Реферат на тему выпаривание

Обновлено: 02.07.2024

Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению: Kор=800 Вт/(м2К). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит. Из — коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/мК В качестве изоляционного материала выберем совелит (85% магнезии + 15% асбест) (из = 0,09 Вт/мК. P = Pвп + g (жН (10−6 = (5,81(9,81(104… Читать ещё >

Выпаривание ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Содержание

1. Общие сведенья о выпаривании
2. Расчет однокорпусной выпарной установки
3. Расчет барометрического конденсатора
4. Расчет производительности вакуум-насоса
5. Расчет центробежного насоса
6. Расчет теплоизоляции аппарата
7. Расчет теплообменника
8. Определение толщины стенки аппарата
Список литературы

(в — коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции материала в окружающую среду, Вт/м2К

tст2 — температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха) в материала 35 — 45 (С.

tст1 — температура изоляции со стороны аппарата, tст1 = tгреющего пара

tв — температура окружающей среды

(из — коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/мК В качестве изоляционного материала выберем совелит (85% магнезии + 15% асбест) (из = 0,09 Вт/мК

7 Расчет теплообменника

1. Определение тепловой нагрузки:

2. Определение конечной температуры конденсата греющего пара: она будет примерно равна температур греющего пара на входе и составит (178,9(С.

3. Определение среднелогарифмической разности температур:

(tср.лог= [(160,91—20)—(179—178,9)]/ln (140,91/0,1) =17,9 (С.

Примем ориентировочное значение Reор=15 000, что соответствует развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящееся на один ход, равно: для труб диаметром dн=20(2 мм

Выбираем аппарат с диаметром 1000 мм, диаметр труб 20(2, число труб 1173 шт, длина труб 4,0 м, площадь теплообмена 295 м²

8 Определение толщины стенки аппарата

Греющая камера. Расчетное давление в нижней части обечайки :

P = Pc + g (жН (10−6 = 4,657(9,81(104 + 9,81(1094(4,5(10−6 = 0,457 Мпа Номинальное допускаемое напряжение для стали (*д = 140 Мпа Допускаемое напряжение определяем по формуле:

(*д = ((((д = 1 (140 = 140 Мпа Определим отношение определяющих параметров (д и P с учетом коэффициентом

Расчетная толщина стенки :

Суммарная прибавка к номинальная расчетная толщина стенки Сд = 0

С = Ск + Сэ + С0 = 1+ 0 + 1,6 = 2,6 мм Толщина стенки с прибавками

S = S' + С = 2,4 + 2,6 = 5 мм.

Допускаемое давление в обечайке:

Сепарационная камера. Расчетное давление в нижней части обечайки:

P = Pвп + g (жН (10−6 = (5,81(9,81(104 + 9,81(1094(1,3)(10−6 = 0,584 Мпа Номинальное допускаемое напряжение для стали (*д = 140 Мпа Допускаемое напряжение определяем по формуле:

(*д = ((((д = 1 (140 = 140 Мпа Определим отношение определяющих параметров (д и P с учетом коэффициентом

Расчетная толщина стенки :

Суммарная прибавка к номинальная расчетная толщина стенки Сд = 0

С = Ск + Сэ + С0 = 1+ 0 + 1,2 = 2,2 мм Толщина стенки с прибавками

S = S' + С = 4,8 + 2,2 = 7 мм.

Условие выполнено Допускаемое давление в обечайке:

Список литературы

Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. — М.: Химия, 1978.

Артамонов Д.С., Орлов В. Н. Расчет тарельчатой ректификационной колонны: Методические указания. — М.: МИХТ, 1981.

Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. — М.: Химия, 1991 [7, "https://referat.bookap.info"].

Коган В.Б., Фридман В. М. , Кафаров В. В. рановесие между жидкостью и паром. — М.: Наук, 1966.

Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. — Л.: Машиностроение, 1981.

Лащинский А.А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. — Л.: Машиностроение, 1970.

Павлов К.Ф., Романков П. Г. , Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1987.

Плановский А.Н., Рамм В. М. , Каган С. З. Процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1968.

Рудов Г. Я., Д. А. Баранов Д.А. Расчет тарельчато ректификационной колонны: Методические указания. — М.: МГУИЭ, 1998.

Стабников В. Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. — Киев: Техника, 1970.

Тютюнников А.Б., Товажнянский Л. Л. , Готлинская А. П. Основы расчета и конструирования массообменных колонн. — Киев: Высшая школа, 1989.

ГОСТ 9617–76. Сосуды и аппараты. Ряды диаметров. — М.: Издательство стандартов, 1977.

Выпариванием - процесс концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании, в подавляющем большинстве случаев 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, образовавшийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Процессы выпаривания проводят:

под вакуумом
при повышенном
при атмосферном давлении

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах. При разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что помогает уменьшить поверхность нагрева аппарата. Вследствие этого выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрирования высококипящих растворов, а также для концентрирования растворов с использованием теплоносителя невысоких параметров.

При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания. Такое выпаривание сопряжено с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ. Кроме того, необходимы агенты с более высокой температурой.

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

Классификация и конструкция выпарных аппаратов.

Строгой и общепринятой классификации выпарных аппаратов нет, однако их можно классифицировать по ряду признаков:

по расположению поверхности нагрева — на горизонтальные, вертикальные и реже наклонные;
по роду теплоносителя — с паровым обогревом, газовым обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями, с электрообогревом;
по способу подвода теплоносителя — с подачей теплоносителя внутрь трубок или в межтрубное пространство;
по кратности циркуляции — с однократной и многократной циркуляцией;
по типу поверхности нагрева — с паровой рубашкой, змеевиковые и с трубчатой поверхностью различной конфигурации.

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.

Однокорпусные выпарные установки могут работать под атмосферным давлением или под вакуумом. Аппарат состоит из теплообменного устройства — нагревательной камеры и сепаратора. Камера обогревается обычно насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры. Поднимаясь по трубам, выпариваемый раствор (сточные воды) нагревается и кипит с образованием вторичного пара, который вместе с каплями жидкости поднимается вверх в сепаратор. Освобожденный от капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Однокорпусная выпарная установка

нагревательная (греющая) камера, 2- сепаратор, 3,4- трубы

Многокорпусные выпарные установки. Установка состоит из нескольких (в данном случае трех) корпусов. Устройство каждого корпуса такое же, как в однокорпусных установках. Исходные сточные воды, предварительно нагретые до температуры кипения, поступают в первый корпус, обогреваемый свежим (первичным) паром. Свежий пар служит для поддержания температуры кипения только в первом корпусе. Вторичный пар из этого корпуса направляется в качестве греющего во второй корпус, где вследствие пониженного давления сточные воды кипят при более низкой температуре, чем в первом.

Схема трехкорпусной прямоточной выпарной установка

1 — подогреватель; 2 — выпарные аппараты; 3 — конденсатор; 4 — барометрическая труба

Слабый раствор подается в первый корпус, из него поступает во второй, из второго в третий и т. д. Таким образом, раствор и вторичный пар движутся в одном направлении. Раствор переходит из одного корпуса в другой вследствие разности давлений в корпусах. Так как температура кипения в каждом последующем корпусе понижается, то раствор поступает во все корпуса (кроме первого) с температурой более высокой, чем температура кипения. В результате раствор охлаждается и за счет отдаваемого при этом тепла испаряется некоторое количество воды (самоиспарение). Однако при питании первого корпуса холодным раствором значительное количество греющего пара в этом корпусе затрачивается на подогрев раствора. Поэтому при прямоточном питании целесообразно подавать в первый корпус предварительно подогретый раствор (путем установки подогревателей, обогреваемых зкстра-паром или конденсатом).

Недостаток схемы с прямоточным питанием заключается в том, что в последнем корпусе, где температура кипения самая низкая, выпаривается наиболее концентрированный раствор. Одновременное понижение температуры и повышение концентрации раствора приводит к повышению вязкости и снижению коэффициентов теплопередачи; поэтому в данной схеме коэффициенты теплопередачи уменьшаются от первого корпуса к последнему.

Противоточная многокорпусная выпарная установка

При схеме с противоточным питанием слабый раствор подается в последний корпус, из него в предпоследний и т. д.; следовательно, раствор и вторичный пар движутся из корпуса в корпус в противоположных направлениях. Так как в этом случае раствор поступает из корпуса с меньшим давлением в корпус с более высоким давлением, то для передачи раствора между корпусами устанавливаются насосы.

При противоточном питании наиболее высокая концентрация раствора достигается в первом корпусе, где и температура кипения наибольшая. Поэтому значительного падения коэффициента теплопередачи в корпусе с наиболее концентрированным раствором не происходит и коэффициенты теплопередачи мало изменяются по корпусам. Это является наиболее существенным преимуществом противоточного питания перед прямоточным. Кроме того, при противоточном питании количество воды, выпариваемой в последнем корпусе, меньше, чем при прямоточном питании, что уменьшает нагрузку на конденсатор (при выпарке в вакууме). В отношении расхода тепла противоточное питание выгоднее прямоточного при питании холодным раствором, но уступает ему при питании горячим раствором.

Основным недостатком противоточной схемы является необходимость в установке насосов между корпусами, что связано с дополнительным расходом электроэнергии, усложняет установку и затрудняет ее регулирование.

При схеме с параллельным питанием слабый раствор подается одновременно во все корпуса, а упаренный раствор отбирается из всех корпусов.

Эта схема применяется редко, главным образом при незначительном повышении концентрации раствора и при выпаривании кристаллизующихся растворов, так как передача их из корпуса в корпус в этом случае затруднительна вследствие возможного закупоривания перепускных трубопроводов и арматуры.

Выпаривание под вакуумом имеет ряд преимуществ по сравнению с атмосферной выпаркой: снижается температура кипения раствора, что дает возможность использовать этот способ для выпаривания растворов термически нестойких веществ; повышается полезная разность температур, что ведет к снижению требуемой поверхности теплопередачи выпарного аппарата; несколько снижаются потери теплоты в окружающую среду; появляется возможность использования теплоносителя низкого потенциала. К недостаткам выпаривания под вакуумом относятся удорожание установки, а также несколько больший расход греющего пара на 1 кг выпариваемой жидкости (вследствие снижения давления над раствором происходит увеличение теплоты испарения растворителя).

Содержание работы

Введение
1 Основная часть
1.1 Краткое описание технологического процесса
1.2 Анализ технологического процесса как объекта управления
1.3 Постановка задачи автоматизации
1.4 Описание принципиальной электрической схемы
1.5 Описание функциональной схемы
1.6 Выбор приборов и средств автоматизации
1.7 Спецификация используемых средств автоматизации
Заключение
Список использованной литературы

Файлы: 1 файл

выполная установка.docx

1 Основная часть

1.1 Краткое описание технологического процесса

1.2 Анализ технологического процесса как объекта управления

1.3 Постановка задачи автоматизации

1.4 Описание принципиальной электрической схемы

1.5 Описание функциональной схемы

1.6 Выбор приборов и средств автоматизации

1.7 Спецификация используемых средств автоматизации

Список использованной литературы

Современная промышленность характеризуется весьма большим числом разнообразных производств, различающихся условиями протекания технологических процессов и многообразием физико- химических свойств перерабатываемых веществ и выпускаемой продукции. Вместе с тем технологические процессы различных производств, представляют собой комбинацию сравнительно небольшого числа типовых процессов (нагревание, охлаждение, выпаривание и т. д.) При кипении растворов нелетучих веществ (например, растворов солей, щелочей, органических веществ с очень низким давлением паров при температуре кипения и т.п.) в пары переходит практически только растворитель. По мере его испарения и удаления в виде паров концентрация раствора повышается. Процесс концентрирования растворов, заключающийся в частичном удалении растворителя путем его испарения при кипении, называется выпариванием [1].

Испарение при температурах ниже температуры кипения данного раствора происходит с его поверхности, в то время как при кипении растворитель испаряется во всем объеме кипящего растворителя из раствора.

Обычно из раствора удаляют лишь часть растворителя, так как в применяемых для выпаривания аппаратах вещество должно оставаться в текучем состоянии. В ряде случаев при выпаривании растворов твердых веществ достигается насыщение раствора. При дальнейшем удалении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, т.е. выделение из него твердого вещества.

Процесс выпаривания широко применяется для повышения концентрации разбавленных растворов, выделения из них растворенных веществ путем кристаллизации, а иногда – для выделения растворителя (например, при получении питьевой или технической воды в выпарных опреснительных установках) [2].

Для осуществления процесса выпаривания необходимо теплоту от теплоносителя передать кипящему раствору, что возможно лишь при наличии разности температур между ними. При анализе и расчете процесса выпаривания эту разность температур между теплоносителем и кипящим раствором принято называть полезной разностью температур. В качестве теплоносителя в выпарных аппаратах чаще всего используют насыщенный водяной пар, который называют греющим или первичным, хотя, конечно, для этой цели могут быть применены и другие виды нагрева, и другие теплоносители.

Таким образом, выпаривание 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, заключаются в особенностях его аппаратурного оформления и методе расчета выпарных установок.

Выпаривание проводят при атмосферном давлении, под вакуумом или под давлением, большим атмосферного. Образующийся при выпаривании растворов пар называется вторичным, или соковым [3].

Выпаривание под вакуумом имеет ряд преимуществ по сравнению с атмосферной выпаркой: снижается температура кипения раствора, что дает возможность использовать этот способ для выпаривания растворов термически нестойких веществ; повышается полезная разность температур, что ведет к снижению требуемой поверхности теплопередачи выпарного аппарата; несколько снижаются потери теплоты в окружающую среду (так как снижается температура стенки аппарата); появляется возможность использования теплоносителя низкого потенциала. К недостаткам выпаривания под вакуумом относятся удорожание установки (так как требуется дополнительное оборудование – конденсатор, вакуум–насос и др.), а также несколько больший расход греющего пара на 1 кг выпариваемой жидкости (вследствие снижения давления над раствором происходит увеличение теплоты испарения растворителя).

При выпаривании под повышенным давлением (выше атмосферного) вторичный пар может быть использован в качестве греющего агента для различных технологических нужд.

В случае, если в выпарной установке имеется один выпарной аппарат, такую установку называют однокорпусной. Если же в установке имеются два и более последовательно соединенных корпусов, то такую установку называют многокорпусной. В этом случае вторичный пар одного корпуса используют для нагревания в других выпарных аппаратах той же установки, что приводит к существенной экономии свежего греющего пара. Вторичный пар, отбираемый из выпарной установки для других нужд, называют экстра-паром. В многокорпусной выпарной установке свежий пар подают только в первый корпус. Из первого корпуса образовавшийся вторичный пар поступает во второй корпус этой же установки в качестве греющего, в свою очередь вторичный пар второго корпуса поступает в третий корпус в качестве греющего и т.д.

При больших производительностях (от нескольких кубических метров выпариваемого раствора в час и выше), что характерно для промышленности, выпаривание проводят по непрерывному принципу. В аппаратах непрерывного действия обычно создают условия для интенсивной циркуляции раствора, т.е. в таких аппаратах гидродинамическая структура потоков близка к модели идеального смешения. Поэтому концентрация раствора в таких аппаратах ближе к конечной, что приводит к ухудшению условий теплопередачи (так, с повышением концентрации раствора увеличивается его вязкость и, следовательно, снижается коэффициент теплоотдачи от стенки к раствору) [4].

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или мало летучих 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 элементом 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 производства

концентрированных растворов осуществляют при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора стопочными 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 выпаривании 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.

Применение 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 исполь-

зовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, несвязанных 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 сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

В химической промышленности применяются в основном непрерывно действующие выпарные установки. Лишь в производствах малого масштаба, а

иногда используют выпарные аппараты периодического действия. Концентрация

раствора в таком аппарате приближается к вырабатываемой 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 [5].

1.2 Анализ технологического процесса как объекта управления

Показателем эффективности процесса является концентрация упаренного раствора. Цель управления выпарной установки состоит в получении раствора заданной концентрации, а также в поддержании материального и теплового балансов.

Расход свежего раствора можно стабилизировать или изменять для достижения цели управления процессом выпаривания, так как этот процесс в большинстве случаев является основным на производствах.

Концентрация свежего раствора определяется предшествующими технологическими процессами; её изменения будут сильными возмущениями для процесса выпаривания. Расход паров растворителя определяется параметрами исходного раствора, а также режимными параметрами в аппарате: температурой давлением, концентрацией раствора, интенсивностью подвода тепла.

Если предположить, что цель управления достигнута, т.е. концентрация упаренного раствора на выходе из аппарата постоянна и соответствует заданной, то между температурой и давлением в аппарате будет соблюдаться определенная зависимость. Поэтому достаточно стабилизировать только один из этих параметров. В большинстве случаев это- давление в аппарате, которое можно регулировать изменением отбора пара из аппарата. Интенсивность подвода тепла к кипятильнику определяется параметрами теплоносителя: расходом, температурой, давлением и энтальпией.

Концентрация упаренного раствора зависит от расхода, концентрации и температуры исходного раствора, расхода и давления греющего пара, давления в выпарном аппарате. В соответствии с целью управления схемой автоматизации предусматривают регулирование концентрации упаренного раствора. Концентрацию можно измерить кондуктометрическим методом, по плотности раствора, по показателю преломления света или по величине температурной депрессии раствора, т.е. по разности температур кипения раствора и растворителя. Последний метод вследствие простоты и наличия однозначной зависимости между концентрацией и температурной депрессией при постоянном давлении применяют довольно часто.

Современная промышленность характеризуется наибольшим числом разнообразных производств, отличающихся условиями протекания технологических процессов и разнообразием физико-химических свойств перерабатываемых веществ, и выпускаемой продукции. Наряду с этим технологические процессы разных производств, представляют собой комбинацию сравнительно малого числа типовых процессов (нагревание, выпаривание, охлаждение и т.д.).
Процесс выпаривания наиболее широко применяется для увеличения концентрации разбавленных растворов выделения из них растворенных веществ путем кристаллизации, а иногда для выделения растворителя (при получении питьевой или технической воды выпарных опреснительных установках).
Но так как конструкция выпарных установок весьма разнообразна. И что бы внести хоть какую-то ясность в интересующий нас вопрос. В данной работе мы постараемся осветить основные понятия процесса выпаривания, приведем классификацию выпарных установок и рассмотрим особенности строения наиболее распространенных и использующихся выпарных установок.

1 Выпаривание и область его применения
Выпариванием называется процесс концентрации растворов малолетучих и твердых, нелетучих веществ. При помощи испарения, легко летучего растворителя, с отводом образовавшегося пара.
Применяют выпаривание с целью повышения концентрации разбавленного раствора и выделения растворенного вещества, кристаллизацией. Широко используется в консервном производстве томатного сока, сахарном, молочном и д.р. Обычно в промышленности достигается при помощи кипячения раствора [5].
Выпаривание проводится в выпарных установках. Процесс может быть как непрерывным, так и периодическим. Установки периодического действия используются в малых производствах. В крупных производствах применяются непрерывно действующие установки, у которых поверхность нагрева доходит от 6000 до 10000 м2. С такой поверхностью нагрева главным экономическим фактором, является расход греющей воды или пара. Выпаривание могут осуществлять как при атмосферном, избыточном давлении так и под вакуумом.
Вакуум при выпаривании позволяет значительно снижать температуру закипания раствора, что имеет особую важность при выпаривании пищевого раствора. Так как он особо чувствителен к высокой температуре. Вакуум во время выпаривания увеличивает движущую силу при помощи теплопередачи, благодаря чему есть возможность уменьшить площадь выпарного аппарата и тем самым снизить материалоемкость.
Выпаривание, проходящее под атмосферным давлением, подразумевает сброс в атмосферу вторичного пара. В тот момент как выпаривание под повышенным давлением, дает возможность вторичному пару быть использованным в качестве нагревающего агента.

2 Классификация выпарных установок
Классификацию выпарным установкам можно дать по следующим признакам (рис. 1).

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Рис. 1 Классификация выпарных установок по признакам
В зависимости от способа организации процесса, в промежуток времени подразделяются: периодические и непрерывные. Периодического действия установки применяются в малом производстве или когда получаемый продукт имеет высокую концентрацию.
В зависимости от организации при кипении выпариваемого раствора подразделяются: парообразования происходят в областях теплообмена, адиабатные испарения, парообразования происходят при непосредственном соприкосновении с поверхностью теплоносителя.
Во время парообразования в области теплообмена раствор закипает на поверхности, которая проводит передачу тепла, греющего агента.
При адиабатном испарении кипение раствора будет проходить вне области подвода тепла, а в специальной камере с понижением давления . Назначение такого рода аппаратов заключается в том, что могут выделяться не нужные отложения растворенного вещества на поверхности теплопередачи. Резко снижающие процент теплопередачи и уменьшающие производительность аппарата [4].
Аппараты с непосредственным контактом теплоносителя и раствора, обязательно должны отводить образующийся пар из теплоносителя. Использование газа в роли теплоносителя, в дальнейшем приведет к появлению парогазовой смеси. Разделить парогазовую смесь можно будет с помощью конденсации пара. При таком методе исключаются отложения, которые будут препятствовать теплообмену [5].
В зависимости от агрегатного состояния теплоносителя, подразделяются: газообразном, парообразном, жидком, твердом состоянии. Наибольшее распространение обогрев приобрел с помощью водяного пара и электричества.
В зависимости от типа циркуляции раствора установки различаются: с принудительной, естественной и без какой либо циркуляции раствора другими словами прямоточные.
При естественной циркуляции раствора может разделяться на: принудительную, свободную (неорганизованную), направленную (организованную).
Естественная осуществляется благодаря силе тяжести, разность плотностей раствора в разных точках установки.
Принудительная обеспечивается благодаря насосам, мешалкам, подаче газа или пара, вращению или вибрации самой установки или ее частей.
Свободная будет осуществляться во всем объеме установки, нет специальной организации движения раствора.
Принудительная будет организовываться специальными устройствами (циркуляционными трубами).
В установках без циркуляции выпаривание проводится одним проходом раствора. В тот момент как с циркуляцией возможно множество проходов, с увеличенной скоростью движения и улучшенным коэффициентом теплоотдачи, что приводит к уменьшению отложения накипи.
В зависимости от типа поверхности нагрева: поверхностные (змеевиковые, трубчатые, с рубашкой), контактные (непосредственный контакт раствора и нагревающего агента).
В зависимости от ориентации в пространстве греющей камеры: вертикальные, горизонтальные, наклонные.
В данном разделе были приведены основные признаки классификации выпарных установок. Также может быть подразделение исходя из: концентрации раствора, уровня заполнения раствором греющей камеры, производительности и т.д.

3 Конструкция выпарных установок
3.1 Выпарные установки с неорганизованной циркуляцией
Приступая к рассмотрению раздела конструктивных особенностей выпарных установок. Нами будут рассмотрены такие как: с неорганизованной циркуляцией, с естественно организованной циркуляцией, роторные и барботажные.
-755651162685Простую конструкцию имеет выпарная установка с паровой рубашкой и неорганизованной циркуляцией (рис. 2). Применяется в малых производствах с целью упаривания, растворов воды, которые обладают агрессивными свойствами и склонны к отложениям.
К достоинствам относится простота изготовления, доступная поверхность теплопередачи для чистки и защиты от отложений. Однако данному аппарату присущ малый коэффициент теплоотдачи, который происходит от стенок к раствору.
Рис. 2 Выпарной аппарат с паровой рубашкой
Низкий коэффициент теплоотдачи и теплопередачи требует большой поверхности теплопередачи, приводя к высоким капитальным затратам. Это в свою очередь привело к появлению трубчатых и змеевиковых выпарных аппаратов [2].
На рисунке 3,а показана установка со змеевиком, состоящая из 1 – корпуса, 2 – змеевика, 3 – брызгоуловителя

Читайте также: