпаривание в ряду тепловых процессов выделяют в самостоятельный раздел, заключается в особенностях его аппаратурного оформления и методе черчения выпарных установок в Перми.

В зависимости от целевого продукта проводят выпаривание

• Выпаривание растворов веществ и твердых фаз для большего насыщения раствора или кристаллизации твердого вещества в производстве калийных удобрений
• Выпарка растворов с высокой температурой кипения жидкостей отличающихся малым давлением пара при температуре кипения для повышения концентрации, производимой на чертеже выпарного аппарата с принудительной циркуляцией в Березниках.
• Упаривание водных растворов, для выделения растворителя - воды в аппарате выпаривания с естественной циркуляцией.
• Выпаривание под атмосферным давлением. Обычно проводят в одиночных чертежах выпарного аппарата, вторичный пар не используется. Наиболее прост и менее экономичен.
• Выпаривание под вакуумом. Осуществляется при сниженных температурах, увеличивается значение: «полезная разность температур», появляется возможность использования греющего пара низких рабочих параметров. Применяется для выпаривания растворов разлагающихся при высокой температуре. Сложен при конструировании.
• Выпаривание при повышенном давлении. Проводят при повышенной температуре кипения раствора, позволяет использовать тепло вторичного пара. Вторичный пар отбираемый на сторону называется экстра паром. Лучше используется тепло, но требуются греющие агенты с более высокой температурой. Применяется для выпаривания термически стойких веществ.
• Однократное или однокорпусное выпаривание растворов. Проводят в едином выпарном аппарате, и как следствие: нет необходимости во вторичном паре.
• Многократное или как его еще называют многокорпусное выпаривание. Установка выпарки состоит из нескольких готовых чертежей выпарных аппаратов в Москве, которых вторичный пар предыдущего корпуса аппарата используется в качестве греющего в последующем аппарате. Давление по ходу выпариваемого раствора снижается для создания необходимой движущей силы процесса.

В зависимости от значения давления, при котором проводят выпаривание

По конструктивному исполнению в чертежах выпарных установок

Выпарная установка с выпарным насосом. Состоит из однокорпусного выпарного аппарата и теплового насоса. Вторичный пар на выходе из установки с помощью теплового насоса сжимается до давления греющего пара, смешиваясь при этом с некоторым количеством свежего греющего пара, и направляется в качестве греющего в нагревательную камеру. Применяется для выпариваемых растворов при невозможности их нагрева до высоких температур. В качестве теплового насоса используется турбокомпрессор или струйный компрессор (инжектор).

Устройство и классификация выпарных аппаратов

По методу выпаривания выпарные установки делятся на следующие группы:

• Чертеж в Компасе выпарного аппарата поверхностного типа, в которых раствор контактирует с поверхностью теплообмена (выпарные аппараты со свободной циркуляцией, с естественной циркуляцией, с принудительной циркуляцией, плёночные выпарные аппараты);
• выпарные установки контактного типа, в которых нагревание осуществляется без разделяющей поверхности теплообмена (выпарные аппараты с барботажем топочных газов, с погружными горелками).
• Чертежи плёночного выпарного аппарата используют для упаривания очень вязких и пастообразных растворов. Выпариваемый раствор движется вдоль поверхности теплообмена в виде тонкой плёнки.

Таких аппаратов бывает несколько видов:

• с восходящей плёнкой и соосной греющей камерой;
• со свободно падающей плёнкой;
• горизонтальный с падающей плёнкой;
• роторный плёночный испаритель.

В выпарном аппарате со свободно падающей плёнкой выпариваемый раствор подаётся сверху в чертеж греющей камеры выпарного аппарата, которая состоит из пучка труб, заключённого в цилиндрическую обечайку. Раствор равномерно распределяется на верхней трубной решётке по стенкам труб и движется вниз под действием сил тяжести вместе с паром.

При стекании плёнки исключается нарушение её сплошности и обнажение некоторой части поверхности нагрева.

Эффективность испарения растворителя зависит от:

• толщины плёнки;
• скорости течения плёнки;
• физико - химических свойств жидкости;
• температурного перепада между поверхностью и жидкостью.

При плёночном течении жидкости коэффициенты теплопередачи сравнительно высоки. Такие аппараты применяют для упаривания растворов термически нестойких веществ и вязких растворов.

По принципу работы выпарные аппараты разделяются на периодические и непрерывнодействующие.

Периодическая выпарка применяется для малой производительности установки или для получения высоких концентраций. При этом подаваемый в аппарат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сливается и аппарат загружают новой порцией исходного раствора.

В установках непрерывного действия исходный раствор непрерывно подаётся в выпарной аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.

В химической промышленности в основном применяют непрерывнодействующие выпарные установки с высокой производительностью за счёт сильно развитой поверхности нагрева (до 2500 м в единичном аппарате). Они более экономичны в тепловом отношении, так как отсутствуют потери теплоты на периодический разогрев аппарата.

Наибольшее распространение получили выпарные аппараты с паровым обогревом, имеющие поверхность теплообмена, выполненную из труб. Выпарные аппараты с паровым обогревом состоят из двух основных частей:

• кипятильник (греющая камера), в котором расположена поверхность теплообмена и происходит выпаривание раствора;
• сепаратор - пространство, в котором вторичный пар отделяется от раствора.

Необходимость в сепараторе составляет основное конструктивное отличие выпарных аппаратов от теплообменников. В зависимости от характера движения кипящей жидкости в выпарном аппарате различают:

• Выпарной аппарат со свободной циркуляцией;
• Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией;
• Выпарной аппарат с естественной циркуляцией;
• Плёночные выпарные аппараты

В выпарных аппаратах со свободной циркуляцией неподвижный или медленно движущийся раствор находится снаружи труб. К данной группе относятся аппараты, выполненные в виде чаш или котлов, поверхность теплообмена образована стенками аппарата.

Выпарные аппараты с горизонтальными трубами (пар пропускается по трубам, жидкость - снаружи труб) могут быть изготовлены со значительными поверхностями теплообмена - до 800 м2 и более. Для компенсации удлинения труб и разборки аппарата с целью очистки крепление труб в трубных решётках делают на сальниках или применяют U- образные трубы.

Основным недостатком является трудность очистки межтрубного пространства, вследствие чего они не пригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов. Кроме того, такие аппараты имеют невысокий коэффициент теплопередачи, громоздки и требуют значительного количества металла для изготовления. В настоящее время они применяются редко, вытесняясь более совершенными конструкции.

Заказать расчет по ПХТ Выпарные аппараты с естественной циркуляцией.

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из необогреваемой циркуляционной (опускной) трубы 1 и обогреваемых подъёмных труб 2. Если жидкость в подъёмных трубах нагрета до кипения, то в результате испарения части жидкости в этой трубе образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидкости. Таким образом, вес столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в подъёмных трубах, вследствие чего происходит упорядоченное движение (циркуляция) кипящей жидкости по пути: подъёмные трубы → паровое пространство → опускная труба → подъёмные трубы и т. д.

Для естественной циркуляции требуется два условия:

• Достаточная высота уровня жидкости в опускной трубе, чтобы уравновесить столб парожидкостной смеси в кипятильных трубах и сообщить этой смеси необходимую скорость;
• Достаточная интенсивность парообразования в кипятильных трубах, чтобы парожидкостная смесь имела, возможно, малую плотность.

При небольшом уровне жидкости в опускной трубе парожидкостная смесь не может подняться до верха кипятильных труб; при этом не происходит циркуляции, и работа аппарата сопровождается резким снижением производительности и быстрым покрыванием труб накипью.

Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой

является чертежом в Комасе и одной из наиболее старых, но широко распространенных конструкций.

1 - корпус; 2 - кипятильные трубы; 3 - циркуляционная труба; 4 - сепаратор; 5 - отбойник.

Заказать расчет Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой

Греющая камера состоит из ряда вертикальных кипятильных труб, обогреваемых снаружи паром. По оси греющей камеры расположена циркуляционная труба 3 значительно большего диаметра, чем кипятильные трубы. Греющий пар подаётся в межтрубное пространство, конденсируется и отводится из аппарата в виде конденсата. Упаренный раствор также непрерывно удаляется через штуцер, находящийся в днище аппарата. Парообразование внутри центральной трубы значительно меньше, чем в кипятильных трубах, так как за единицу объёма жидкости в ней приходится меньшая теплопередающая поверхность. Раствор выдавливается в кипятильные трубки, поднимается по ним вверх, частично выпаривается и, освобождённый вверху от пара, возвращается вниз по центральной трубе. Образующийся пар удаляется в верхней части аппарата, пройдя предварительно через каплеуловитель.

Недостатки аппарата:

• жёсткая конструкция греющей камеры,
• не имеющая температурной компенсации.

Достоинства:

• простота конструкции
• легкость доступа для чистки и ремонта.

Чертеж Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой скачать

и он же состоит из греющей камеры 2, которая свободно подвешивается внутри корпуса 1, опираясь на лапы.

1 - корпус; 2 - кожух греющей камеры; 3 - кипятильные трубы; 4 - труба для подвода пара к греющей камере.

Рисунок 4 - Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой в программе Компас для диплома.

Греющий пар подаётся в межтрубное пространство нагревательной камеры по трубе 4. Образующийся вторичный пар проходит сепаратор над греющими трубками и далее инерционный каплеуловитель, из которого уловленная жидкость стекает вниз по трубе.

Принцип циркуляции - малоэмульгированный раствор из-за большой плотности опускается вниз по кольцевому пространству между корпусом аппарата и нагревательной камерой, передавливая вверх постоянно образующуюся в трубках более лёгкою парожидкостную эмульсию.

Погружение нагревательной камеры в выпариваемую среду препятствует возникновению температурных напряжений, так как в этом случае корпус камеры и трубки находятся в одинаковых температурных условиях.

Недостатками являются усложнение конструкции и большие габариты.

Достоинства - повышенный коэффициент теплопередачи за счет хорошего охлаждения раствора в кольцевом пространстве и легкость выемки греющей камеры из аппарата для чистки, ремонта или замены.

Выпарной аппарат с чертежом греющей камерой заказать и состоит из нагревательной камеры (кипятильника) 1, представляющей собой пучок труб, сепаратора 3 и циркуляционной трубы 4, присоединенной к нижней растворной камере.

1 - кипятильник; 2 - труба для парожидкостной смеси; 3 - сепаратор; 4 циркуляционная труба.

Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой скачать бесплатно:

Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам, нагревается и по мере подъема вскипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз. Вторичный пар, пройдя сепаратор и брызгоуловитель, освобождается от капель, а раствор возвращается по циркуляционной трубе в греющую камеру. Высота трубок в таких аппаратах составляет 5 … 7 м. Сечение циркуляционной трубы равно или больше площади поперечного сечения всех кипятильных трубок. В результате значительной скорости циркуляционного раствора повышается коэффициент теплоотдачи и уменьшается опасность отложения пристенных осадков. Чистка и замена трубок выпарных аппаратов с выносной греющей камерой достаточно удобны.

В промышленности наиболее часто применяют вертикальные выпарные аппараты. Их достоинства: компактность, естественная циркуляция (благодаря наличию циркуляционной трубы), значительная кратность циркуляции, малая занимаемая площадь, большое паровое пространство, удобство обслуживания и ремонта. Для большей компактности эти аппараты в последнее время изготовляют с удлиненными трубками (3-3,5 м).

Для упаривания кристаллизующихся растворов применяют аппараты с коническим днищем с углом наклона больше угла естественного откоса кристаллизующейся массы.

Некоторое распространение имеют пленочные аппараты с однократной циркуляцией раствора. Основная особенность этой конструкции заключается в возможности снижения потерь полезной разности температур от гидростатической депрессии. Подаваемый в нижнюю часть трубок аппарата раствор вскипает; при этом образуется много паровых пузырьков, увлекающих за собой раствор. Парожидкостная эмульсия, выходящая из трубок, ударяется о поверхность сепаратора с изогнутыми лопатками, получает вращательное движение и отбрасывается центробежной силой к периферии, благодаря чему происходит довольно совершенная сепарация пара. Таким образом, выпаривание происходит в тонком слое при однократной циркуляции раствора. При большой длине кипятильной трубки (более 5 м) возможны разрыв и высыхание пленки жидкости в верхней части трубки с понижением при этом коэффициента теплоотдачи.

Проведенные специальные заводские опыты показали, что пленочные аппараты не характеризуются большой интенсивностью теплоотдачи при кипении. Некоторым преимуществом пленочного аппарата является однократная циркуляция с быстрым прохождением раствора через трубы, что предохраняет растворы, чувствительные к высокой температуре, от порчи. Недостатки этих аппаратов: значительная длина трубок, затрудняющая ремонт, малая аккумулирующая способность, не обеспечивающая постоянную производительность и затрудняющая получение раствора равномерной концентрации. Труба, отводящая упаренный раствор на следующий корпус, должна иметь гидравлический затвор соответствующей высоты для предотвращения возможного прорыва пара в трубное пространство следующего корпуса. Эти аппараты дороже скачивания чертежей обычных вертикальных аппаратов выпаривания

Выпарной Аппарат с однократной циркуляцией раствора

Выпарной аппарат с выносной поверхностью нагрева целесообразно применять для пенящихся растворов, так как в основном в нем происходит самоиспарение перегретой в трубах жидкости при поступлении ее в сепаратор. При этих условиях жидкость испаряется спокойно, и при достаточных размерах сепаратора не происходит уноса капелек жидкости и пены со вторичным паром.

Рисунок 7 - Скачать чертеж Выпарной аппарат с выносной поверхностью нагрева

В некоторых случаях применяют аппараты с принудительной циркуляцией. В этих аппаратах жидкость движется по трубкам с большой скоростью (2—3 м/с) под давлением; зона кипения находится у верхнего конца трубок. Благодаря значительной скорости движения раствора в трубках отложения на поверхности теплообмена меньше, чем в обычных чертежах вертикальных выпарных аппаратах для курсового проекта в университет. Аппараты с принудительной циркуляцией целесообразно применять в определенном интервале тепловых нагрузок и, главным образом, при упаривании вязких жидкостей, когда естественная циркуляция затруднена. В этих условиях достигается более высокий коэффициент теплоотдачи к кипящей жидкости, чем в обычных аппаратах, что позволяет соответствующим образом уменьшить поверхность нагрева аппарата по сравнению с вертикальным аппаратом с естественной циркуляцией раствора. С другой стороны, на привод циркуляционного насоса требуются довольно значительные затраты мощности, поэтому целесообразность применения подобных аппаратов следует обосновать соответствующим технико-экономическим расчетом.

Выпарной Аппарат с принудительной циркуляцией

В ряде случаев целесообразно проводить скачивание готовых чертежей выпарных аппаратов и упаривание растворов в тонкой пленке в роторных аппаратах; особенно это касается вязких и термолабильных растворов. Раствор подается дозировочным насосом в верхнюю часть аппарата, откуда он стекает в виде тонкой пленки по внутренней стенке цилиндрического корпуса. Теплоноситель (вода, пар, дифенильная смесь) подается в рубашку выпарного аппарата для дипломного проекта. При отекании по стенке аппарата раствор захватывается лопатками и приводится в движение; при этом образуется пленка, отталкиваемая центробежной силой к внутренней стенке аппарата. Полученную на стенках пасту лопасти снимают и направляют на дно; затем паста удаляется через патрубок и секторный затвор. Окружная скорость ротора 2—3,5 м/с. Аппарат характеризуется высокой интенсивностью теплоотдачи. Незначительное время пребывания раствора в аппарате (10—15с) обеспечивает высокое качество продукта, что особенно важно для термолабильных растворов. Расход мощности на привод ротора при диаметре аппарата 600 мм составляет 3,0 кВт. Наряду с положительными качествами аппарат имеет некоторые недостатки — небольшую поверхность нагрева, а потому и сравнительно малую производительность. Наличие вращающегося ротора усложняет и удорожает аппарат. Кроме того, трудно обеспечить малые и одинаковые зазоры между лопастями и корпусом аппарата.

В зависимости от режима работы (время эксплуатации) делятся на:

• Аппараты периодического действия;
• Аппараты непрерывного действия.

1-ая группа аппаратов используется при малой производительности установки или в лабораторных условиях. В промышленных условиях они не экономичны, т.к. при пуске их необходимо разогреть, а при остановке это тепло не используется.

2-ая группа используется в промышленных условиях и достаточно широко.

По давлению аппараты работают при: повышенном, атмосферном давлениях и при вакууме. Работа при вакууме используется, если раствор при повышенном давлении и температуре меняет свои свойства, ухудшается его качество и когда необходимо увеличить теплоперепад.

По расположению выпарного аппарата они делятся на:

• Вертикальные;
• Горизонтальные;
• Наклонные.

По конструктивным признакам делятся на:

• Аппараты с паровой рубашкой;
• Змеевикового типа;
• С прямыми трубами.

В качестве теплоносителей используются водяной пар и горячая вода.

Материал, из которого изготавливаются аппараты, может быть: сталь или цветные металлы.

Конструкции выпарных аппаратов

1. С внутренней циркуляционной трубой

Кратность циркуляции.

Высота кипятильных труб м.

Недостатки: нельзя выпаривать кристаллизующиеся растворы, вязкие растворы; циркуляционная труба обогревается паром и в результате получается менее надёжная циркуляция.

2. Для выпарки кристаллизующихся растворов

3. С вынесенной греющей камерой

4. С принудительной циркуляцией

Они предназначены для выпарки вязких растворов.

5. Аппарат плёночного типа со сползающей плёнкой

Предназначены для выпаривания пенящихся растворов.

6. Аппарат плёночного типа с всползающей плёнкой

7. Выпарной аппарат роторного типа

Для выпарки кристаллизующихся растворов.

Классификация выпарных аппаратов

Тип	Исполнение	Наименование	Область применения
I	2	Выпарные аппараты с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой, вынесенной зоной кипения и солеотделением	Упаривание растворов, выделяющих кристаллы и образующих на греющих поверхностях растворимый осадок, удаляемый при промывании
II	1	Выпарные аппараты с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипением растворов в трубах	Упаривание растворов, не образующих значительного осадка на греющих поверхностях
	2	Выпарные аппараты с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и зоной кипения	Упаривание растворов, образующих на греющей поверхности осадок, удаляемый механическими способами
III	1	Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением	Упаривание растворов, выделяющих кристаллы и образующих на греющих поверхностях осадок, удаляемый при промывке
	2	Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и вынесенной зоной кипения	Упаривание вязких растворов и растворов, образующих на греющей поверхности незначительный труднорастворимый осадок, удаляемый механическим способом и промывкой
IV	–	Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и зоной кипения	Упаривание растворов, образующих на греющих поверхностях труднорастворимый осадок, удаляемый механическим способом
V	1	Выпарные аппараты пленочные с восходящей пленкой и соосной греющей камерой	Упариваие пенящихся или термонестойких растворов, не образующих осадка на греющих поверхностях

Выпарной аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой, вынесенной зоной кипения и солеотделением

1 – греющая камера; 2 – труба вскипания; 3 – сепарационная камера; 4 – отбойник; 5 – брызгоотделитель; 6 – люк; 7 – смотровое окно; 8 – юбочная опора; 9 – линзовый компенсатор; 10 – циркуляционная труба; 11 – опорная лапа; 12 – узел солеотделения.

Схема паровых каналов в греющей камере

Конструкции узлов ввода греющего пара

1 – обечайка греющей камеры; 2 – греющие трубы; 3 – штуцер ввода пара; 4 – паровой пояс; 5 – отбойный щиток; 6 – отбойное кольцо; 7 – паровые окна

Конструкции узлов вывода конденсата

а – сифон-карман; б – коленообразный патрубок; в – канал в трубной решетке; г – штуцер приварен к трубной решетке

1 – корыто; 2 – бандаж; 3 – опорные ролики

1 – барабан; 2 – водяная рубашка; 3 – бобышки; 4 – бандаж; 5 – опорный ролик; 6 – упорные ролики; 7 – зубчатое колесо; 8 – штуцер для подачи раствора; 9 – распределительное устройство для ввода охлаждающей воды; 10 – кожух

1 – вентилятор; 2 – теплоизоляционный кожух; 3 – труба для парового обогрева

1 – корыто; 2 – водяная рубашка; 3 – ленточная мешалка; 4 – привод; 5, 6 – штуцеры для входа и выхода раствора; 7, 8 – штуцеры для входа и выхода охлаждающей воды; 9 – соединительное колено

1 – валец; 2 – охлаждающее устройство; 3, 10 – опоры; 4 – станция; 5 – шнек; 6 – штуцер для выгрузки продукта; 7 – привод шнека; 8 – ванна; 9 – привод; 11 – кожух; 12 – патрубок для вытяжки; 13 – смотровое окно; 14 – ножевое устройство; 15 – приемный бункер; 16 – труба для расплава

1 – конденсатор; 2 – штуцер для подачи раствора; 3 – корпус аппарата; 4 – барометрическая труба; 5 – гидравлический затвор; 6 – мешалка; 7 – штуцер для отвода суспензии; 8 – резиновый насадок на конце питающего штуцера

1 – корпус аппарата; 2, 5, 9 – циркуляционные трубы; 3 – сепаратор; 4 – штуцер сокового пара; 6 – отстойник мелкой соли; 7 – циркуляционный насос; 8 – штуцер для подачи раствора; 10 – узел вывода маточного раствора

Выпарной аппарат пленочного типа – тип 3 исполнение 1.

Поверхность теплообмена F = 280 м 2 .

Трубки диаметром 38х2 мм, длиной 5000 мм.

Диаметр греющей камеры 1400 мм.

Диаметр сепаратора 2800 мм.

• для входа греющего пара 400 мм;
• для выхода конденсата 65 мм;
• для входа раствора 100 мм;
• для выхода раствора 80 мм;
• для выхода вторичного пара 1000 мм;
• люк 600 мм.

6. Выпарные аппараты типа А2-ПВВ

Выпарные аппараты предназначены для сгущения свекловичного сока путем выпаривания из него воды.

Аппарат типа А2-ПВВ-2360 (рис. 108) представляет собой сварной цилиндрический корпус 27, к которому крепятся верхнее 32 и нижнее 22 днища. Верхнее днище приварено к корпусу, а нижнее - съемное и крепится к корпусу при помощи фланцевого соединения.

Для уменьшения объема патрубного пространства нижнее днище обращено выпуклостью вверх. Нижняя часть аппарата, ограниченная плоскими горизонтальными трубными решетками 29 и 38, приваренными к корпусу, с завальцованными в них кипятильными трубками 37 диаметром 33 X 1,5 мм, образует паровую камеру.

По оси паровой камеры расположена циркуляционная труба 26. Паровая камера снабжена двумя патрубками 5 и 15 для подвода пара, тремя патрубками 2, 17 и 21 для отвода конденсата, которые объединены в общий коллектор

3 с выходным патрубком 1, указателем уровня конденсата 16 и четырьмя патрубками для отвода неконденсирующихся газов 24 и 28 (два для отвода легких газов и два - для тяжелых).

Верхняя часть аппарата (выше верхней трубной решетки) образует надсоковую камеру. С целью обеспечения работы аппарата в качестве любого корпуса выпарной установки сахарного завода (т. е. как под давлением, так и под

разрежением) надсоковая камера укреплена четырьмя кольцами жесткости 31, приваренными к корпусу.

В верхней части надсоковой камеры укреплен встроенный сепаратор 35 жалюзийного типа, предназначенный для отделения от вторичного пара брызг и капель сока, которые отводятся из сепаратора через трубу 36. Для наблюдения и контроля за уровнем сока в аппарате по высоте надсоковой камеры имеются смотровые стекла 10, а также стекло, установленное в наклонном патрубке 309 в котором вмонтирована лампа для освещения надсокового пространства аппарата.

Для автоматического регулирования уровня сока предусмотрено устройство 7, с помощью которого устанавливается регулятор уровня типа РУБ.

На аппарате установлены сигнальные предохранительные клапаны 4 - на паровой камере, 9 - на соковой, а также термометры 6 и 11 и манометры 8 для контроля за температурой и давлением в паровой и надсоковой камерах.

Патрубки (три) 20 предназначены для входа сока, причем перед входом сока в подтрубное пространство установлены отбойные щитки 39, которые предотвращают смешивания поступающего в аппарат сока и выходящего из него. С этой же целью выходной патрубок 41 сгущенного сока входит в циркуляционную трубу» Назначение остальных патрубков следующее: 33 - выход вторичного пара,

34 - выход воздуха, 23 - слив сока из аппарата, 42 - слив остатков сока из кольцевого зазора между корпусом и нижним днищем, 18 - подвод реагентов при химической очистке кипятильных трубок, а также воды при проведении гидравлических испытаний.

Аппарат снабжен лазами 19 для проведения текущего ремонта и очистки, а также опорными лапами 25. Для гашения пены в аппарате (в случае ее образования) предусмотрена масленка 14 с трубками 13 и 12, одна из которых соединена с паровой камерой, а другая - с надсоковой. При необходимости подачи масла открываются запорные вентили на трубках и под действием разности давлений в паровой и надсоковой камерах масло поступает в последнюю.

С целью обеспечения безопасного и удобного съема нижнего днища при проведении ремонтных работ в четырех отверстиях фланцевого соединения нижней крышки установлены стержни 40 с резьбой.

Свежий сок поступает в аппарат по трем патрубкам 20 в подтрубное пространство, смешивается с находящимся там соком и входит в кипятильные трубки 37, обогреваемые паром. Вскипая в трубках, сок вместе с образовавшимся вторичным паром поднимается по ним за счет разности плотностей парожидкостной смеси в трубках и сока в циркуляционной трубе 26. Над верхней трубной решеткой вторичный пар отделяется от сока и, пройдя сепаратор 35, удаляется: из аппарата через патрубок 33, а сок поступает в циркуляционную трубу, опускается по ней вниз под нижнюю трубную решетку, вновь входит в кипятильные трубки и т. д. Таким образом, в аппарате сок совершает многократную естественную циркуляцию. При этом вода из раствора испаряется, а сгущенный до требуемой концентрации сок выходит из аппарата через патрубок 41.

Процесс выпаривания в аппарате протекает непрерывно. Для обеспечения наибольшей эффективности работы аппарата уровень сока в нем должен находиться в определенных пределах. Этот уровень зависит в основном от концентрации сока в аппарате и автоматически поддерживается регулятором уровня.

Пар поступает в греющую камеру через два диаметрально расположенных патрубка 5 и 15 и, двигаясь между кипятильными трубками 37, конденсируется на них, отдавая свое тепло кипящему в трубках соку.

Неконденсирующиеся газы отводятся из греющей камеры через патрубки 24 и 28, а конденсат - через патрубки 2, 17 и 21, коллектор 3 и выходной патрубок 1.

Сепаратор выпарного аппарата типа А2-ПВВ-2360 приведен на рис. 109. Юн состоит из тридцати двух жалюзийных пакетов 1, которые установлены в каркасе 2. Каркас крепится к верхнему днищу аппарата при помощи стальных листов 3, перекрывающих одновременно зазор между сепаратором и стенками днища, и косынок 4. Листы и косынки приварены к днищу. Снизу сепаратор закрыт коническим зонтом 8 с патрубком 19. Зонт состоит из восьми секторов, которые по периметру приварены к конструктивным элементам каркаса 2.

Жалюзийные пакеты свободно входят в каркас и закрепляются в нем при помощи болтов 10 и прижимных планок. 11. Жалюзийные пластины 6 синусоидальной формы установлены в пакете на определенном расстоянии друг от друга. Зазор между пластинами выдерживается при помощи планок 5 и 7, к которым пластины крепятся электросваркой.

Проходя через зазоры между жалюзийными пластинами 6, содержащиеся во вторичном паре капли сока под действием центробежных сил, возникающих при прохождении паром криволинейных каналов 12, попадают на пластины и стекают по ним под действием силы тяжести вниз. Вначале они попадают на конический зонт 8, с которого стекают затем по патрубку 9 и присоединенную к нему трубу в циркуляционную трубу выпарного аппарата.

Выпарные аппараты других типоразмеров конструктивно выполнены аналогично аппарату А2-ПВВ-2360, отличаясь от них лишь отдельными конструктивными элементами (длиной кипятильных трубок, числом жалюзийных пакетов сепаратора и др.).

Техническая характеристика выпарных аппаратов приведена в табл. 64.

При монтаже выпарные аппараты устанавливаются на втором этаже производственного здания. План расположения опорных лап выпарных аппаратов приведен на рис. 110, с указанием размеров в табл. 65, а присоединительные размеры фланцев основных коммуникаций аппаратов - в табл. 66.

64. Техническая характеристика выпарных аппаратов

Показатель	А2-ПВВ- 1000	А2-ПВВ- 1180	А2-ПВВ- 1500	А2-ПВВ- 1800	А2-ПВВ- 2120	" А2-ПВВ- 2360
Поверхность теплообмена, м а	1000	1180	1500	1800	2120	2360
Производительность по выпаренной во­			■
Де в режиме 1 корпуса, т/ч
Рабочее давление в камере, МПа:
Паровой			0,4-0,02
Надсоковой			0,4-	0,02
Потеря давления в сепараторе, МПа			0,003
Объем подтрубного пространства, м 3
Диаметр внутренний, мм	3200	3200	3200	3600	3600	3600
Полная длина кипятильных труб, мм	3160	3160	4360	3560	4360	4360
Количество труб поверхности теплообме­
На, шт.	3272	3852	3532	5212	4992	5560
Высота, мм	8940-	S940	40300	10010	11430	11430
Масса, кг, не более	31 220	33 320	40 940	45 650	49 020	54 080
Завод-изготовитель
	Смел янски!		[ машиностроительный Мин-
	Легпищемаша

Конструкции выпарных аппаратов

Наибольшее распространение получили выпарные аппараты с трубчатой поверхностью нагрева.

Выпарные аппараты с паровым обогревом состоят из двух основных частей:

1) кипятильник (греющая камера), в котором располо­жена поверхность теплообмена и происходит выпаривание рас­твора;

2) сепаратор – паровое пространство, в котором вторич­ный пар отделяется от раствора. Основное конструктивное от­личие выпарных аппаратов от теплообменников заключается в наличии у первых сепаратора. В зависимости от режима дви­жения кипящей жидкости в выпарном аппарате их подразде­ляют на: а) выпарные аппараты со свободной циркуляцией; б) выпарные аппараты с естественной циркуляцией; в) выпар­ные аппараты с принудительной циркуляцией; г) пленочные вы­парные аппараты.

Выпарные аппараты со свободной циркуляцией. В аппаратах такого типа (рис. 3.1) неподвижный или мед­ленно движущийся раствор находится снаружи труб. В рас­творе возникают неупорядоченные конвекционные токи (сво­бодная циркуляция), обусловлен­ные свободной конвекцией. К это­му типу относятся аппараты, вы­полненные в виде чаш или котлов, поверхность теплообмена которых образована стенками аппарата. В настоящее время данные аппа­раты применяются редко, главным образом при выпаривании очень вязких жидкостей.

Рис. 3.1. Выпарной аппарат с горизонталь­ными трубами

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией. Схема естественной циркуляции изображена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема естественной циркуляции

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, со­стоящей из необогреваемой опускной (циркуляционной) трубы 1 иобогреваемой (подъемной) кипятильной трубы 2 .Естествен­ная циркуляция раствора происходит вследствие того, что в ки­пятильной трубе жидкость нагревается до бо­лее высокой температуры, чем в циркуляцион­ной. Поэтому плотность раствора, находяще­гося в циркуляционной трубе, больше, чем в кипятильной, и происходит упорядоченное движение (циркуляция) кипящей жидкости по пути: кипятильная труба – паровое простран­ство – опускная труба – кипятильная труба и т. д. При циркуляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипящей жидкости.

Для естественной цир­куляции требуются два условия: а) достаточная высота уровня жидкости в опускной трубе, для того, чтобы уравновесить столб паро­жидкостной смеси в кипя­тильных трубах и сооб­щить этой смеси необхо­димую скорость; б) до­статочная интенсивность парообразования в кипя­тильных трубах, чтобы парожидкостная эмуль­сия в них имела возможно меньшую плотность.

При небольшом уровне жидкости в опускной трубепарожидкостная смесь не может поднять­ся до верха кипятильных труб. Вследствие этого не происходит циркуляции и работа аппарата сопровождается резким снижением производительности с быст­рым накипеобразованием на поверхности трубок. С повышением уровня жидкости возрастает скорость циркуляции и увеличива­ется коэффициент теплопередачи. Однако возрастание коэффициента теплоотдачи происходит лишь при повышении уровня до некоторого определенного значения (оптимального уровня), соответствующего покрытию кипятильных трубок парожидкостной эмульсией по всей их высоте. При дальнейшем повышении уровня коэффициент теплопередачи несколько снижается, так как вследст­вие увеличения давления внизу кипя­тильных трубок жидкость начинает кипеть не в нижней их части, а не­много выше.

Парообразование в кипятильных трубках определяется физическими свойствами раствора (главным обра­зом вязкостью) и разностью темпера­тур между стенкой трубки и жидко­стью. Чем ниже вязкость раствора и чем больше разность температур, тем интенсивнее парообразование и тем больше скорость циркуляции. Для до­стижения достаточной интенсивности циркуляции разность температур между греющим паром и раствором должна быть не ниже 7–10 °С.

Оптимальный уровень жидкости повышается с понижением разности температур и увеличением вязкости раствора и находится опытным путем. Если при выпаривании из раствора не выпадают кристаллы, оптимальный уровень обычно составляет от 1/4 до 3/4 высоты кипятильных трубок. Если кристаллы выпадают (так называемые кристаллизую­щиеся растворы), уровень жидкости поддерживают выше кипя­тильных труб для того, чтобы жидкость в них перегревалась и закипала бы лишь при выходе из труб в паровое пространство. При отсутствии кипения в кипятильных трубках отпадает глав­ная причина выделения накипи.

На рис. 3.3 представлен выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой.

Рис. 3.3. Выпарной ап­парат с центральной циркуляционной трубой:

1 – корпус; 2 – кипятиль­ные трубки; 3 – циркуля­ционная труба; 4 –сепара­тор; 5 – отбойник;

I – гре­ющий пар; II – раствор; III – вторичный пар; IV –конденсат; V – упаренный раствор

Греющая камера состоит из ряда вер­тикальных кипятильных трубок, обогреваемых снаружи паром. По оси греющей камеры расположена циркуляционная труба значительно большего диаметра, чем кипятильные трубки. Хотя в таком аппарате циркуляционная труба обогревается снаружи паром, раствор нагревается в ней значительно меньше, чем в кипятильных трубках. Это объясняется тем, что поверхность трубы пропорциональна ее диаметру, а объем жидкости в ней пропорционален квадрату диаметра, следовательно, в циркуляционной трубе объем жидкости на единицу поверхности трубы значительно больше, чем в кипятильных трубках. В аппаратах большой производительности вместо одной циркуляционной трубы устанавливают несколько труб меньшего диаметра.

Аппарат с центральной циркуляционной трубой отличается простотой конструкции и легко доступен для ремонта и очистки. Однако наличие обогреваемой циркуляционной трубы снижает интенсивность циркуляции.

Большое распространение получили пленочные выпарные аппараты. Выпарной аппарат с поднимающейся пленкой (при кипении раствора в трубках) показан на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Выпарной аппарат пленочного типа с длинными трубками:

1 – корпус; 2 – камера; 3 – сепаратор;

4 –камера для раствора; 5 –отражательный зонт; 6 – смотро­вое стекло; 7 – газоотводная трубка; 8 – опорные лапы; 9 –продувка шлама;

I – греющий пар; II – упаренный раствор; III – вторичный пар; IV –кон­денсат; V – раствор

Кипятильные трубки заполняются раствором только на 1/4–1/5 их высоты. При достижении температуры кипения в растворе бурно образуются пузырьки пара, которые, двигаясь вверх, увлекают раствор за собой, распределяя его тонким слоем по внутренней поверхно­сти трубки. Испарение жидкости происходит при этом в тонком слое, движущемся с большой скоростью (до 20 м/с), что уве­личивает коэффициент теплообмена по сравнению с аппара­том, имеющим циркуляционную трубу. Парожидкостная эмуль­сия из трубок поступает в центробежный сепаратор, где проис­ходит отделение жидкости от пара. Вторичный пар поступает в трубопровод, а концентрированный раствор отбирается через патрубок для производственных целей или отводится в следую­щий корпус.

В рассматриваемом аппарате циркуляция раствора отсут­ствует, т. е. каждая частица раствора однократно омывает грею­щую поверхность. В связи с этим, эффективность действия та­ких аппаратов зависит от уровня раствора: при заполнении аппарата на полную высоту трубок коэффициент теплоотдачи получается наименьшим вследствие незначительного паросодержания и малой скорости движения жидкой эмульсии внутри трубок. При снижении уровня раствора в трубках ниже допу­стимого минимума получается недостаточное количество парожидкостной эмульсии, и она полностью превращается в пар, не достиг­нув верхних концов трубок. Тогда производительность аппарата падает почти до нуля, но не за счет уменьшения коэффициента теплоотдачи, как в первом случае, а за счет выключения из работы верхней зоны трубок, т. е. уменьшения активной по­верхности нагрева. Следовательно, существует оптимальная вы­сота уровня раствора в кипятильных трубках, определяемая опытным путем. Этой высоте соответствует и достаточно высо­кий коэффициент теплоотдачи и необходимое количество парожидкостной эмульсии, при котором верхние концы трубок не будут оставаться сухими, и в эмульсии будет количество кон­центрированной жидкости, достаточное для питания последую­щих аппаратов или отбора раствора как готового продукта.

Экспериментально установлено, что для получения макси­мального эффекта от процесса кипения раствора в пленке греющие трубки в аппаратах этой конструкции должны иметь длину 6–9 м. При большой длине трубок увеличивается скорость движе­ния парожидкостной эмульсии и уменьшается средняя толщина пленки раствора. Скорость пара, образующегося при кипении пленки, увеличивается за счет роста его удельного объема. При этом температура кипения раствора понижается в направлении к верхнему концу трубок за счет уменьшения гидростатического давления. В результате этих явлений повышается коэффициент теплоотдачи от стенки к пленке.

Аппараты с поднимающейся пленкой применяются для пе­нящихся растворов. Для густых и кристаллизирующихся растворов они не пригодны, так как нижняя и верхняя камеры для раствора мо­гут быстро оказаться заполненными кристаллами. Данные аппараты имеют более высокий коэффициент теплопередачи, чем аппараты с цирку­ляционной трубой, и большую высоту, т. е. большие затраты на строительство цеха. Температурная деформация длинных трубок может привести к их изгибу и нарушению плотности вальцо­вочных соединений в трубных решетках. Чистка трубок в высо­ких аппаратах затруднена. Длинные кипятильные трубки при ремонте вынимают через крышу цеха.

Выпарные аппараты с выносными кипятильниками. Недостатки, свойственные аппаратам пленочного типа, от­сутствуют в аппаратах с выносными кипятильниками. Эти ап­параты широко применяются для выпарки кристаллизующихся и пенящихся растворов и постепенно вытесняют ап­параты других типов.

Выпарной аппарат с вы­носными кипятильниками показан на рис. 3.5.

Аппа­рат имеет выносные кипя­тильники и сепаратор. В ки­пятильнике, состоящем из пучка труб, обогреваемых снаружи паром, образуется парожидкостная смесь, по­ступающая в сепаратор по соединительной трубе. В сепараторе происходит отделение вторичного пара от жидкости, которая по циркуляционной трубе возвращается в кипятильник. Трубы кипятильника могут достигать значительной длины (до 7 м), что способствует интенсивной циркуляции. Расположен кипятильник отдельно от сепаратора, что удобно для ремонта и чистки труб. Конструкция приведенного на рис. 3.5 выпарного аппарата предусматривает возможность включения нескольких кипятильников на один сепаратор, что обеспечивает беспере­бойную работу аппарата и возможность ремонта или чистки одного из кипятильников без остановки всего аппарата.

Выпарной аппарат со сниженным кипятильником. В аппаратах с естественной циркуляцией выпарка кристал­лизующихся растворов связана с необходимостью периодиче­ской очистки поверхности нагрева от образовавшихся отложе­ний, так как кипение раствора, а следовательно, и кристалли­зация твердых веществ осуществляются на поверхности нагрева, а ограниченная скорость раствора (0,5–1,5 м/с) не может пре­дотвратить оседания и прикипания образовавшихся кристаллов к поверхности нагрева.

Рис. 3.5. Выпарной аппарат с вы­носными подогревателями-кипя­тильниками:

1 – корпус аппарата; II – выносной кипятильник;

1 – соединительная тру­ба; 2 – сепаратор; 3 – разделитель раствора и кристаллов;

4 – циркуля­ционная труба; 5 –вентиль для грею­щего пара; 6 – выход конденсата

Борьба с кристалли­зацией твердых веществ на поверхности нагрева может вестись тремя способами: перенесением кристаллизации раствора за пре­делы греющей поверхности; увеличением скорости циркуляции раствора и сочетанием указанных приемов.

Конструктивно такая установка может быть выполнена в виде аппарата со сниженной поверхностью нагрева (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Выпарной аппарат со сни­женным подогревателем:

1 – сепаратор; 2 – подогреватель раство­ра; 3 – солеотделитель; 4 – подъемная циркуляционная труба; 5 – стабилизатор; 6 – перфорированная трубка для промывкиаппаратапаром и водой; 7 – опускная циркуляционная труба;

I – вторичный пар; II – подача раствора;

III – выпуск раствора; IV греющий пар;

V кон­денсат

Раствор подогревается в подогревателе до температуры, ко­торая на 2–3 °С ниже температуры кипения его при давлении в подогревателе раствора. Вследствие уменьшения гидростати­ческого давления при движении вверх раствор начинает кипеть за пределами подогревателя: в верхней части подпорного уча­стка, в подъемной циркуляционной трубе и в стабилизаторе дви­жения парожидкостной эмульсии. Стабилизатор представляет собой разделенную вертикальными перегородками трубу, диа­метр которой равен диаметру подъемной циркуляционной трубы.

Стабилизатор предназначен для рассечения парорастворной эмульсии на отдельные потоки с целью предотвращения гидрав­лических ударов. Скорость циркуляции при выпарке кристал­лизующихся растворов в аппаратах со сниженной поверхно­стью нагрева должна быть не ниже 1,8–2,0 м/с.

В сепараторе происходят вскипание жидкости за счет теп­лоты ее перегрева и образование кристаллов, которые отводятся по циркуляционной трубе в солеотделитель или фильтр и там осаждаются.

Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией. Аппараты с принудительной циркуляцией применяются для повышения интенсивности циркуляции и коэффициента тепло­передачи (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Выпарной аппарат с прину­дительной циркуляцией для пеня­щихся растворов:

1 – трубчатка; 2 –сепаратор; 3 –отража­тельный зонт; 4 –циркуляционный насос;

5 – циркуляционная труба;

I – вторичный пар; II – отвод раствора;

III – подвод пара; IV –отвод конденсата;

V – подвод раствора

Циркуляция жидкости осуществляется про­пеллерным или центробежным насосом. Свежий раствор по­дается в нижнюю часть кипятильника, а упаренный раствор отводится из нижней части сепаратора. Уровень жидкости под­держивается несколько ниже верхнего обреза кипятильных тру­бок. Поскольку вся циркуляционная система почти полностью заполнена жидкостью, работа насоса затрачивается не на подъем жидкости, а лишь на преодоление гидравлических сопро­тивлений. Количество перекачиваемой насосом жидкости во много раз превышает количество испаряемой воды, поэтому от­ношение массы жидкости к массе пара в парожидкостной смеси, выходящей из кипятильных трубок, очень велико.

Скорость циркуляции жидкости в кипятильных трубках при­нимается равной 1,5–3,5 м/с. Скорость циркуляции опреде­ляется производительностью циркуляционного насоса и не за­висит от уровня жидкости и парообразования в кипятильных трубках. Поэтому аппараты с принудительной циркуляцией при­годны для работы с малыми разностями температур между греющим паром и раствором (3–5 °С), а также при выпаривании рас­творов с большой вязкостью, естественная циркуляция которых затруднена.

Достоинствами аппаратов с принудительной циркуляцией являются высокие коэффициенты теплопередачи (в 3–4 раза больше, чем при естественной циркуляции), а также отсутствие загрязнений поверхности теплообмена при небольших разно­стях температур. Недостаток – необходимость расхода энергии на работу насоса.

Применение принудительной циркуляции целесообразно при изготовлении аппарата из дорогостоящего материала (при этом важное значение имеет значительное сокращение поверхности теп­лообмена вследствие повышения коэффициентов теплопере­дачи), при выпаривании кристаллизующихся растворов (сокра­щаются простои во время очистки аппарата) и при выпарива­нии вязких растворов (что при естественной циркуляции тре­бует наличия разности температур).

Аппараты с погружным горением. В настоящее время для нагрева и выпаривания до высоких концентраций растворов соляной, серной, фосфорной и других химически агрессивных кислот, а также растворов хлористого кальция, хлористого магния, сульфита алюминия, медного и железного купоросов и других солей широко применяются аппараты с погружным горением (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Аппарат с погружной горелкой для выпаривания раствора серной кислоты:

1 – стальной корпус аппарата; 2 – кислотоупорная керамическая футеровка; 3 – керамическая вставка спускного штуцера; 4 –парогазовый сборник; 5 – предохранительная взрывная мембрана; 6 – люк для внутреннего осмотра аппарата; 7 – выносная камера горелки; 8 – барботажная трубка; 9 – опорные лапы

Корпуса аппаратов данного типа изготовляют из углеродистых сталей и футеруют изнутри кислотоупорными мате­риалами для предотвращения коррозии. В упариваемый раствор погружаются горелки с барботажными устройствами, в которых поверхность соприкосно­вения фаз образуется потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Такое движение газа называется барботажем. Барботажные устройства также изготовляют из кислото­упорных и термостойких материалов.

Барботаж продуктов сгорания является эффективным сред­ством нагревания и выпаривания раствора, так как при этом газы распыляются в растворе на мелкие пузырьки и образуют большую межфазную поверхность для тепло- и массообмена. Интенсивное испарение растворителя происходит посредством насыщения водяным паром газовых пузырьков, которые всплы­вают на поверхность раствора, лопаются и таким образом вы­носят парогазовую смесь в пространство аппарата над раствором, где температура парогазовой смеси превышает температуру кипящей жидкости на 2–5 °С.

Коэффициент использования теплоты сгорания горючего при выпаривании растворов методом погружного горения дости­гает 90 %.

Парогазовая смесь из аппарата удаляется в конденсатор, где конденсируются пары растворителя, а газ направляется в атмосферу или поступает в аппарат для поглощения газов жидкостями (абсорбер) с целью очистки.

Достоинствами аппаратов с погружным горением являются высокая коррозионная стойкость, простота устройства, отсут­ствие греющих поверхностей нагрева и высокий коэффициент теплообмена.

Недостатком является необходимость более строгого конт­роля за работой аппарата (процессом горения) для исключения возможности взрыва газовой смеси в аппарате.

Министерство образования и науки Украины

Украинский государственный химико-технологический университет

Кафедра ПАХТ

на тему: «Схемы установок для выпаривания и конструкции выпарных аппаратов»

Выполнил:

ст. гр. 3-М-48

Львов А.В.

Проверил:

преподаватель

Шишков Н.И.

г. Днепропетровск

ВЫПАРИВАНИЕ

Общие сведения

Выпариванием называется концентрирование растворов прак­тически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

Выпариванию подвергают растворы твердых веществ (водные растворы щелочей, солей и др.), а также высококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малым давлением пара, - некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомные спирты и др. Выпаривание иногда применяют также для выделения растворителя в чистом виде: при опреснении морской воды выпариванием образующийся из нее водяной пар конденсируют и воду используют для питьевых или технических целей.

При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как из­вестно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим или первичным.

Первичным служит либо пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин.

Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Тёпло необходимое для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых производствах концентрирование растворов осуществляют при непосредст­венном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления, связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.

Выпаривание под вакуумом имеет определённые преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, что теплота испарения раствора несколько возрастает с понижением: давления и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды).

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях). В случае одинаковой полезной разности температур при выпарив» ни под вакуумом можно использовать греющий агент более низких pa6очих параметров (температура и давление. Вследствие этого выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрирования высококипящих растворов, например растворов щелочей, а также для концентрирования растворов с использованием теплоносителя (пара) невысоких параметров.

Примёнение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания.

Вторичный пар, отбираемый на сторону, называют экстрапаром. Отбор экстрапара при выпаривании под избыточным давлением позволяет лучше использовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие агенты с более высокой температурой.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т.е. создать, необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. Следовательно, в многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия первичного пара по равнению с однокорпусными установками той же производительности.

Экономия первичного пара (и соответственно топлива) может быть достигнута также в однокорпусных выпарных установках с тепловым насосом. В таких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощью теплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат для выпаривания раствора.

В химической промышленности применяются в основном непрерывно действующие выпарные установки. Лишь в производствах малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций иногда используют выпарные аппараты периодического действия.

Концентрация раствора в таком аппарате приближается к конечной лишь в конечный период процесса. Поэтому средний коэффициент теплопередачи здесь может быть несколько выше, чем в непрерывно действующем аппарате, где концентрация раствора ближе к конечной в течение всего процесса выпаривания.

Современные выпарные установки имеют очень большие поверхности нагрева (иногда превышающие 2000 м 2 в каждом корпусе) и являются крупными потребителями тепла.

Однокорпусные выпарные установки

Как указывалось, однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат (корпус). Рассмотрим принципиальную схему оди­ночного непрерывно действующего выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора на примере аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. 1).

Аппарат состоит из теплообменного устройства - нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате (см. рис. 1) или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами (рис. 12). Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры.

Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.

Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом. Упаренный раствор удаляется из конического днища аппарата.

Много корпусные выпарные установки.

В современных выпарных установках выпариваются очень большие количества воды. В однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды требуется более 1 кг греющего пара. Это привело бы к чрезмерно большим расходам его. Однако расход пара на выпаривание можно значительно снизить, если проводить процессы в многокорпусной выпарной yстановке. Принцип действия ее сводится к многократному использованию тепла греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.

Схема многокорпусной вакуум-выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора, показана на рис. 2.

Установка состоит из нескольких (в данном случае трёх) корпусов. Исходный раствор, обычно предварительно нагретый до температуры кипения, поступает в первый корпус, обогреваемый свежим (первичным) паром. Вторичный пар из этого корпуса направляется в качестве греющего во второй корпус, где вследствие пониженного давления раствор кипит при более низкой температуре, чем в первом.

Ввиду более низкого давления во втором корпусе раствор, упаренный в первом корпусе, перемещается самотеком во второй корпус и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе. За счет выделяющегося при этом тепла образуется дополнительно некоторое количество вторичного пара. Такое явление, происходящее во всех корпусах установки, кроме первого, носит название самоиспарения раствора.

Аналогично упаренный раствор из второго корпуса перетекает самотёком в третий корпус, который обогревается вторичным паром из второго корпуса.

Предварительный нагрев исходного раствора до температуры кипения в первом корпусе производится в отдельном подогревателе 4, что позволяет избежать увеличения поверхности нагрева в первом корпусе.

Вторичный пар из последнего корпуса (в данном случае из третьего) отводится в барометрический конденсатор 5, в котором при конденсации пара создается требуемое разрежение. Воздух и неконденсирующиеся газы, попадающие в установку с паром и охлаждающей водой (в конденсаторе), а также через не плотности трубопроводов и резко ухудшающие теплопередачу, отсасываются через ловушку-брызгоулавливатель 6 вакуум-насосом 7.

С помощью вакуум-насоса поддерживается также устойчивый вакуум, так как остаточное давление в конденсаторе может изменяться с колебанием температуры воды, поступающей конденсатор.

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе должно быть наличие некоторой полезной разности температур, определяемой разностью температур зреющего пара и кипящего раствора. Вместе с тем, давление вторичного дара в каждом предыдущем корпусе должно быть больше его давления в последующем. Эти разности давлений создаются при избыточном давлении в первом корпусе, или вакууме в последнем корпусе, или же при том и другом одновременно.

Основные схемы многокорпусных установок. Применяемые схемы многокорпусных выпарных установок различаются по давлению вторичного пара в последнем корпусе. В соответствия с этим признаком установки делятся на работающие под разрежением и под избыточным давлением.

Наиболее распространены выпарные установки первой группы. Помимо установки, доказанной на рис. 2, в промышленной практике применяют установки аналогичного типа, обладающие повышенной экономичностью за счет использования тепла пара низкого потенциала. Так, например, иногда обогрев первого корпуса производят отработанным паром из паровых турбин, который является в данном случае первичным паром.

Дросселированный свежий пар, добавляется только для поддержания стабильного режима работы выпарной установки при колебаниях нагрузки турбины.

В выпарных установках, работающих под некоторым избыточным давлением вторичного пара в последнем корпусе, этот пар может быть шире использован на посторонние нужды, т.е. в качестве экстрапара. Наряду с этим повышение давления вторичного пара в последнем корпусе уменьшает возможную кратность использования свежего (первичного) пара, греющего первый корпус.

При работе под избыточным давлением требуется несколько большая толщина стенок аппаратов, но установка в целом упрощается, так как отпадает необходимость в постоянно действующем конденсаторе паров (небольшой конденсатор используют лишь в период пуска установки).

В выпарных установках под давлением труднее поддерживать постоянный режим работы, чем в установках под вакуумом, и для этой цели требуется автоматическое регулирование давления пара и плотности упаренного раствора. Для повышения устойчивости режима работы установок под давлением используют различные схемы.

Выбор давления вторичного пара в последнем корпусе установки зависит от соотношения между количеством тепла, которое может отдать этот пар, и количеством тепла пара низкого потенциала, требующегося на другие производственные нужды. Оптимальное давление вторичного пара в последнем корпусе можно установить в каждом конкретном случае путем технико-экономического расчета.

Многокорпусные выпарные установки различаются также по взаимному направлению движения греющего пара и выспариваемого раствора. Кроме наиболее широко распространенных установок с прямоточным движением пара и раствора (см. рис 2), приме|чаются также противоточные выпарные установки, в которых греющий пар и выпариваемый раствор перемещаются из корпуса в корпус во взаимно противоположных направлениях (рис. 3).

Исходный раствор подается насосом в последний по ходу греющего пара (третий) корпус, из которого упаренный раствор перекачивается во второй корпус, и т.д., причем из первого корпуса удаляется окончательно упаренный раствор. Свежий (первичный) пар поступает в первый корпус, а вторичный пар из этого корпуса направляется для обогрева второго корпуса, затем вторичный пар из предыдущего корпуса используется для обогрева последующего. Из последнего корпуса вторичный пар удаляется в конденсатор.

В первом корпусе выпарной прямоточной установки (см. рис. 2) наименее концентрированный раствор получает необходимое для выпаривания тепло от греющего пара наиболее высоких рабочих параметров, а в последнем корпусе наиболее концентрированный (и наиболее вязкий) раствор выпаривается при помощи вторичного пара наиболее низких параметров. Таким образом от первого корпуса к последнему (по |ходу раствора) повышается концентрация и понижается температура выпариваемого раствора, что приводит к возрастанию его вязкости. В результате коэффициенты теплопередачи уменьшаются от первого корпуса к последнему.

В многокорпусных противоточных установках (см. рис. 3) в первом корпусе наиболее концентрированный раствор выпаривается за счет тепла пар наиболее высоких параметров, в то время как в последнем корпусе исходный раствор самой низкой концентрации получает,тепло от вторичного пара, имеющего наиболее низкие давления и температуру. Поэтому при противотоке коэффициенты теплопередачи значительно меньше изменяются по корпусам, чем при прямотоке.

Однако необходимость перекачивания выпариваемого раствора из корпусов, где давление меньше, в корпуса с более высокий давлением является серьезным недостатком противоточной схемы, так как применение промежуточных циркуляционных насосов (насосы 4 и 5 на рис. 3) связано со значительным возрастанием эксплуатационных расходов.

Противоточные выпарные установки используют при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций, когда в последнем корпусе (по ходу раствора) возможно нежелательное выпадение твердого вещества. Кроме того, по такой схеме выпаривают растворы, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации раствора.

По схеме с параллельным питанием корпусов (рис. 4) исходный раствор поступает одновременно во все три корпуса установки. Упаренный раствор, удаляемый из всех корпусов, имеет одинаковую конечную концентрацию.

Установки такой схемы используют, главным образом, при выпаривании насыщенных растворов, в которых находятся частицы выпавшей твердой фазы (что затрудняет перемещение выпариваемого раствора из корпуса в корпус), а также в тех процессах выпаривания, где не требуется значительного повышения концентрации раствора.

Тепловой баланс. Рассмотрим тепловой баланс трехкорпусной вакуум-выпарной прямоточной установки (рис. 5), первый корпус которой обогревается свежим насыщенным водяным паром. Расход свежего (первичного) пара d 1 кг/сек, его энтальпия I Г 1 кдж/кг и температура θ 1 °C.

После первого корпуса отбирается Е 1 кг/сек и после второго корпуса Е 2 кг/сек экстра-пара. Соответственно расход вторичного пара из первого корпуса, направляемого в качестве греющего во второй корпус, составляет (W 1 -E 1) кг/сек и вторичного пара из второго корпуса, греющего третий корпус (W 1 -E 3) кг/сек, где W 1 и W 2 - количества воды, выпариваемой в первом и втором корпусах соответственно.

Уравнения тепловых балансов корпусов:

первый корпус

второй корпус

третий корпус

Устройство выпарных аппаратов

Разнообразные конструкции выпарных аппаратов, применяемые в промышленности, можно классифицировать по типу поверхности нагрева (паровые рубашки, змеевики, трубчатые различных видов) и по ее расположению в пространстве (аппараты c вертикальной, горизонтальной, иногда с наклонной нагревательной камерой), по роду теплоносителя (водяной пар, высокотемпературные теплоносители, электрический ток| и др.), а также в зависимости от того, движется ли теплоносители снаружи или внутри труб нагревательной камеры. Однако более существенным признаком классификации выпарных аппаратов, характеризующим интенсивность их действия, следует считать вид и кратность циркуляции раствора.

Различают выпарные аппараты с неорганизованной, или свободной, направленной естественной и принудительной циркуляцией раствора.

Выпарные аппараты делят также на аппараты прямоточные, в которых выпаривание раствора происходит за один его проход через аппарат без циркуляции раствора и аппараты, работающие с многократной циркуляцией раствора.

В зависимости от организации процесса различают периодический и непрерывно действующие выпарные аппараты.

Аппараты со свободной циркуляцией раствора. Простейшими аппаратами этого типа являются периодически действующие открытые выпарные чаши с паровыми рубашками (для работы при атмосферном давлением) и закрытые котлы с рубашками, работающие под вакуумом.

В выпарных аппаратах с рубашками происходит малоинтенсивная неупорядоченная циркуляция выпариваемого раствора вследствие разности плотностей более нагретых и менее нагретых частиц. Поэтому в аппаратах с рубашками коэффициенты теплопередачи низки.

Поверхности нагрева рубашек и соответственно нагрузки этих аппаратов очень невелики. Поэтому выпарные аппараты с рубашками лишь изредка применяются в небольших производствах при выпаривании сильно агрессивных и вязких, выделяющих твердые осадки, растворов, так как поверхность нагрева может быть относительно просто защищена от коррозии с помощью химически стойких покрытий и легко очищена. Для её очистки иногда используют мешалки, например якорные."

Значительно большей поверхностью нагрева в единице объема обладают змеевиковые выпарные аппараты (рис. 6). В корпусе 1 такого аппарата размещены паровые змеевики 2, а в паровом пространстве установлен брызгоуловитель 3. При проходе через брызгоуловитель поток вторичного пара изменяет направление своего движения и из него, выделяются унесенные паром капли жидкости.

Змеевики выполняют из отдельных секций, так как у длинных змеевиков, вследствие накопления конденсата, поверхность нагрева плохо используется. Кроме того, при секционировании змеевиков можно последовательно отключать отдельные секции по мере понижения уровня раствора в периодически действующем аппарате.

Змеевиковые аппараты более компактны, чем аппараты с рубашками и отличаются несколько большей интенсивностью теплопередачи. Однако очистка и ремонт змеевиков затруднены. В этих аппаратах также производят выпаривание небольших количеств химически агрессивных веществ.

К той же группе относятся выпарные аппараты с горизонтальной трубчатой нагревательной камерой и с вертикальным цилиндрическим корпусом (рис. 7). В нижней части корпуса таких аппаратов находится нагревательная камера 2, состоящая из пучка горизонтальных прямых труб, по которым движется греющий пар. Верхняя часть корпуса служит сепаратором 3, предназначенным для уменьшения механического уноса жидкости паром.

Известны также аналогичные аппараты с горизонтальным корпусом (полуцилиндрической, или сундучной формы). Они выгодно отличаются от вертикальных меньшей высотой слоя выпариваемого раствора, что значительно снижает температурные потери вследствие гидростатической депрессии. Кроме того, горизонтальные аппараты имеют больший объем парового пространства, что облегчает выпаривание в них сильно пенящихся растворов. Вместе с тем эти аппараты обладают и значительными недостатками по сравнению с вертикальными: более громоздки и металлоемки; непригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов из-за трудности механической очистки наружной поверхности труб; имеют невысокие коэффициенты теплоотдачи в горизонтальных паровых трубах (внутри которых накапливается слой конденсата).

Вследствие указанных недостатков выпарные аппараты со свободной циркуляцией раствора в настоящее время вытеснены в большинстве производств выпарными аппаратами более совершенных конструкций, в частности вертикальными трубчатыми аппаратами.

Вертикальные аппараты с направленной естественной циркуляцией. В аппаратах этого типа выпаривание осуществляется при естественной многократной циркуляции раствора. Они обладают рядом преимуществ сравнительно с аппаратами других конструкций, благодаря чему получили широкое распространение в промышленности.

Основным достоинством таких аппаратов является улучшение теплоотдачи к раствору при его многократной организованной циркуляции в замкнутом контуре, уменьшающей скорость отложения накипи на поверхности труб. Кроме того, большинство этих аппаратов компактны. Занимают небольшую производственную площадь, удобны для осмотра и ремонта.

Развитие конструкции таких аппарат происходит в направлении усиления естественной циркуляции Последнее возможно путем увеличения разности весов столбов жидкости в опускной трубе и парожидкостной смеси в подъемной части контура. Это достигается посредством: 1) увеличения высоты кипятильных (подъемных труб и повышения интенсивности парообразования в них с целью уменьшения плотности парожидкостной смеси, образующейся из кипящего раствора; 2) улучшения естественного охлаждения циркуляционной трубы для того, чтобы опускающаяся в ней жидкость имела как возможно большую плотность; 3) поддержания в опускной трубе определенного уровня жидкости, необходимого для уравновешивания столба парожидкостной смеси в подъемных трубах при заданной скорости ее движения.

Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой. В нижней части вертикального корпуса 1 (рис. 8) находится нагревательная камера 2, состоящая из двух трубных решёток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы, кипятильные трубы 3 (длиной 2-4 м) и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательной камеры подается греющий пар.

Раствор поступает в аппарат над верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затем поднимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего края вскипает. Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверх парожидкостной смеси, содержание пара в которой возрастает по мере ее движения. Вторичный пар поступает в сепарационное (паровое) пространство 5, где с помощью брызгоуловителя б, изменяющего направление движения парового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесенная им влага После этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

Упаренный раствор удаляется через нижний штуцер конического днища аппарата в качестве промежуточного или конечного продукта.

Циркуляция раствора в аппарате происходив вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в кипятильных трубах. Возникновение достаточной разности плотностей обусловлено тем, что поверхность теплообмена каждой кипятильной трубы, приходящаяся на единицу объема выпариваемого раствора, значительно больше, чем у циркуляционной трубы, так как поверхность трубы находится в линейной зависимости от ее диаметра, а объем жидкости в трубе пропорционален квадрату ее диаметра. Следовательно, парообразование в кипятильных трубах должно протекать значительно интенсивней, чем в циркуляционной трубе, а плотность раствора в них будет ниже, чем в этой трубе. В результате обеспечивается естественная циркуляция, улучшающая теплопередачу и препятствующая образованию накипи на поверхности теплообмена.

В аппаратах этой конструкции циркуляционная труба, как и кипятильные трубы, обогревается паром, что снижает разность плотностей раствора и парожидкостной смеси и может приводить к нежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостатком является также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительной разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата.

Аппараты с подвесной нагревательной камерой. В аппарате такого типа (рис. 9) нагревательная камера 1 имеет собственную обечайку и свободно установлена в нижней части корпуса 2 аппарата. Греющий пар подаётся через трубу 3 и поступает в межтрубное пространство нагревательной камеры, снизу которого отводится конденсат. Поступающий на выпаривание раствор опускается вниз по каналу кольцевого поперечного сечения, образованному стенками обечайки подвесной камеры и стенками корпуса аппарата. Раствор поднимается по кипятильным трубам, и таким образом выпаривание происходит при естественной циркуляции раствора.

Вторичный пар проходит брызгоуловитель 4 и удаляется сверху аппарата. Отделенная от вторичного пара жидкость сливается по трубам 5

.

Для периодической промывки аппарата в него подводится вода, которая распределяется с помощью перфорированной трубы 6.

В этом аппарате циркуляционный кольцевой канал имеет большое поперечное сечение и находится вне нагревательной камеры, что оказывает благоприятное влияние на циркуляцию раствора. Благодаря свободному подвесу нагревательной камеры устраняется опасность нарушения плотности соединения кипятильных труб с трубными решетками вследствие разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата. Подвесная нагревательная камера может быть относительно легко демонтирована и заменена новой. Однако это достигается за счёт некоторого усложнения конструкции аппарата; кроме того, расход металла на единицу поверхности теплообмена для этих аппаратов выше, чем для аппаратов с центральной циркуляционной трубой.

Интенсивность циркуляции в аппаратах с подвесной камерой (как и в аппаратах с центральной циркуляционной трубой) недостаточна для эффективного выпаривания высоковязких и особенно кристаллизующихся растворов, обработка которых приводит к частым длительным остановкам этих аппаратов для очистки рабочих поверхностей.

Аппараты с выносными циркуляционными трубами. Естественная циркуляция раствора может быть усилена, если раствор на опускном участке циркуляционного контура будет лучше охлаждаться. Этим увеличивается скорость естественной циркуляции в выпарных аппаратах с выносными циркуляционными трубами (рис. 10). При расположении циркуляционных труб вне корпуса аппарата диаметр нагревательной камеры может быть уменьшен по сравнению с камерой аппарата (рис. 8), а циркуляционные трубы 2 компактно размещены вокруг подогревательной камеры На рис 10 показан аппарат с одной выносной циркуляционной трубой, причем центробежный брызгоуловитель 3 для подачи вторичного пара также вынесен за пределы сепарационного пространства 4 аппарата. Конструкции таких аппаратов несколько более сложны, но в них добавляется более интенсивная теплопередача и уменьшается расход металла на 1 м 2 поверхности нагрева по сравнению с аппаратами с подвесной подогревательной камерой или центральной циркуляционной трубой.

Аппараты с выносной нагревательной камерой. При размещении нагревательной камеры вне корпуса аппарата имеется возможность повысить интенсивность выпаривания не только за счет увеличения разности плотностей жидкости и парожидкостной смеси в циркуляционном контуре но и за счет увеличения длины кипятильных труб.

Аппарат с выносной нагревательной камерой (рис. 11) имеет кипятильные трубы, длина которых часто достигает 7м. Он работает при более интенсивной естественной циркуляции, обусловленной тем, что циркуляционная труба не обогревается, а подъемный и опускной участки циркуляционного контура имеют значительную высоту.

Выносная нагревательная камера 1 легко отделяется от корпуса аппарата, что облегчает и ускоряет ее чистку и ремонт. Ревизию и ремонт нагревательной камеры можно производить без полной остановки аппарата (а лишь при снижении его производительности), если присоединить к его корпусу две камеры.

Исходный раствор поступает под нижнюю трубную решетку нагревательной камеры и, поднимаясь по кипятильным трубам, выпаривается иногда подачу исходного раствора производят. Вторичный пар отделяется от жидкости в сепараторе 2. Жидкость опускается по не обогреваемой циркуляционной трубе 3, смешивается с исходным раствором, и цикл циркуляции повторяется снова. Вторичный пар, пройдя брызгоуловитель 4, удаляется с сверху сепаратора. Упаренный раствор отбирается через боковой штуцер в коническом днище ceпapaтоpa.

Скорость циркуляции в аппаратах с выносной нагревательной камерой может достигать 1,5 м/сек, что позволяет выпаривать в них концентрированные и кристаллизующиеся растворы, не опасаясь слишком быстрого загрязнения поверхности теплообмена. Благодаря универсальности, удоб­ству эксплуатации и хорошей теплопередаче аппараты такого типа получили широкое распространение.

В некоторых конструкциях выпарных аппаратов с выносной нагревательной камерой циркуляционная труба отсутствует. Такие аппараты аналогичны аппарату, приведенному на рис. 11, у которого удалена циркуляционная труба.

В этом случае выпаривание происходит за один проход раствора через нагревательную камеру, т.е. аппарат работает как прямоточный. Выпарные аппараты прямоточного типа не пригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов.

Разновидностью выпарных аппаратов с выносной камерой показан на рис. 12.

В отличии от аппаратов с естественной циркуляцией, кипение раствора здесь происходит в горизонтальных трубах, присоединенных к корпусу 1 нагревательной камеры 2. В межтрубном пространстве камеры движется греющий пар. Вторичный пар удаляется сверху корпуса аппарата, пройдя брызгоуловитель 3, а упаренный раствор – через штуцер в нижней части конического днища корпуса аппарата. Если выпаривание проводится одновременно с кристаллизацией, то из конического днища удаляются кристаллы и аппарат соединяется со сборником или фильтром.

Условия кипения раствора в трубах неблагоприятны, так как в них образуются застойные зоны, снижающие интенсивность циркуляции и ухудшающие теплопередачу, а иногда приводящие к местной кристаллизации веществ.

Основным достоинством такого, аппарата, применяемого для выпаривания концентрированных, а также кристаллизирующихся растворов, является возможность лёгкого отсоединения нагревательной камеры, установленной на тележке, для чистки, ремонта или замены. Однако конструкция аппарата громоздка, очистка U-образных труб затруднена, а расход металла на поверхность нагрева – значителен. Для облегчения очистки U-образные трубы заменяют прямыми горизонтальными, развальцованными в трубных решётках.

Аппараты с вынесенной зоной кипения. При скоростях 0,25-1,5 м/сек с которыми движется раствор в аппаратах с естественной циркуляцией, не удается предотвратить отложения твердых осадков на поверхности теплообмена. Поэтому требуется периодическая остановка аппаратов для очистки, что связано со снижением их производительности и увеличением стоимости эксплуатации.

Загрязнение поверхности теплообмена при выпаривании кристаллизующихся растворов можно значительно уменьшить путем увеличения скорости циркуляции раствора и вынесением зоны его кипения за пределы нагревательной камеры.

В аппарате с вынесенной зоной кипения (рис. 13) выпариваемый раствор поступает снизу в нагревательную камеру 1 и, поднимаясь по трубам (длиной 4-7 м) вверх, вследствие гидростатического давления не закипает в них. При выходе из кипятильных труб раствор поступает в расширяющуюся кверху трубу вскипания 2, установленную над нагревательной камерой в нижней части сепаратора 3. Вследствие понижения давления в этой трубе раствор вскипает и таким образом, парообразование происходит за пределами поверхности нагрева.

Циркулирующий раствор опускается по наружной не обогреваемой трубе 4. Упаренный раствор отводится из кармана в нижней части сепаратора 3. Вторичный пар, пройдя отбойник 5 и брызгоуловитель 6, удаляется сверху аппарата. Исходный раствор поступает либо в нижнюю часть аппарата (под трубную решетку нагревательной камеры), либо сверху в циркуляционную трубу 4.

Вследствие большой поверхности испарения, которая создается в объеме кипящего раствора, и частичного самоиспарения капель, унесенных вторичным паром, значительно снижается брызгоунос. Кипящий раствор не соприкасается с поверхностью теплообмена, что уменьшает отложение накипи.

В виду значительного перепада температур (до~30°С) между греющим паром и раствором и малой потери напора в зоне кипения скорость циркуляции в этих аппаратах достигает 1,8-2 .м/сек.

Увеличение скорости приводит к увеличению производительности и интенсификации теплообмена. Коэффициенты теплопередачи в таких аппаратах достигают 3000 вт/(м 2 ·град) .

Аппараты с вынесенной зоной кипения могут эффективно применяться для выпаривания кристаллизующихся растворов умеренной вязкости.

Прямоточные (пленочные) аппараты. Принципиальное отличие этих аппаратов от аппаратов с естественной циркуляцией состоит в том, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении выпариваемого раствора по трубам нагревательной камеры. Таким образом, выпаривание осуществляется без циркуляции раствора. Кроме того, раствор выпаривается, перемещаясь (на большей части высоты кипятильных труб) в виде тонкой пленки по внутренней поверхности труб. В центральной части труб вдоль их оси движется вторичный пар. Это приводи к резкому снижению температурных потерь, обусловленных гидростатической депрессией.

Различают прямоточные выпарные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой.

Аппарат с поднимающейся пленкой (рис. 14) состоит из нагревательной камеры, представляющей собой пучок труб небольшого диаметра (15-25мм) длиной 7-9м, и сепаратора 2.

Раствор на выпаривание поступает снизу в трубы нагревательной камеры, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. На уровне, соответствующем обычно 20 – 25 % высоты труб, наступает интенсивное кипение. Пузырьки вторичного пара сливаются и пар, быстро поднимаясь по трубам, за счет поверхностного трения увлекает за собой раствор. При этом жидкость перемещается в виде пленки, всползающей по внутренней поверхности труб, и выпаривание происходит в тонком слое.

Вторичный пар, выходящий из труб, содержит капли жидкости, которые отделяются от пара с помощью отбойника 3 и центробежного брызгоуловитель 4. В брызгоуловитель влажный пар поступает тангенциально и ему сообщается вращательное движение. Под действием центробежной силы капли жидкости отбрасываются к периферии, жидкость стекает вниз, а пар удаляется сверху из аппарата.

Прямоточные выпарные аппараты ближе к аппаратам идеального вытеснения, в то время как аппараты с многократной циркуляцией приближаются к аппаратам идеального смешения. Вместе с тем в прямоточных аппаратах раствор проходит по кипятильным трубкам однократно. Поэтому время пребывания его мало и аккумулирующая способность этих аппаратов низка, что важно при выпаривании термически нестойких веществ.

Прямоточные аппараты чувствительны к изменению режима работы и требуют для эффективного выпаривания поддерживания некоторого оптимального «кажущегося» уровня раствора в кипятильных трубах. «Кажущийся» уровень соответствует высоте столба холодного раствора, которым может быть уравновешен столб парожидкостной смеси в трубах. При «кажущемся» уровне ниже оптимального верхняя часть поверхности труб не омывается жидкостью и практически не участвует в теплообмене; «оголенная» часть поверхности труб при испарении на ней брызг жидкости покрывается накипью При «кажущемся» уровне выше оптимального на большей части поверхности труб раствор только нагревается; соответственно уменьшается высота зоны кипения, где теплопередача интенсивнее; это приводит к снижению средней величины коэффициента теплопередачи. Кроме того, для вертикальных прямоточных аппаратов необходимы высокие производственные помещения. Область применения аппаратов с поднимающейся пленкой - выпаривание маловязких растворов, в том числе пенящихся и чувствительных к высоким температурам. Эти аппараты не рекомендуются для выпаривания кристаллизующихся растворов ввиду возможности забивания труб кристаллами.

В прямоточных (пленочных) аппаратах трудно обеспечить равномерную толщину пленки выпариваемой жидкости (что необходимо для, эффективной работы аппарата), кроме того, эти аппараты весьма чувствительны к неравномерной подаче раствора, а чистка длинных труб малого диаметра затруднительна. Поэтому пленочные аппараты вытесняются вертикальными выпарными аппаратами с циркуляцией раствора.

Роторные прямоточные аппараты. Для выпаривания нестойких к повышенным температурам вязких и листообразных растворов применяют роторные прямоточные аппараты (рис, 15). Внутри цилиндрического корпуса 1 аппарата, снабженного паровыми рубашками 2, вращается ротор 3, состоящий из вертикального вала (расположенного по оси аппарата) и шарнирно закрепленных на уем скребков 4.

Выпариваемый раствор поступает в аппарат сверху, захватывается вращающимися скребками, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам аппарата и перемещается по их внутренней поверхности в виде турбулентно движущейся пленки. Постепенно происходит полное выпаривание пленки, и на стенках аппарата образуется тонкий слой порошка или пасты, который снимается вращающимися скребками (зазор между наружной кромкой скребков и стенкой аппарата составляет менее 1 мм). Твердый или пастообразный продукт удаляется через специальный секторный затвор из днища аппарата.

В роторных прямоточных аппаратах достигается интенсивный теплообмен при небольшом уносе жидкости вторичным паром. Вместе с тем роторные аппараты сложны в изготовлении и отличаются относительно высокой стоимостью эксплуатации, вследствие наличия вращающихся частей (ротора) Имеется несколько разновидностей роторных прямоточных выпарных аппаратов, в том числе аппараты с горизонтальным корпусом.

Аппараты с принудительной циркуляцией. Для того чтобы устранить. отложение накипи в трубах, особенно при выпаривании кристаллизующихся растворов, необходимы скорости циркуляции не менее 2-2,5 м/сек т.е. больше тех скоростей, при которых работают аппараты с естественной циркуляцией. В принципе такие высокие скорости достижимы и в условиях естественной циркуляции, но при этом необходимы очень большие полезные разности температур (между греющим паром и кипящим раствором).

В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость ее определяется производительностью циркуляционного насоса и не зависит от высоты уровня жидкости в трубах, а также от интенсивности парообразования Поэтому в аппаратах с принудительной циркуляцией выпаривание эффективно протекает при малых полезных разностях температур,. не превышающих 3-5 °С и при значительных вязкостях растворов

Одна из конструкций выпарного аппарата с принудительной циркуляцией показана на рис 16. Аппарат имеет выносную вертикальную нагревательную камеру 1, сепаратор 2 и не обогреваемую циркуляционную трубу 3, в которую подается исходный раствор. Циркуляция раствора производится насосом 4.

При большой скорости движения выпариваемого раствора кипение его происходит на коротком участке перед выходом из кипятильных труб. Таким образом, зона кипения оказывается перемещенной в самую верхнюю часть нагревательной камеры На большей части длины труб жидкость лишь несколько перегревается. Это объясняется тем, что давление внизу трубы больше давления у её верхнего края на величину гидростатического давления столба жидкости и гидравлического сопротивления трубы.

Вследствие высокого уровня раствора в кипятильных трубах значительная часть всего циркуляционного контура заполнена жидкостью, а паросодержание смеси жидкости и вторичного пара, выбрасываемой из труб, невелико. В связи с этим циркуляционный насос должен перекачивать большие объемы жидкости (иметь большую производительность) при умеренном расходе энергии, затрачиваемой в основном на преодоление гидравлического сопротивления труб. Таким требованиям удовлетворяют пропеллерные насосы, которые обычно используются в аппаратах с принудительной циркуляцией. Скорость ее ограничена возрастанием гидравлического сопротивления и соответственно расходом энергии на циркуляцию. Поэтому желательно выбирать оптимальную скорость циркуляции, которую устанавливают на основе технико-экономических расчетов.

Выпарные аппараты с тепловым насосом. По технолологическим причинам использование многоярусных выпарных аппаратов иногда может оказаться неприемлемым. Так, например, приходится отказываться от многократного выпаривания тех чувствительных к высоким температурам растворов для которых температуры кипения в первых корпусах многокорпусных установок слишком высоки и могут вызвать порчу продукта. В подобных и некоторых других случаях возможно и экономически целесообразно использовать для выпаривания однокорпусные выпарные аппараты с тепловым насосом.

С помощью теплового насоса, представляющего собой трансформатор тепла, повышают экономичность работы однокорпусного аппарата, сжимая вторичный пар на выходе аппарата до давления свежего (первичного) пара и направляя его в качестве греющего в нагревательную камеру того же аппарата. Сжатие (вторичного пара производят главным образом в турбокомпрессорах с приводом от электродвигателя или турбины или же в струйных компрессорах (инжекторах). Вследствие компактности, простоты устройства и надежности эксплуатации в.качестве тепловых насосов наиболее широко применяют струйные компрессоры, несмотря на их невысокий к.п.д.

На рис. 17 приведена схема однокорпусной выпарной установки, состоящей из выпарного аппарата 1 струйного компрессора. Первичный пар поступает по оси компрессора и инжектирует вторичный пар более низкого давления. Смесь первичного и вторичного пара по выходе из компрессора (при давлении Р 2 <Р 1) делится на две части: большая часть смеси направляется в нагревательную камеру выпарного аппарата а остальная, избыточная часть D изб отводится на сторону, к другим потребителям тепла.

При выпаривании растворов с небольшой температурной депрессией применение тёплового насоса в многокорпусной выпарной установке, может существенно снизить расход свежего:пара на выпаривание.

Экономичность применения теплового насоса определяется отношением стоимости энергий, затрачиваемой на сжатие вторичного пара в компрессоре, к стоимостити pacxoдуемого в выпарной установке первичного пара. В отдельных случаях это отношение может быть настолько малый, что выпарные аппараты с тепловым насосом могут успешно конкурировать с многокорпусными выпарными установками.

Расход энергии на тепловой насос приблизительно пропорционален разности температур насыщения свежего и вторичного пара, которая в свою очередь, зависит от температурной депрессии выпариваемого раствора. Поэтому для выпаривания растворов, обладающих значительной температурной депрессией, использование теплового насоса оказывается нецелесообразным. Обычно ёго применение рентабельно при невысокой степени сжатия вторичного пара, соответствующей повышению температуры насыщения пара не более чем на 10-15 °С.

Барботажные выпарные аппaраты. Выпаривание некоторых сильно агрессивных и высококипящих растворов, например растворов серной, соляной, фосфорной кислот, растворов мирабилита,: хлористого магния и других, производят при непосредственном соприкосновении раствора с нагретыми инертными газами. Для таких растворов передача через стенку тепла, необходимого для выпаривания, оказывается практически неосуществимой из-за трудностей, связанных с выбором конструкционного материала, который должен сочетать хорошую теплопроводность с коррозионной и термической стойкостью.

Выпаривание при непосредственном соприкосновении раствора и теплоносителя осуществляют обычно с помощью топочных газов или нагретого воздуха в аппаратах с металлическим кожухом, футерованным изнутри коррозионно-стойкими материалами, например диабазовой и керамической плиткой, кислотоупорным и шамотным кирпичом и т.д. Барботажные трубы, по которым поступают в раствор газы, изготавливаются из термосилида, графита и других коррозионностойких материалов.

Типичный барботажный аппарат для концентрирования серной кислоты (рис 18) состоит из выносной топки и горизонтального цилиндрического корпуса 2 Часть объема аппарата заполняется слабым раствором кислоты, подаваемой по трубе 3 Топочные газы поступают по трубам 4, концы которых погружены в раствор кислоты При перемешивании раствора и теплоносителя происходит интенсивное испарение растворителя и частично кислоты. Из камеры III (третьей по ходу кислоты) газы поступают по барботажной трубе 5 в камеру II. Для повышения температуры парогазовой смеси в эту камеру по барботажной трубе б подается дополнительно некоторое количество свежих топочных газов. Из камеры II газы вместе с парами кислоты и воды по барботажной трубе 7 направляются в камеру I, где отдают тепло на подогрев исходного слабого раствора кислоты. Упаренная кислота удаляется по трубе 8 из камеры III.

Противоток кислоты и газов позволяет лучше использовать тепло топочных газов, но потери тепла с отходящими газами значительны. Кроме того, происходит большой унос газами паров кислоты которые улавливаются в отдельном электрофильтре.

Более эффективное выпаривание осуществляется в современных выпарных аппаратах с погружными горелками, одна из конструкций таких аппаратов приведена на рис 19. При барботаже нагретых газов через слой раствора создается значительная межфазовая поверхность и происходит перемешивание жидкости пузырьками газа. В результате достигается интенсивный теплообмен.

В плоской крышке корпуса 1 аппарата расположена одна горелка 2 (как показано на рисунке) или несколько горелок, погруженных под уровень выпариваемого раствора. Уровень раствора в аппарате поддерживается постоянным с помощью переливной трубы 3. Упаренный раствор отводится из конического днища аппарата, а выпадающие здесь кристаллы отсасываются посредством эрлифта. Парогазовая смесь отводится из пространства над жидкостью через сепаратор 4.

Для таких аппаратов обычно используют специальные горелки беспламенного горения, снабженные огнеупорной насадкой, которая в накаленном состоянии каталити­чески ускоряет процесс горения. В барботажных выпарных аппаратах, работающих при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора и греющего агента, достигаются более высокие коэффициенты теплопередачи, чем при выпаривании через стенку.

Области применения и выбор выпарных аппаратов. Конструкция выпарного аппарата должна удовлетворять ряду общих требований, к числу которых относятся: высокая производительность и интенсивность теплопередачи при возможно меньших объеме аппарата и расходе металла на его изготовление, простота устройства, надежность в эксплуатации, легкость очистки поверхности теплообмена, удобство осмотра, ремонта и замены отдельных частей.

Вместе с тем выбор конструкции и материала выпарного аппарата определяется в каждом конкретном случае физико-химическими свойствами выпариваемого раствора (вязкость, температурная депрессия, кристаллизуемость, термическая стойкость, химическая агрессивность и др.).

Как указывалось, высокие коэффициенты теплопередачи и большие производительности достигаются путем увеличения скорости циркуляции раствора. Однако одновременно возрастает расход энергии на выпарива­ние и уменьшается полезная разность температур, так как при постоян­ной температуре греющего пара с возрастанием гидравлического сопротивления увеличивается температура кипения раствора. Противоречивое влияние этих факторов должно учитываться при технико-экономическом сравнении аппаратов и выборе оптимальной конструкции.

Для выпаривания растворов небольшой вязкости, не превышающей ~8·10 -3 н·сек/м 2 , без образования кристаллов чаще всего используются вертикальные выпарные аппараты с многократной естественной циркуляцией. Из них наиболее эффективны аппараты с выносной нагревательной камерой и с выносными необогреваемыми циркуляционными трубами.

Выпаривание некристаллизующихся растворов большой вязкости, достигающей ~0,1 н·сек/м 2 , производят в аппаратах с принудительной циркуляцией, реже в прямоточных аппаратах с падающей пленкой или в роторных прямоточных аппаратах.

В роторных прямоточных аппаратах, обеспечиваются благоприятные условия для выпаривания растворов, чувствительных к повышенным температурам.

Аппараты с принудительной циркуляцией широко применяются также для выпаривания кристаллизующихся или вязких растворов. Подобные растворы могут эффективно выпариваться и в аппаратах с вынесенной зоной кипения, работающих при естественной циркуляции. Эти аппараты при выпаривании кристаллизующихся растворов могут конкурировать с выпарными аппаратами с принудительной циркуляцией.

Этих факторов должно учитываться при технико-экономическом сравнении аппаратов и выборе оптимальной конструкции. Ниже приводятся области преимущественного использования выпарных аппаратов различных типов. Для выпаривания растворов небольшой вязкости ~8 10-3 Па с, без образования кристаллов чаще всего используются вертикальные выпарные аппараты с многократной естественной циркуляцией. Из них...

Расхода электрической мощности для перекачивания большого объёма раствора по контуру аппарата. Во-вторых, эти аппараты имеют повышенную металлоёмкость. Учитывая то, что при создании выпарной установки для концентрирования квасного сусла удельные показатели по расходу пара, электроэнергии и охлаждающей воды не должны превышать показателей, приведенных в заявке заказчика, а также специфику работы...

Трех корпусной установки, состоящей из выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (с соосной камерой) и кипением раствора в трубах, и солеотделением. Принципиальная схема трех корпусной выпарной установки см. приложение на А1. Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости Е1 центробежным насосом Н1 подается в теплообменник Т, где прогревается до температуры, близкой к температуре...