Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВЫПАРИВАНИЕ РАСТВОРОВ( 2 слайд)
Выпаривание — это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения раство рителя при кипении жидкости, т. е. когда давление пара над рас твором равно давлению в рабочем объеме аппарата.
Выпаривание применяют для концентрирования растворов не летучих веществ, выделения из раствора чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т. е. вы деления нелетучих веществ в твердом виде.
Выпаривание для концентрирования растворов используют в производстве минеральных удобрений, сахара, белкововитаминных концентратов, кормовых дрожжей, т. е. органических полу продуктов. Выпаривание применяют также при концентрирова нии водных растворов щелочей солей (NaCl, NH4NO3, Na2S04), для регенерации различных растворов с целью возврата их в технологический цикл, термического обез вреживания промышленных стоков и т. п.
Для получения нелетучих веществ в твердом виде выпарен ный раствор подвергают последующей кристаллизации, что значительно облегчает хранение, транспортировку и переработку.
В технологических процессах химической промышленности наиболее часто выпаривают водные растворы различных нелету чих веществ.
СПОСОБЫ ВЫПАРИВАНИЯ( 3 слайд)
Для нагревания выпариваемых растворов до кипения исполь- еуют топочные газы, электрообогрев и высокотемпературные теп лоносители, но наибольшее применение находит водяной пар,- характеризующийся высокой удельной теплотой конденсации и высоким коэффициентом теплоотдачи. Пар, используемый для обогрева аппарата, называют первичным, а пар, образующийся при кипении раствора, — вторичным.
Нагревание выпариваемого раствора и большинстве аппара тов осуществляется путем передачи теплоты через стенку и толь ко при обогреве топочными газами — путем непосредственного соприкосновения с нагреваемым раствором.
Выпаривание ведут под вакуумом, при атмосферном и повы шенном давлениях.
При выпаривании под вакуумом снижается температура ки пения раствора, что дает возможность использовать для обо грева аппарата пар низкого давления. Этот способ применим при выпаривании растворов, чувствительных к высокой температуре. Кроме того, имеются потери теплоты в окружающую среду и увеличивается полезная разность температур греющего пара и кипящего раствора, что позволяет сократить поверхность тепло обмена и габариты аппарата.
При выпаривании под атмосферным давлением, образующий ся вторичный пар обычно не используется и выбрасывается в атмосферу.
Выпаривание под повышенным давлением вызывает повы шение температуры ки
пения раствора и дает возможность ис пользования вторичного пара для обогрева других корпусов вы парной установки с меньшим давлением. Кроме того, вторичный пар может быть использован для других теплотехнических целей '.(экстра-пар).
ВЫПАРНЫЕ АППАРАТЫ (4 слайд, 5 слайд)
4 слайд
Процесс выпаривания- проводится в выпарных аппаратах. При работе с небольшими количествами растворов при атмо сферном давлении, а часто и под вакуумом применяют одиночные выпарные аппараты, называемые однокорпусными выпарными установками. В этом случае теплота греющего пара используется однократно, а теплота вторичного пара обычно не используется.
Для экономии греющего пара применяют многокорпусные вы парные установки, которые состоят из нескольких выпарных ап паратов, где вторичный пар, уходящий из любого предыдущего корпуса, является греющим паром для последующего, в котором раствор кипит при более низком давлении. При этом давление в последовательно соединенных корпусах снижается так, чтобы со хранить достаточную разность температур между кипящим рас твором и греющим паром в каждом корпусе. Вторичный пар по следнего корпуса поступает в конденсатор (если последний кор пус работает под вакуумом) или передается на сторону (если процесс в последнем корпусе установки проходит под повышен ным давлением).
5 слайд
Экономичность выпарной установки достигается также пу тем повышения давления вторичного пара в результате сжатия при помощи турбокомпрессора или инжектора до давления пер вичного пара с последующим использованием его в том же вы парном аппарате. Выпарной аппарат, работающий по такому Принципу, называется выпарным аппаратом с тепловым насо сом (или с термокопрессией).
6 слайд
По принципу работы выпарные аппараты разделяются на пе риодически- и непрерывнодействующие. Периодическая выпарка применяется при малой производительности установки пли для получения высоких концентраций- При этом подаваемый в аппа рат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сли вается и аппарат загружают новой порцией исходного раствора.
В установках непрерывного действия исходный раствор не прерывно подается в аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.
В химической промышленности в основном применяют непре рывнодействующие выпарные установки с высокой производи тельностью за счет сильно развитой поверхности нагрева (до 2500 м2 в единичном аппарате). Они более экономичны в тепло вом отношении, так как отсутствуют потери теплоты па перио дический разогрев аппарата.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ ( 7 слайд)
Выпарные аппараты используются в химической пищевой и других отраслях промышленности, а также в энергетике. Кон струкции выпарных аппаратов очень разнообразны, что значи тельно усложняет их классификацию.
Все конструкции выпарных аппаратов подразделяются в за висимости от расположения и вида поверхности нагрева; конфи гурации поверхности нагрева; компоновки поверхности нагрева; рода теплоносителей; взаимного расположения рабочих сред; кратности циркуляции и режима циркуляции.
По методу выпаривания выпарные установки делятся на сле дующие группы: 1) выпарные установки поверхностного типа, в которых раствор контактирует с поверхностью теплообмена;
выпарные установки адиабатного испарения.
Выпарные аппараты поверхностного типа
(8 слайд)
Наибольшее применение в химической промышленности на шли выпарные аппараты поверхностного типа, особенно верти кальные трубчатые выпарные аппараты с паровым обогревом не прерывного действия.
В зависимости от режима движения кипящей жидкости в вы парных аппаратах их разделяют на аппараты со свободной цир куляцией, аппараты с естественной циркуляцией, аппараты с принудительной циркуляцией, пленочные выпарные аппараты.
Выпарные аппараты со свободной циркуляцией. Для выпари вания вязких кристаллизующихся продуктов находят еще при менение выпарные аппараты периодического действии с паровой рубашкой
(9 слайд)
Рис. 7.1. Однокорпусиой выпарной аппарат: I— аппарат*, 2 — рубашка
Вторичный
пар
Слабо концентрированный раствор подается в аппарат, где за счет обогрева возникает свободная циркуляция. Подогрев ве дется до температуры кипения. После выпаривания до необхо димой концентрации выпаренный раствор спускается из аппа рата и аппарат вновь наполняется неконцентрированным рас твором.
(10 слайд)
Выпарной аппарат с центральной циркуля ционной трубой.
Аппарат с центральной циркуляционной трубой имеет греющую соосную камеру 1, состоящую из кипятильных трубок 3 и обогреваемую паром. Исходный рас твор циркулирует по кипятильным трубкам снизу вверх и опу скается вниз но циркуляционной трубе 2. Наличие сепаратора 4 достаточных размеров и брызгоотделителя 5 обеспечивает хоро шее отделение вторичного пара от уносимых капелек жидкости.
Циркуляция в аппарате происходит за счет разности плотно стей жидкости в циркуляционной трубе, где кипение не столь ин тенсивно, и парожидкостной эмульсии в кипятильных трубках.В аппарате на каждую единицу объема жидкости в кипятильных трубках приходится значительно большая поверхность нагрева труб (пропорционально их диаметру).Благодаря устройству циркуляционной трубы усиливается естественная циркуляция, увеличивается коэффициент теплоот дачи и уменьшается осаждение накипи и твердых частичек на внутренних поверхностях кипятильных труб. Этот выпарной ап парат компактен, удобен в обслуживании, но вызывает затруд нения замена греющей камеры.
Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения.
Выпарной аппарат с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой (рис. 7.3) состоит из греющей камеры 1, сепа ратора 3 с отбойником и брызгоотделителем 2 и циркуляционной трубы 5.
Различают два исполнения этих аппаратов: 1) с кипением раствора в трубках; 2) с вынесенной зоной кипения.
В первом исполнении выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам греющей камеры, вскипает за счет теплоты греющего па ра, поступающего в межтрубное пространство. Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, освобождается от капель раствора и выходит из верхней части аппарата. Раствор опу скается по циркуляционной трубе вниз и поступает в нижнюю часть трубок для дальнейшего выпаривания.
В аппаратах второго исполнения кипение раствора происхо дит не "в греющих трубах, а в трубе вскипания , установлен ной внутри сепаратора над греющей камерой. Кипение в трубах предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. Высота трубы вскипания условно принята равной 2 м.
• Циркуляция раствора в аппарате происходит по контуру: се паратор— циркуляционная труба — греющая камера — сепара тор. Уровень раствора должен поддерживаться по верхней кром ке трубы вскипания. Снижение уровня раствора приводит к по тере полезного напора и уменьшению скорости циркуляции, а значительное повышение этого уровня может вызвать повышен ный унос раствора. В сепараторе предусмотрено устройство для осаждения и выведения образующихся кристаллов солей. По этому выпарные аппараты во втором исполнении применяются для выпаривания растворов, образующих на греющих поверхно стях осадок, удаляемый при промывке.
11 слад
Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой.
Аппарат состоит из греющей камеры 1, представляющей собой пучок труб, сепаратора 3 с брызгоуловителем 2 и циркуляционной трубы 4, присоединенной к нижней растворной камере.
Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам, нагревается и по мере подъема вскипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз.
Высота парового пространства влияет на сепарацию из пара капелек жидкости, выбрасываемых из кипятильных труб и под нимающихся по инерции на определенную высоту.
Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, ос вобождается от капель, а раствор возвращается по циркуля ционной трубе в греющую камеру.
В таких аппаратах облегчается очистка поверхности от от ложений, так как доступ к трубам легко осуществляется при открытой верхней крышке греющей камеры.
Поскольку циркуляционная труба не обогревается, создают ся условия для интенсивной циркуляции раствора. При этом плотность раствора в выносной циркуляционной трубе больше, чем в циркуляционных трубах, размещенных в греющих каме рах, что обеспечивает сравнительно высокую скорость циркуля ции раствора и препятствует образованию отложений на поверх ности нагрева.
Выпарной аппарат с подвесной греющей ка мер о й.
Аппараты с подвесной греющей камерой (при меняют для упаривания кристаллизующихся, агрессивных и уме ренно вязких растворов. В греющую камеру 1 пар подводится через трубу 4. Роль циркуляционной трубы выполняет кольцевой зазор между кор пусом аппарата и греющей камерой.
В таких аппаратах вследствие большого сечения кольцевого канала между обечайкой и внутренней паровой камерой улуч шена циркуляция раствора, а свободная подвеска греющей ка меры исключает возможность нарушения плотности вальцовоч ных соединений между трубами и решеткой при термической де формации.
Аппараты изготовляют с площадью поверхности нагрева от 100 до 400 м2 и длиной греющих труб от 1520 до 3190 мм.
Достоинством аппарата является повышенный коэффициент теплопередачи за счет хорошего охлаждения раствора в кольце вом пространстве (со стороны корпуса) и легкость выемки грею щей камеры из аппарата для чистки, ремонта или замены.
12 слайд
Выпарной аппарат с усиленной естественной циркуляцией
применяется для упаривания вязких и кристаллизующихся растворов.
Интенсификация работы аппарата происходит за счет уста новки направляющих перегородок и переноса процесса кипения в сепаратор.
Аппарат состоит из корпуса 1, трубных решеток 7, в которых развальцованы трубы 5. Над ними на высоте 3—4 м установ лены концентрические перегородки 2, образующие кольцевые ка налы. Внутри аппарата расположена длинная циркуляционная труба 4, внизу—камера для осаждения кристаллов.
В трубках происходит нагрев раствора, а закипает он в ка налах между перегородками, после чего парожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где происходит отделение вторичного пара.
При достаточной высоте парового пространства капли не до стигают верха этого пространства и падают обратно на зерка ло испарения. Жидкость возвращается в греющую камеру по циркуляционной трубке 4.
В выпарном аппарате с усиленной естественной цир куляцией наибольшая ин тенсивность теплообмена до стигается при скорости цир куляции жидкости, равной 2,5 м/с.
13 слайд
Выпарные аппараты с прину дительной циркуляцией
. С целью повышения интенсивности цирку ляции раствора и увеличения коэффициента теплопередачи применяют аппараты с принуди тельной циркуляцией. Их целесо образно использовать при упа ривании вязких жидкостей, ког да естественная циркуляция за труднена. Аппараты с принуди- тельной циркуляцией имеют высокие показатели при меньших перепадах температур.
Принудительная циркуляция организуется с помощью меша лок, насосов и подачей газа. Циркуляция раствора может со здаваться также путем вращения либо вибрацией поверхности нагрева.
Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках со стоит из греющей камеры 1, представляющей собой пучок труб, заключенный в цилиндрическую обечайку (в межтрубном про странстве пропускается пар), сепаратора 3 с отбойником и брызгоотделителем 2, циркуляционной трубы 4 и циркуляционного насоса 5 с электроприводом.
Циркуляция раствора в аппарате осуществляется при по мощи осевого насоса, который обеспечивает скорость потока в трубах 2—2,5 м/с.
Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубам, нагревается и закипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь попадает в сепаратор, где вторичный пар отделяется от капель, а раствор поступает в циркуляционную трубу и насосом подается в грею щую камеру аппарата.
В аппаратах второго исполнения, т. е. с вынесенной зоной ки пения, кипение раствора происходит не в трубах, а непосредст венно в трубе вскипания, установленной над греющей камерой. Кипение в трубах предотвращается за счет гидростатического столба жидкости в трубе вскипания.
Для предотвращения попадания кристаллов, выделяющихся в процессе кипения раствора, в сепараторе предусмотрено уст ройство для их осаждения,Недостатком аппаратов является необходимость расхода электроэнергии на работу насоса.
14 слайд(11 слайд по презентации, переключить на 11 слайд)
Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и зоной кипения.
Практически этот аппарат мало отличается от выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой Циркуляция раствора в аппарате осуществляется по замкну тому контуру: сепаратор — циркуляционная труба — насос - греющая камера — сепаратор. Кипение раствора происходит не в трубах греющей камеры, а в трубе вскипания при выходе рас твора в сепаратор. Уровень раствора в аппарате должен поддер живаться по нижней кромке штуцера входа парожидкостной смеси в сепаратор.
Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубам, перегревает ся и по мере выхода из трубы вскипания в сепаратор закипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит отделение вторичного пара от жидкой фазы.
Расположение греющей камеры отдельно от сепаратора удоб но для ремонта и чистки труб, а также дает возможность упари вания растворов, образующих на греющей поверхности нераст воримый осадок.
Пленочные выпарные аппараты
используют для упаривания очень вязких и пастообразных растворов. Кроме того, их приме няют для выпарки чистых некристаллизующихся растворов и растворов, чувствительных к высоким температурам.
В пленочных аппаратах выпариваемый раствор движется вдоль поверхности теплообмена в виде тонкой пленки, что дает возможность осуществлять упаривание при однократном прохо ждении раствора вдоль поверхности без его циркуляции. В таких аппаратах происходит сниженне потерь полезной разности тем ператур и повышение коэффициента теплопередачи.
Температурный напор в пленочных испарителях составляет 2—3 градуса, т. е. значительно ниже чем в испарителях с за полненными жидкостью трубами (5—8 К). Это дает возмож ность при заданном температурном напоре в установке снизить удельный расход теплоты па выпаривание и увеличить произво дительность выпарной установки.
По способу организации движения пленки испаряемой жид кости пленочные выпарные аппараты и испарители делятся на вертикальные с падающей и восходящей пленкой и горизонталь ные — трубные и роторные.
По принципу действия их разделяют на аппараты с гравита ционным течением пленки по поверхности нагрева и аппараты с размазыванием раствора по поверхности теплообмена ротор ными мешалками.
15 слайд
Выпарной аппарат пленочного типа с в о с ходящей пленкой и соосной греющей
(отличается наличием длин ных труб (/ = 5,7 и 9 м), которые за полняются на 20—25 % их высоты. Раствор поступает в нижнюю часть аппарата и распределяется по труб кам греющей камеры 1.
При достижении температуры кипе ния в растворе бурно образуются пу зырьки, которые, двигаясь вверх, увле кают за собой раствор, распределяя его тонким слоем по внутренней поверх ности кипятильных трубок. Следовательно, парожидкостная смесь расслаивается на пленку жидкости около стенок и пар в центре трубок так, что жидкая пленка увлекается вверх трением о струю пару. Испарение жидкости происходит при этом в тон ком слое, движущемся с большой скоростью (20 м/с). Парожид костная эмульсия в выходе из верхней части трубок поступает в центробежный сепаратор 2, где происходит отделение жидко сти от пара. Вторичный пар уходит через верхний штуцер, а кон центрированный раствор отбирается из нижней части сепа ратора для производственных целей или отводится в следую щий корпус.
В таком выпарном аппарате отсутствует циркуляция рас твора, т. е. каждая частица раствора однократно омывает обо греваемую поверхность, Поэтому эффективность аппарата зави сит от уровня раствора. При снижении уровня раствора ниже оптимального жидкость превращается в пар, не достигнув верх ней части труб, и таким образом уменьшается активная поверх ность нагрева.
Для достижения высокой производственности выпарного ап парата с восходящей пленкой необходимо поддерживать опти мальный уровень раствора в кипятильных трубах, определяемый опытным путем.
Максимальный эффект от процесса кипения раствора в плен ке достигается большой длиной греющих труб. За счет этого уве личивается скорость движения парожидкостной эмульсии и уменьшается средняя толщина пленки раствора. Скорость пара, образующегося при кипении пленки, повышается за счет роста его удельного объема; с уменьшением гидростатического давле ния понижается температура кипения раствора и увеличивается коэффициент теплоотдачи от стенки к пленке.
Выпарные аппараты с восходящей пленкой применяют для выпаривания маловязких и пенящихся растворов, чувствитель ных к высоким температурам.К недостаткам этих аппаратов от носятся: возможность температурных деформаций длинных труб с после дующим изгибом и нарушением плот ности вальцевых соединений в труб ных решетках; трудность очистки труб от накипи и необходимость постройки зданий большой высоты.
16 слайд
Выпарной аппарат со свободно падающей пленкой. В аппарате с падающей пленкой выпариваемый раствор подается сверху в греющую камеру 1, которая
состоит из пучка труб, заключенного в цилиндрическую обечайку. Верхние и нижние концы труб завальцованы в трубные решетки , приваренные к торцам обечайки. К нижней трубной решетке подсоединена переходная камера со штуцером для соединения с сепаратором 2.
Раствор равномерно распределяется на верхней трубной решетке по стенкам труб и движется вниз под действием сил тяжести вместе с паром. При стекашш пленки исключается и шение .ее сплошности и обнажением некоторой части поверхности нагрева.
Разделение парожидкостной смеси происходят в сепараторе 2, представляющем собой цилиндрический сосуд с коническим днищем и эллиптической верхней крышкой. Брызгоотделитель 3 расположен в верхней части сепаратора. Вторичный пар уходит через штуцер в крышке сепаратора, а упаренный раствор отводится из нижней его части.
Эффективность испарения растворителя зависит от толщины пленки, скорости течения пленки, физико-химических свойств жидкости и температурного перепада между поверхностью и жидкостью.
При пленочном течении жидкости коэффициенты теплопередачи сравнительно высоки. Такие аппараты применяют для упаривания растворов термически нестойких веществ и вязких растворов.
17 слайд
Горизонтальный выпарной аппарат с падающейщей пленкой.
Аппараты этого типа применяются в качестве опреснителей.
В горизонтальном цилиндрическом корпусе 2 расположены греющие трубки 1, по которым пропускается греющий пар., выпариваемый раствор поступает в верхнюю часть корпуса с помощью распределителя 3 стекает последовательно по поверхности всех труб в нижнюю часть корпуса, нагреваясь и испаряясь при этом. Вторичный пар отводится через штуцер бо ковой крышки, а упаренный раствор — через штуцер в нижней части аппарата.
Достоинствами горизонтальных выпарных аппаратов с па дающей пленкой являются простота конструкции, уменьшение расхода энергии на рециркуляцию жидкости, возможность рас положения нескольких аппаратов один над другим. К недостат кам можно отнести трудность равномерного смачивания и на дежного формирования пленки на всех трубах.
18 слайд
Роторный пленочный испаритель.
Для выпарива ния и дистилляции температуронестойких вязких и пастообраз ных растворов в химической промышленности применяются ро торные пленочные аппараты (рис. 7.11). Благодаря малому вре мени пребывания в зоне нагрева, незначительности количества продукта в этой зоне и снижению температуры кипения, обра ботка продукта происходит без его разложения и снижения качества.
В роторных испарителях пленка образуется либо при враще нии корпуса испарителя, либо при вращении испаряемой жидкости.
Внутри цилиндрического корпу са 1, снабженного паровыми рубаш ками 3, вращается ротор 4, в кото ром подвижно на шарнирах закреп лены лопатки (скребки) 2. Под действием центробежной силы они прижимаются к поверхности тепло обмена и распределяют по ней ис ходный продукт в виде турбулентно движущейся тонкой пленки.
При упаривании пленки за счет парового обогрева на поверхности
теплообмена аппарата образуется тонкий слой отложений, ко торый непрерывно снимается с помощью лопаток.
Обогрев аппарата осуществляется насыщенным водяным па ром или органическим теплоносителем.
Роторные испарители — непрерывнодействующие аппараты. Их применяют как в виде отдельных установок, так и в виде последней ступени многокорпусной выпарной установки.
Даже при переработке очень вязких продуктов обеспечивает ся высокая удельная производительность этих аппаратов.
К недостаткам роторных аппаратов относятся сложность в изготовлении и высокая стоимость эксплуатации.
19 слайд
Выпарные аппараты контактного типа
Степень концентрирования растворов можно значительно по высить в выпарных установках без разделяющей поверхности теплообмена, т. е. при непосредственном соприкосновении упари ваемого раствора с горячим теплоносителем.
Контактные выпарные аппараты могут различаться по типу теплоносителя: им является газ, жидкость или твердое вещество. Наибольшее распространение получили нагреватели типа газ — жидкость.
Отходящие газы различных технологических агрегатов при использовании их в контактных аппаратах частично очищаются. При этом улучшается состояние воздушной среды.
20 слайд
Выпарные аппараты с барботажем топочных газов.
Для эф фективного нагревания и выпаривания растворов применяются аппараты с барботажем топочных газов через слой жидкости. Топочные газы, попадая в корпус 1, проходят через барботажную решетку 2, распыляются в растворе на мелкие пу зырьки и образуют большую поверхность теплообмена. Рас творитель интенсивно испа ряется за счет насыщения во дяным паром газовых пузырь ков, которые всплывают на по верхность раствора, лопаются и выносят парогазовую смесь в надрастворное простран ство. В результате температу ра парогазовой смеси в надрастворном пространстве превышает температуру жидкостина 2—5 °С. Барботажные аппараты могут выполняться с одной барботажной решеткой. Применяют также бар ботажные аппараты с мешалками. Аппараты отличаются простотой в изготовлении и эксплуа тации; к недостаткам их следует отнести возможность загрязне ния упариваемого раствора продуктами сгорания.
21 слайд
Выпарные аппараты с погружными горелками.
Аппараты по гружного горения (ЛИГ) получили широкое распространение для выпаривания до высоких концентраций растворов соляной, серной, фосфорной и других химически агрессивных кислот, а также растворов хлористого магния и натрия, сульфата натрия, железного купороса и других солей. АПГ эффективно исполь зуют для выпаривания кристаллизующихся растворов.
Горячим теплоносителем в АПГ являются топочные газы, по лучаемые в результате сжигания жидкого или газообразного топлива в горелках, погруженных непосредственно в выпаривае мый раствор (отсюда название — выпарные аппараты с погруж ным горением). Продукты сгорания выходят из горелки через распределительное устройство и барботируют через раствор.
Вторичный пар из аппарата удаляется вместе с топочными газами и больше не используется.
Парогазовая смесь из аппарата отводится в конденсатор, где конденсируются пары растворителя, а газ направляется в атмо сферу или поступает в аппарат для поглощения газов жидко стями (абсорбер) с целью очистки.
При непосредственном контакте дымовых газов с выпаривае мым раствором процесс теплообмена имеет очень низкие потери.
Выпарные аппараты большой производительности могут иметь до трех погружных горелок.
По конструктивным признакам различают туннельные и цик лонные погружные горелки
Погружная горелка состоит из смесителя для смешения топ лива и воздуха и камеры сгорания этой смеси. Продукты сгорания из камеры подаются в жидкость на оптимальную глубину.
По принципу работы и конструктив ным особенностям аппаратуры погруж ного горения делятся на следующие Виды: с барботажной трубой и вынесенной камерой горения; С погружной горелкой, расположенной в циркуляционной тру бе; аппараты эрлифтного типа.
Аппарат с погружной горелкой, расположенной в циркуля ционной трубе, применяют для упаривания промышленных сточ ных вод при интенсивном их перемешивании для предотвраще ния осаждения солей и шламов. Погружная горелка 4 выполняет роль газлифного устройства и размещается в цир куляционной трубе 2.
При выходе из сопла горелки продукты сгорания распреде ляются в жидкости а виде пузырьков и струек, которые всплы вая, увлекают за собой жидкость но кольцевому пространству и выбрасывают через окна 3 циркуляционной трубы. При этом в нижней части циркуляционной трубы вследствие разности гидростатических давлений в корпусе аппарата и внутри цир куляционной трубы возникает интенсивная циркуляция рас твора.
Для извлечения капель и брызг из парогазовой смеси в верх ней части аппарата имеется сепаратор 5 с жалюзийным брызгоотделителем 6.
Уровень жидкости в аппарате поддерживается автоматиче ским регулированием.
Для исключения возможности взрыва газовой смеси в АПГ в крышке сепаратора ставится взрывная мембрана.
Достоинствами аппаратов с погружным горением являются простота устройства, отсутствие греющих поверхностей нагрева и высокий коэффициент использования теплоты сгорания топ лива.
К недостаткам АПГ следует отнести: необходимость более строгого контроля за процессом горения для исключения воз можности взрыва газовой смеси в аппарате; сравнительно боль шие габариты аппаратов (диаметр до 3,6 м и высота 7,2 м); не обходимость установки громоздких конденсаторов для разделе ния парогазовой смеси.
22 слайд
В промышленности наибольшее применение нашли выпар ные установки с прямоточным питанием
в которых греющий пар, вторичный пар и выпариваемый раствор проходят в одном направлении. В такой установке предвари тельно подогретый в подогревателе 1 раствор переходит из од ного корпуса в другой (2—4) благодаря разности давлений в корпусах. Из корпуса 4 вторичный пар направляется в баромет рический конденсатор 5. За счет конденсации пара в установке создается необходимое разрежение. Выпаренный раствор отби рается из последнего корпуса 4. Достоинством этой схемы яв ляется возможность перемещения упариваемого раствора без применения насосов, только за счет понижения давления от первого корпуса к последнему. К недостаткам прямоточной схемы следует отнести повышение вязкости раствора в послед нем корпусе вследствие снижения температуры и повышения концентрации от первого корпуса к последнему. В результате резко снижаются коэффициенты теплопередачи в той же пос ледовательности.
23 слайд
При схеме с противоточным питанием этот недостаток устраняется тем, что раствор и вторичный пар движутся в противоположных направлениях и по мере концентрирования раствора от последнего корпуса к первому темпера тура в корпусах повышается. Вследствие этого вязкость раство ра и коэффициенты теплопередачи изменяются по корпусам значительно меньше, чем при прямотоке. Это позволяет выпа ривать растворы до более высоких концентраций с недопуще нием выпадения кристаллов на поверхности теплообмена, сни жающих коэффициенты теплопередачи. Противоточными установками пользуются при упаривании растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации. Недо статками противоточноной схемы являются некоторое увеличение расхода греющего пара (на 10—15%) по сравнению с прямото ком и дополнительный расход электроэнергии на перекачивание раствора из корпуса в корпус в направлении возрастающих давлений.
24 слайд
Выпарные установки с параллельным питанием применяются при выпаривании кристаллизующихся растворов и в тех случаях, когда не требуется большого кон центрирования раствора. Выпариваемый раствор поступает од новременно во все корпуса, греющий пар поступает в первый корпус, а вторичные пары — из корпуса в корпус. Упаренный раствор отбирается также из каждого корпуса. Достоинством "параллельной схемы является простая система коммуникаций для подачи исходного и отбора упаренного раствора.
25 слайд
Схема смешанного тока может найти применение в тех случаях, когда применяется схема противо тока. Преимуществом схемы смешанного тока по сравнений с противоточной является уменьшение числа перекачивающих насосов. Используется эта схема для упаривания растворов с по вышенной вязкостью.В промышленных многокорпусных выпарных установках ап параты часто соединяются коммуникациями так, чтобы их можно было собирать в различные схемы. Таким образом, часть корпусов включается параллельно, другая часть — последова тельно.