Реферат: Схемы установок для выпаривания и конструкции выпарных аппаратов

Министерствообразования и науки Украины

Украинскийгосударственный химико-технологический университет

Кафедра ПАХТ

Реферат

на тему: «Схемы установок для выпаривания иконструкции выпарных аппаратов»

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Выполнил:

ст. гр. 3-М-48

Львов А.В.

___________

Проверил:

преподаватель

Шишков Н.И.

_____________

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

г.Днепропетровск

2000г.

ВЫПАРИВАНИЕ

Общие сведения

Выпариваниемназывается концентрирование растворов прак­тически нелетучих илималолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

Выпариванию подвергаютрастворы твердых веществ (водные растворы щелочей, солей и др.), а такжевысококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малымдавлением пара, — некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомныеспирты и др. Выпаривание иногда применяют также для выделения растворителя вчистом виде: при опреснении морской воды выпариванием образующийся из нееводяной пар конденсируют и воду используют для питьевых или технических целей.

При выпаривании обычноосуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при еготемпературе кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения,которое, как из­вестно, происходит с поверхности раствора при любыхтемпературах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный растворподвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специальноприспособленных для этих целей.

Получениевысококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллическихпродуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можноподводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако вподавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпариваниииспользуют водяной пар, который называют греющимили первичным.

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

Пар, образующийся привыпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Тёпло необходимое длявыпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоносительот раствора. В некоторых производствах концентрирование растворов осуществляютпри непосредст­венном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газамиили другими газообразными теплоносителями.

Процессы выпариванияпроводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления,связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования теплавторичного пара.

Выпаривание под вакуумом имеет определённыепреимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, чтотеплота испарения раствора несколько возрастает с понижением: давления исоответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя(воды).

При выпаривании под вакуумомстановится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важнов случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению приповышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезнаяразность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшитьповерхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях). В случае одинаковойполезной разности температур при выпарив» ни под вакуумом можно использоватьгреющий агент более низких pa6очих параметров (температура и давление.Вследствие этого выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрированиявысококипящих растворов, например растворов щелочей, а также дляконцентрирования растворов с использованием теплоносителя (пара) невысокихпараметров.

Примёнение вакуума даетвозможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара,вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющегопара. 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 эксплуатационныерасходы.

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

Вторичный пар, отбираемый насторону, называют экстрапаром. Отборэкстрапара при выпаривании под избыточным давлением позволяет лучшеиспользовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание подизбыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора.Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойкихвеществ. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие агенты сболее высокой температурой.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный парне используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпариванияявляется наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание под атмосфернымдавлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарныхаппаратах (однокорпусных выпарныхустановках). Однако наиболее распространены многокорпусныевыпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, вкоторых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качествегреющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных(по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобыобеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса ираствором, кипящим в данном корпусе, т.е. создать, необходимую движущую силупроцесса выпаривания. В этих установках первичным паром обогревается толькопервый корпус. Следовательно, в многокорпусных выпарных установках достигаетсязначительная экономия первичного пара по равнению с однокорпусными установкамитой же производительности.

Экономия первичного пара (исоответственно топлива) может быть достигнута также в однокорпусных выпарныхустановках с тепловым насосом. Втаких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощьютеплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующеготемпературе первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат длявыпаривания раствора.

В химической промышленностиприменяются в основном непрерывно действующие выпарные установки. Лишь впроизводствах малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высокихконечных концентраций иногда используют выпарные аппараты периодическогодействия.

Концентрацияраствора в таком аппарате приближается к конечной лишь в конечный периодпроцесса. Поэтому средний коэффициент теплопередачи здесь может быть нескольковыше, чем в непрерывно действующем аппарате, где концентрация раствора ближе кконечной в течение всего процесса выпаривания.

Современные выпарныеустановки имеют очень большие поверхности нагрева (иногда превышающие 2000 м2 в каждом корпусе) иявляются крупными потребителями тепла.

Однокорпусные выпарные установки

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

Аппарат  состоит из теплообменного устройства —нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и сепаратор могут бытьобъединены в одном аппарате (см. рис. 1) или камера может быть вынесена исоединена с сепаратором трубами ( рис. 12). Камера обогревается обычно водянымнасыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводятснизу камеры.

3323

<img src="/cache/referats/4570/image002.jpg" align=«left» hspace=«19» vspace=«38» v:shapes="_x0000_s1026">Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается икипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит всепараторе 2. Освобожденный от брызги капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается поциркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку греющей камеры. Вследствиеразности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3жидкость циркулирует по замкнутому контуру упаренный раствор удаляется черезштуцер в днище аппарата.

<img src="/cache/referats/4570/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">Если выпариваниепроизводится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров,соединенный с вакуум-насосом. Упаренный раствор удаляется из конического днищааппарата.

Много корпусные выпарные установки.

В современных выпарныхустановках выпариваются очень большие количества воды. В однокорпусном аппаратена выпаривание 1 кг воды требуется более 1 кг греющего пара. Это привело бы кчрезмерно большим расходам его. Однако расход пара на выпаривание можнозначительно снизить, если проводить процессы в многокорпусной выпарнойyстановке. Принцип действия ее сводится к многократномуиспользованию тепла греющего пара, поступающего в первый корпус установки,путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром изпредыдущего корпуса.

<img src="/cache/referats/4570/image006.jpg" v:shapes="_x0000_s1028">
Схема многокорпуснойвакуум-выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара ираствора, показана на рис. 2.

Установка состоит изнескольких (в данном случае трёх) корпусов. Исходный раствор, обычнопредварительно нагретый до температуры кипения, поступает в первый корпус,обогреваемый свежим (первичным) паром. Вторичный пар из этого корпусанаправляется в качестве греющего во второй корпус, где вследствие пониженногодавления раствор кипит при более низкой температуре, чем в первом.

Ввиду более низкого давленияво втором корпусе раствор, упаренный в первом корпусе, перемещается самотекомво второй корпус и здесь охлаждается до температуры кипения в этом корпусе. Засчет выделяющегося при этом тепла образуется дополнительно некоторое количествовторичного пара. Такое явление, происходящее во всех корпусах установки, кромепервого, носит название самоиспаренияраствора.

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

Предварительный нагревисходного раствора до температуры кипения в первом корпусе производится вотдельном подогревателе 4, что позволяет избежать увеличения поверхностинагрева в первом корпусе.

Вторичный пар из последнегокорпуса (в данном случае из третьего) отводится в барометрический конденсатор5, в котором при конденсации пара создается требуемое разрежение. Воздух инеконденсирующиеся газы, попадающие в установку с паром и охлаждающей водой (вконденсаторе), а также через не плотности трубопроводов и резко ухудшающиетеплопередачу, отсасываются через ловушку-брызгоулавливатель 6 вакуум-насосом7.

С помощью вакуум-насосаподдерживается также устойчивый вакуум, так как остаточное давление вконденсаторе может изменяться с колебанием температуры воды, поступающейконденсатор.

Необходимым условиемпередачи тепла в каждом корпусе должно быть наличие некоторой полезной разноститемператур, определяемой разностью температур зреющего пара и кипящегораствора. Вместе с тем, давление вторичного дара в каждом предыдущем корпуседолжно быть больше его давления в последующем. Эти разности давлений создаютсяпри избыточном давлении в первом корпусе, или вакууме в последнем корпусе, илиже при том и другом одновременно.

Основные схемы многокорпусных установок.Применяемые схемымногокорпусных выпарных установок различаются по давлению вторичного пара впоследнем корпусе. В соответствия с этим признаком установки делятся наработающие под разрежением и под избыточным давлением.

Наиболее распространены выпарные установки первойгруппы. Помимо установки, доказанной на рис. 2, в промышленной практикеприменяют установки аналогичного типа, обладающие повышенной экономичностью засчет использования тепла пара низкого потенциала. Так, например, иногда обогревпервого корпуса производят отработанным паром из паровых турбин, которыйявляется в данном случае первичным паром.

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

В выпарных установках, работающих под некоторымизбыточным давлением вторичного пара в последнем корпусе, этот пар может бытьшире использован на посторонние нужды, т.е. в качестве экстрапара. Наряду сэтим повышение давления вторичного пара в последнем корпусе уменьшает возможнуюкратность использования свежего (первичного) пара, греющего первый корпус.

При работе под избыточнымдавлением требуется несколько большая толщина стенок аппаратов, но установка вцелом упрощается, так как отпадает необходимость в постоянно действующемконденсаторе паров (небольшой конденсатор используют лишь в период пускаустановки).

В выпарныхустановках под давлением труднее поддерживать постоянный режим работы, чем вустановках под вакуумом, и для этой цели требуется автоматическое регулированиедавления пара и плотности упаренного раствора. Для повышения устойчивостирежима работы установок под давлением используют различные схемы.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Выбор давлениявторичного пара в последнем корпусе установки зависит от соотношения междуколичеством тепла, которое может отдать этот пар, и количеством тепла паранизкого потенциала, требующегося на другие производственные нужды. Оптимальноедавление вторичного пара в последнем корпусе можно установить в каждомконкретном случае путем технико-экономического расчета.

Многокорпусныевыпарные установки различаются также повзаимному направлению движения греющего пара и выспариваемого раствора.Кроме наиболее широко распространенных установок с прямоточным движением пара ираствора (см. рис 2), приме|чаются также противоточныевыпарные установки, в которых греющий пар и выпариваемый раствор перемещаютсяиз корпуса в корпус во взаимно противоположных направлениях (рис. 3).

<img src="/cache/referats/4570/image016.gif" v:shapes="_x0000_s1047 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1046">


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

В первомкорпусе выпарной прямоточной установки (см. рис. 2) наименее концентрированныйраствор получает необходимое для выпаривания тепло от греющего пара наиболеевысоких рабочих параметров, а в последнем корпусе наиболее концентрированный (инаиболее вязкий) раствор выпаривается при помощи вторичного пара наиболеенизких параметров. Таким образом от первого корпуса к последнему (по |ходураствора) повышается концентрация и понижается температура выпариваемогораствора, что приводит к возрастанию его вязкости. В результате коэффициентытеплопередачи уменьшаются от первого корпуса к последнему.

В многокорпусныхпротивоточных установках (см. рис. 3) в первом корпусе наиболееконцентрированный раствор выпаривается за счет тепла пар наиболее высокихпараметров, в то время как в последнем корпусе исходный раствор самой низкойконцентрации получает, тепло от вторичного пара, имеющего наиболее низкиедавления и температуру. Поэтому при противотоке коэффициенты теплопередачизначительно меньше изменяются по корпусам, чем при прямотоке.

Однако необходимостьперекачивания выпариваемого раствора из корпусов, где давление меньше, вкорпуса с более высокий давлением является серьезным недостатком противоточнойсхемы, так как применение промежуточных циркуляционных насосов (насосы 4 и 5 нарис. 3) связано со значительным возрастанием эксплуатационных расходов.

<img src="/cache/referats/4570/image018.jpg" v:shapes="_x0000_s1049">
Противоточные выпарные установки используют при выпаривании растворов довысоких конечных концентраций, когда в последнем корпусе (по ходу раствора)возможно нежелательное выпадение твердого вещества. Кроме того, по такой схемевыпаривают растворы, вязкость которых резко возрастает с увеличениемконцентрации раствора.

По схеме с параллельнымпитанием корпусов (рис. 4) исходный раствор поступает одновременно во все трикорпуса установки. Упаренный раствор, удаляемый из всех корпусов, имеетодинаковую конечную концентрацию.

Установки такой схемыиспользуют, главным образом, при выпаривании насыщенных растворов, в которыхнаходятся частицы выпавшей твердой фазы (что затрудняет перемещениевыпариваемого раствора из корпуса в корпус), а также в тех процессахвыпаривания, где не требуется значительного повышения концентрации раствора.

Тепловой баланс.Рассмотрим тепловой баланс трехкорпуснойвакуум-выпарной прямоточной установки (рис. 5), первый корпус которойобогревается свежим насыщенным водяным паром. Расход свежего (первичного) пара d1кг/сек,его энтальпия IГ1кдж/кги температура θ1 °C.

После первогокорпуса отбирается Е1 кг/сек и после второго корпуса Е2 кг/сек экстра-пара. Соответственно расход вторичного пара изпервого корпуса, направляемого в качестве греющего во второй корпус, составляет(W1—E1) кг/сек и вторичного пара из второгокорпуса, греющего третий корпус (W1—E3)кг/сек, где W1 и W2 — количества воды, выпариваемой в первом и втором корпусах соответственно.

Уравнениятепловых балансов корпусов:

первый корпус

<img src="/cache/referats/4570/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

второй корпус

<img src="/cache/referats/4570/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

третий корпус

<img src="/cache/referats/4570/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

<img src="/cache/referats/4570/image028.gif" v:shapes="_x0000_s1054 _x0000_s1051 _x0000_s1050 _x0000_s1052 _x0000_s1053">


Устройство выпарных аппаратов

Разнообразные конструкциивыпарных аппаратов, применяемые в промышленности, можно классифицировать потипу 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 взависимости от того, движется ли теплоносители снаружи или внутри трубнагревательной камеры. Однако более существенным признаком классификациивыпарных аппаратов, характеризующим интенсивность их действия, следует считатьвид и кратность циркуляции раствора.

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

Выпарные аппараты деляттакже на аппараты прямоточные, вкоторых выпаривание раствора происходит за один его проход через аппарат без циркуляции раствора и аппараты, работающиес многократной циркуляцией раствора.

В зависимости от организациипроцесса различают периодический и непрерывно действующие выпарныеаппараты.

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

В выпарных аппаратах с рубашками происходит малоинтенсивнаянеупорядоченная циркуляция выпариваемого раствора вследствие разностиплотностей более нагретых и менее нагретых частиц. Поэтому в аппаратах срубашками коэффициенты теплопередачи низки.

Поверхности нагрева рубашеки соответственно нагрузки этих аппаратов очень невелики. Поэтому выпарныеаппараты с рубашками лишь изредка применяются в небольших производствах привыпаривании сильно агрессивных и вязких, выделяющих твердые осадки, растворов,так как поверхность нагрева может быть относительно просто защищена от коррозиис помощью химически стойких покрытий и легко очищена. Для её очистки иногдаиспользуют мешалки, например якорные.'

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

<img src="/cache/referats/4570/image033.gif" v:shapes="_x0000_s1062 _x0000_s1059 _x0000_s1056 _x0000_s1055 _x0000_s1058 _x0000_s1060 _x0000_s1061">


<img src="/cache/referats/4570/image035.jpg" v:shapes="_x0000_s1057">
<img src="/cache/referats/4570/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Змеевики выполняют изотдельных секций, так как у длинных змеевиков, вследствие накопленияконденсата, поверхность нагрева плохо используется. Кроме того, присекционировании змеевиков можно последовательно отключать отдельные секции помере понижения уровня раствора в периодически действующем аппарате.

Змеевиковые аппараты болеекомпактны, чем аппараты с рубашками и отличаются несколько большейинтенсивностью теплопередачи. Однако очистка и ремонт змеевиков затруднены. Вэтих аппаратах также производят выпаривание небольших количеств химическиагрессивных веществ.

К той же группе относятсявыпарные аппараты с горизонтальнойтрубчатой нагревательной камерой и с вертикальным цилиндрическим корпусом(рис. 7). В нижней части корпуса таких аппаратов находится нагревательнаякамера 2, состоящая из пучкагоризонтальных прямых труб, по которым движется греющий пар. Верхняя частькорпуса служит сепаратором 3, предназначенным для уменьшения механическогоуноса жидкости паром.

Известны также аналогичные аппараты сгоризонтальным корпусом (полуцилиндрической, или сундучной формы). Они выгодноотличаются от вертикальных меньшей высотой слоя выпариваемого раствора, чтозначительно 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 этиаппараты обладают и значительными недостатками по сравнению с вертикальными:более громоздки и металлоемки; непригодны для выпаривания  кристаллизующихся растворов из-за трудностимеханической очистки наружной поверхности труб; имеют невысокие коэффициентытеплоотдачи в горизонтальных паровых  трубах (внутри которыхнакапливается слой конденсата).

<img src="/cache/referats/4570/image040.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1066 _x0000_s1064 _x0000_s1065">

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

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

Развитие конструкции таких аппарат происходит внаправлении усиления естественной циркуляции Последнее возможно путемувеличения разности весов столбов жидкости в опускной трубе и парожидкостнойсмеси в подъемной части контура. Это достигается посредством: 1) увеличениявысоты кипятильных (подъемных труб и повышения интенсивности парообразования вних с целью уменьшения плотности парожидкостной смеси, образующейся из кипящегораствора; 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 дляуравновешивания столба парожидкостной смеси в подъемных трубах при заданнойскорости ее движения.

Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральнойциркуляционной трубой.В нижней части вертикального корпуса 1 (рис. 8) находитсянагревательная камера 2, состоящая издвух трубных решёток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы,кипятильные трубы 3 (длиной 2—4 м) ициркуляционная труба 4 большогодиаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательнойкамеры подается греющий пар.

Раствор поступает в аппаратнад верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затемподнимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего краявскипает. Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверхпарожидкостной 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 движенияпарового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесенная имвлага После этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

Упаренный раствор удаляетсячерез нижний штуцер конического днища аппарата в качестве промежуточного иликонечного продукта.

Циркуляция раствора ваппарате происходив вследствие разности плотностей раствора в циркуляционнойтрубе и парожидкостной смеси в кипятильных трубах. Возникновение достаточнойразности плотностей обусловлено тем, что поверхность теплообмена каждойкипятильной трубы, приходящаяся на единицу объема выпариваемого раствора, значительнобольше, чем у циркуляционной трубы, так как поверхность трубы находится влинейной зависимости от ее диаметра, а объем жидкости в трубе пропорционаленквадрату ее диаметра. Следовательно, парообразование в кипятильных трубахдолжно протекать значительно интенсивней, чем в циркуляционной трубе, аплотность раствора в них будет ниже, чем в этой трубе. В результатеобеспечивается естественная циркуляция, улучшающая теплопередачу ипрепятствующая образованию накипи на поверхности теплообмена.

<img src="/cache/referats/4570/image046.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1081 _x0000_s1082 _x0000_s1083 _x0000_s1084 _x0000_s1085 _x0000_s1086 _x0000_s1087 _x0000_s1088 _x0000_s1089 _x0000_s1090 _x0000_s1091 _x0000_s1092">В аппаратах этой конструкциициркуляционная труба, как и кипятильные трубы, обогревается паром, что снижаетразность плотностей раствора и парожидкостной смеси и может приводить кнежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостаткомявляется также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительнойразности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата.

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

Вторичный пар проходитбрызгоуловитель 4 и удаляется сверхуаппарата. Отделенная от вторичного пара жидкость сливается по трубам 5 <img src="/cache/referats/4570/image048.jpg" v:shapes="_x0000_s1063">
.

Для периодической промывкиаппарата в него подводится вода, которая распределяется с помощьюперфорированной трубы 6.

В этом аппаратециркуляционный кольцевой канал имеет большое поперечное сечение и находится вненагревательной камеры, что оказывает благоприятное влияние на циркуляциюраствора. Благодаря свободному подвесу нагревательной камеры устраняетсяопасность нарушения плотности соединения кипятильных труб с трубными решеткамивследствие разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата. Подвеснаянагревательная камера может быть относительно легко демонтирована и замененановой. Однако это достигается за счёт некоторого усложнения конструкцииаппарата; кроме того, расход металла на единицу поверхности теплообмена дляэтих аппаратов выше, чем для аппаратов с центральной циркуляционной трубой.

Интенсивность циркуляции ваппаратах с подвесной камерой (как и в аппаратах с центральной циркуляционнойтрубой) недостаточна для эффективного выпаривания высоковязких и особеннокристаллизующихся растворов, обработка которых приводит к частым длительнымостановкам этих аппаратов для очистки рабочих поверхностей.

<img src="/cache/referats/4570/image050.jpg" align=«left» hspace=«25» vspace=«38» v:shapes="_x0000_s1093">Аппараты свыносными циркуляционными трубами.Естественная циркуляция раствора может бытьусилена, если раствор на опускном участке циркуляционного контура будет лучшеохлаждаться. Этим увеличивается скорость естественной циркуляции в выпарныхаппаратах с выносными циркуляционными трубами (рис. 10). При расположениициркуляционных труб вне корпуса аппарата диаметр нагревательной камеры можетбыть уменьшен по сравнению с камерой аппарата (рис. 8), а циркуляционные трубы 2 компактно размещены вокругподогревательной камеры На рис 10 показан аппарат с одной выноснойциркуляционной трубой, причем центробежный брызгоуловитель 3 для подачи вторичного пара также вынесен за пределысепарационного пространства 4аппарата. Конструкции таких аппаратов несколько более сложны, но в нихдобавляется более интенсивная теплопередача и уменьшается расход металла на 1 м2поверхности нагрева по сравнению с аппаратами с подвесной подогревательнойкамерой или центральной циркуляционной трубой.

Аппараты с выносной нагревательной камерой.При размещениинагревательной камеры вне корпуса аппарата имеется возможность повыситьинтенсивность выпаривания не только за счет увеличения разности плотностейжидкости и парожидкостной смеси в циркуляционном контуре но и за счетувеличения длины кипятильных труб.

Аппарат с выноснойнагревательной камерой (рис. 11) имеет кипятильные трубы, длина которых частодостигает 7м. Он работает при болееинтенсивной естественной циркуляции, обусловленной тем, что циркуляционнаятруба не обогревается, а подъемный и опускной участки циркуляционного контураимеют значительную высоту.

Выносная нагревательнаякамера 1 легко отделяется от корпуса аппарата, что облегчает и ускоряет еечистку и ремонт. Ревизию и ремонт нагревательной камеры можно производить безполной остановки аппарата (а лишь при снижении его производительности), еслиприсоединить к его корпусу две камеры.

Исходный раствор поступаетпод нижнюю трубную решетку нагревательной камеры и, поднимаясь по кипятильнымтрубам, выпаривается иногда подачу исходного раствора производят. Вторичный паротделяется от жидкости в сепараторе 2.Жидкость опускается по не обогреваемой циркуляционной трубе 3, смешивается сисходным раствором, и цикл циркуляции повторяется снова. Вторичный пар, пройдябрызгоуловитель 4, удаляется с сверхусепаратора. Упаренный раствор отбирается через боковой штуцер в коническомднище ceпapaтоpa.

<img src="/cache/referats/4570/image057.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1094 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098 _x0000_s1099 _x0000_s1100 _x0000_s1101 _x0000_s1102 _x0000_s1103 _x0000_s1104 _x0000_s1105 _x0000_s1106 _x0000_s1107 _x0000_s1108 _x0000_s1109 _x0000_s1110 _x0000_s1111 _x0000_s1112 _x0000_s1113 _x0000_s1114 _x0000_s1115 _x0000_s1116 _x0000_s1117 _x0000_s1118 _x0000_s1119 _x0000_s1120 _x0000_s1121 _x0000_s1122 _x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1126 _x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1129 _x0000_s1130 _x0000_s1131 _x0000_s1132 _x0000_s1133 _x0000_s1134 _x0000_s1135 _x0000_s1136 _x0000_s1137">Скорость циркуляции ваппаратах с выносной нагревательной камерой может достигать 1,5 м/сек, что позволяет выпаривать в нихконцентрированные и кристаллизующиеся растворы, не опасаясь слишком быстрогозагрязнения поверхности теплообмена. Благодаря универсальности, удоб­ствуэксплуатации и хорошей теплопередаче аппараты такого типа получили широкоераспространение.

В некоторых конструкцияхвыпарных аппаратов с выносной нагревательной камерой циркуляционная трубаотсутствует. Такие аппараты аналогичны аппарату, приведенному на рис. 11, укоторого удалена циркуляционная труба.

В этом случае выпариваниепроисходит за один проход раствора через нагревательную камеру, т.е. аппаратработает как прямоточный. Выпарные аппараты прямоточного типа не пригодны длявыпаривания кристаллизующихся растворов.

Разновидностью выпарныхаппаратов с выносной камерой показан на рис. 12.

<img src="/cache/referats/4570/image061.gif" v:shapes="_x0000_s1138 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150

еще рефераты
Еще работы по технологии