Краткие сведения о выпарных аппаратах

 

Выпарные аппараты относятся к разряду парожидкостных теплообменников, выпаривающих растворы. Интенсивность таких теплообменников рассчитывается с учетом образования накипи как со стороны греющего пара, так и со стороны выпариваемого раствора. Тепловой поток определяется уравнением

Различают общий видимый перепад температур между греющим паром и раствором и истинный (полезный), учитывающий потери при выпарке.

Температурная депрессия – разность между температурой кипения раствора и температурой кипения растворителя.

Гидростатическая депрессия – увеличение температуры кипения за счет гидростатического столба жидкости для вертикальных выпарных аппаратов.

Гидродинамическая депрессия – снижение температуры пара в сепараторах и трубопроводах. В среднем, на каждой ступени многокорпусной выпарной установки теряется по одному градусу. Важность значения приобретает разность температуры греющего и вторичного пара.

Для одноступенчатой установки

- температура греющего пара;

- температура вторичного пара.

Для n-ступенчатой установки

При расчете выпарных установок, концентрацию растворов выражают в массовых долях или в процентах растворенного сухого вещества

– концентрация, %;

– количество сухого вещества, кг;

– масса раствора, кг.

Из условия постоянства сухого остатка:

– количество воды, выпареной из 1 кг раствора;

– концентрация раствора до выпарки;

– концентрация раствора после выпарки.

В процессе выпаривания, количество воды в растворе уменьшается, увеличивается плотность, уменьшается теплоемкость, повышается вязкость, изменяется теплопроводность.

Увеличение вязкости раствора обуславливает уменьшение коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к выпариваемому раствору. Теплоемкость водных растворов может быть определена

 

– количество воды в растворе, кг

– теплоемкость сухого вещества, ;

– количество раствора, кг;

– количество сухого вещества в растворе, кг.

Плотность раствора , в зависимости от содержания в нем сухого остатка, можно определить

– концентрация раствора, %;

– плотность воды;

– плотность сухого вещества.

На практике, пользуются справочными данными, получеными экспериментальным методом.

Конструкции выпарных аппаратов разнообразны, что является результатом их исторического развития. Вначале были аппараты с паровой рубашкой, затем на смену пришли кожухотрубчатые аппараты. Выпарные аппараты можно классифицировать по ряду признаков:

1. По расположению поверхности нагрева:

- вертикальные;

- горизонтальные;

- наклонные.

2. По роду теплоносителя:

- с паровым обогревом;

- с газовым обогревом;

- высокотемпературными теплоносителями.

3. По способу подвода теплоносителя:

- подача внутрь трубок с кипением в большом объеме;

- подача снаружи трубок с кипением в трубках.

4. По режиму циркуляции:

- естественная;

- принудительная.

5. По кратности циркуляции:

- однократные;

- многократные.

6. По типу поверхности нагрева:

- паровая рубашка;

- змеевиковая;

- трубчатая поверхность.

Требования, предъявляемые к конструкциям выпарных аппаратов:

1. Простота, надежность, технологичность изготовления.

2. Удовлетворение технологическим требованиям. Удобство обслуживания и ремонта.

3. Интенсивность процесса теплопередачи, компактность, малый вес, невысокая стоимость.