Циркуляционная труба в выпарном аппарате

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Филиалы Каталог Алфавит Серийное Видео — Фото Контакты Блог

Вакуум — выпарная установка представляет собой герметичную цилиндрическую емкость из нержавеющей пищевой стали, оснащенную перемешивающим устройством с приводом, тепловой рубашкой с теплоносителем.

Филиал «Агромаш» специализируется на производстве пищевого оборудования и технологического оборудования для различных отраслей промышленности. Серийно производим:емкости из нержавеющей стали, диссольверы, варочные котлы, вакумные емкости, вакуумные реакторы, установки смешения, вакуумные миксеры — гомогенизаторы, пищевые насосы, гомогенизаторы и т. д.

В результате очистки получается очищенная деминерализованная вода, которую можно снова использовать (или сливать в канализацию) и концентрированый отход. Вода, очищенная с помощью вакуумно-выпарной установки обладает низкой удельной электропроводимостью и является высокоочищенной (сравнима с дистиллированной водой).

• Важной особенностью вакуумной выпарной установки для очистка сточных вод является eё способность: — очищать одновременно различные стоки, — очищать стоки даже с высокой концентрациeй загрязняющих веществ (что довольно проблематично при многих других методах очистки),
• — очищать стоки, содержащие агрессивные жидкости.

Вакуум — выпарная установка представляет собой герметичную цилиндрическую емкость из нержавеющей пищевой стали, оснащенную перемешивающим устройством с приводом, тепловой рубашкой с теплоносителем. Разряжение в вакуум выпарной установке создается при помощи вакуум-насоса.

На пульте управления находятся пускатели перемешивающего устройства, вакуум-насоса, терморегулятор с индикацией значения температуры продукта, пускатели ТЭНов (при электроподогреве). Разряжение в вакуум выпарной установке контролируется при помощи вакуометра.

Предусмотрена возможность регулирования давления в аппарате.

Серийно производим вакуум-выпарные установки для стоков (аналоги импортных)

Спецификация на оборудование
№	Наименование единицы	Объем (геом)	кол-во
1	Вакуум-выпарная установка Характеристики Объем, л: геометрический………………… 2000 рабочий, не более ……………..1000 Рабочее давление пара в, МПа…нет- электрообогрев (или обогрев паром на выбор) Рабочее разрежение в корпусе аппарата, Атм………………… до 0,1 Конструкция: Емкость вакуумная трехслойная, с термоизоляцией, с рубашкой под глицерин (ТЭНовый обогрев 60 кВт 4х15 кВт- ступенчатый нагрев). Высотемпературный до 130грС циркуляционный насос для теплоносителя, для предотвращения зонального перегрева продукта. В крышке люк, два смотровых окна, 2 моющие головки, воронка для внесения ингредиентов, Днище и крышка- торосферические. Материал, контактирующий с продуктом пищевая нержавеющая сталь 08Х18Н10Т (AISI304) или 12Х18Н10Т (AISI321) Перемешивающее устройство рамного типа, с фторопластовыми скребками, мотор-редуктор 4 кВт, с донным опорным узлом, обороты регулируемые 0 — 28 об/мин.Управление и контроль: Пульт управления, 2-х канальный измеритель-регулятор, пускатель перемешивающего устройства, с реверсом, частотный преобразователь для регулирования оборотов мешалки, электромагнитный клапан на впуск пара, предохранительный и аварийный клапаны, электроконтактный мановакууметр, Датчики ТСП в продукт. Догревающий теплообменник на  рециркуляции продукта с обогревом от общей рубашки- циркуляционным насосом. Тарелка-рассекатель для увеличения площади поверхности испарения, на вакуумной магистрали будет холодильник-дефлегматор	500л 1000л 2000л 3000л 5000л 10 000л 15 000л 20 000л 25 000л 30 000л	1	.
1.1	Полировка- если нужна внутренней поверхности аппарата, внутренних сварных швов до «невидимого» состояния и перемешивающего устройства	500л 1000л 2000л 3000л 5000л 10 000л 15 000л 20 000л 25 000л 30 000л	1
1.2	Холодильник-дефлегматор в виде кожухотрубчатого теплообменника для быстрого охлаждения и конденсирования паров перед вакуумной ловушкой	500л 1000л 2000л 3000л 5000л 10 000л 15 000л 20 000л 25 000л 30 000л	1	.
1.3	Вакуумная ловушка- если нужна, для сбора конденсата при интенсивном парообразовании, включает в себя вертикальный двухслойный сборник-уловитель 1000л- с рубашкой охлаждения и лабиринтными перемычками и вакуумным рессивером 350л для откачки-сбора собранного конденсата	500л 1000л 2000л 3000л 5000л 10 000л 15 000л 20 000л 25 000л 30 000л	1	.
1.4	Вакуумный насос ВВН-1-6	65 300р.	1
1.5	Продуктовый насос- винтовой насос ОНВ	ОНВ-6М ОНВ-12 ОНВ-20	1
1.6	Обвязка на рециркуляцию и выгрузку продукта насосом	500л 1000л 2000л 3000л 5000л 10 000л 15 000л 20 000л 25 000л 30 000л	1

Рекомендуем:

Пищевой насос

Гомогенизатор

Варочный котел

Сироповарочеый котел

Вакуумный реактор

Вакуумно-выпарная установка

Вакуумная емкость

Диссольвер

Автоклав

Биореактор

Ферментатор

Емкости из н/стали

Вакуумный куттер

Ванна пастеризации

Ванна твороженная

Ванна сыродельная

Выпарной аппарта с центральной циркуляционной трубой

Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой (рис. 13-3) является одной из наиболее старых, но широко распространенных конструкций.

Рис. 13-3. Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой:

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

Греющая камера состоит из ряда вертикальных кипятильных труб 2, обогреваемых снаружи паром. По оси греющей камеры расположена циркуляционная труба 3 значительно большего диаметра, чем кипятильные трубы.

Хотя в таком аппарате циркуляционная труба обогревается снаружи паром, раствор нагревается в ней значительно меньше, чем в кипятильных трубах.

Это объясняется тем, что поверхность трубы пропорциональна ее диаметру, а объем жидкости в ней пропорционален квадрату диаметра; таким образом, в циркуляционной трубе объем жидкости на единицу поверхности трубы значительно больше, чем в кипятильных трубах.

В аппаратах большой производительности вместо одной циркуляционной трубы устанавливают несколько труб меньшего диаметра.

Аппарат с центральной циркуляционной трубой отличается простотой конструкции и легкодоступен для ремонта и очистки. В то же время наличие обогреваемой циркуляционной трубы снижает интенсивность циркуляции.

Выпарной аппарат с выносной циркуляциоонной трубой

Аппараты с вынесенной циркуляционной трубой (рис. 1.7, б), наряду с достоинствами предыдущего типа аппаратов имеют меньшие габариты и дают возможность увеличения скорости циркуляции

ВА с выносной греющей камерой

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

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

Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам, нагревается и по мере подъема вскипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз. Вторичный пар, пройдя сепаратор и брызгоуловитель, освобождается от капель, а раствор возвращается по циркуляционной трубе в греющую камеру.

Высота трубок в таких аппаратах составляет 5 … 7 м. Сечение циркуляционной трубы равно или больше площади поперечного сечения всех кипятильных трубок. В результате значительной скорости циркуляционного раствора повышается коэффициент теплоотдачи и уменьшается опасность отложения пристенных осадков.

Плёночный выпарной аппарат

пленочных аппаратах раствор движется вдоль поверхности теплообмена в виде тонкой пленки.

Пленочные аппараты с вертикальными трубами (рис. 13-8) состоят из пучка кипятильных труб, обогреваемых снаружи паром и присоединенных вверху к сепаратору. Жидкость подается снизу, причем уровень ее поддерживается на 1/4 – 1/5 высоты труб.

Остальная часть высоты труб заполнена парожидкостной смесью, расслаивающейся на пленку жидкости (около стенок) и пар (в центре).

Трением о струю пара жидкая пленка увлекается вверх; поэтому такие аппараты часто называют аппаратами с поднимающейся пленкой.

Рис. 13-8. Пленочный выпарной аппарат:

1 – кипятильник; 2 – сепаратор.

Трехкорпусная выпарная установка

Рис. 13-11. Схема трехкорпусной выпарной установки с прямоточным питанием

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.

При схеме с противоточным питанием (рис. 13-12) 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.

Рис. 13-12. Схема трехкорпусной выпарной установки с противоточным питанием.

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.

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).

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 (рис. 13-13) слабый раствор подается одновременно во все корпуса, а упаренный раствор отбирается из всех корпусов.

• Массообменные процессы широко используются в промышленности:
• для разделения жидких и газовых гомогенных смесей,
• для их концентрирования,
• для защиты окружающей природной среды (прежде всего для очистки сточных вод и отходящих газов).
• Классификация и общая характеристика. Наибольшее распространение получили следующие массообменные процессы:
• . Абсорбция
• . Перегонка и ректификация
• . Экстракция (жидкостная)
• . Адсорбция
• . Ионный обмен
• . Сушка
• . Растворение и экстрагирование из твердых тел
• . Кристаллизация
• . Мембранные процессы
• Во всех перечисленных выше процессах общим является переход вещества (или веществ) из одной фазы в другую.

Количество вещества, переходящего из фазы, где его содержание вы­ше равновесного, в фазу, где содержание этого вещества ниже равновесно­го, пропорционально степени отклонения от равновесия: разности концен­траций — рабочей концентрации вещества в одной из фаз и равновесной концентрации в ней этого вещества, которая называется движущей силойпроцесса, а также пропорционально площади соприкосновения фаз и про­должительностипроцесса массообмена: М = K Δ Fτ , (6.21) Где М — Количество вещества, перешедшего из одной фазы в другую, кг; К — Коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом мас­сопередачи; Δ — движущая силапроцесса массопередачи; F — Поверхность соприкосновения (контакта) фаз, м2; τ — продолжительность процесса мас­сопередачи, с. Размерность коэффициента массопередачи зависит от размерности движущей силыпроцесса, которая выражается в виде разностей объемных Концентраций (Δ = φр – φ, кг/м3), в виде разности молярных долей (Δ = ХР – Х, долей моля), в виде разности парциальных давлений (Δ = РР – Р, Па), в виде разности относительных массовых долей (Δ = УР -У, кг/кг) и Т. д. В указанных выражениях движущей силы процесса индекс р означает, что данная величина имеет отношение к равновесному состоянию.

Уравнение массотдачи.

Согласно всем имеющимся теоретическим и экспериментальным данным, количество массы компонента, которым обмениваются поверхность и поток среды-носителя, пропорционально абсолютному значению разности концентраций компонента на поверхности и в потоке:

j = b (сгр – с0), (5.2.4.1)

Размерность коэффициента b зависит от размерности, в которой выражаются концентрации растворенного компонента на границе (сгр) и в потоке-носителе (с0). Для объемных концентраций компонента (кг/м3) и его массового потока [j] = кг/(м2 × с) размерность b равна [b] = м/с.

Физический смысл b соответствует массе компонента (кг), проходящей через 1 м2 массообменной поверхности за одну секунду при разности концентраций компонента на поверхности и в потоке вещества-носителя, равной 1 кг/м3.

При других способах выражения концентраций переносимого компонента размерность коэффициента массоотдачи будет иной (см. ниже).

Молекулярная диффузия осуществляется за счет собственного теплового движения молекул (броуновского движения). Основная особенность процесса молекулярной диффузии — взаимная неподвижность фаз (в данном случае растительного материала и экстрагента). Протекая в неподвижных фазах, молекулярная диффузия является медленным процессом.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Аппараты с выносными циркуляционными трубами

Введение

Выпаривание – это процесс повышения концентрации растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.

Выпаривание применяют для повышения концентрации растворов нелетучих веществ, выделения из растворов чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т.е. нелетучих веществ в твердом виде.

В качестве примера выпаривания с выделением чистого растворителя из раствора можно привести опреснение морской воды, когда образующийся водяной пар конденсируют и полученную воду используют для различных целей.

Для нагревания выпариваемых растворов до кипения используют топочные газы, электрообогрев и высокотемпературные теплоносители, но наибольшее применение находит водяной пар, характеризующийся высокой удельной теплотой конденсации и высоким коэффициентом теплоотдачи.

Процесс выпаривания проводится в выпарных аппаратах. По принципу работы выпарные аппараты разделяются на периодические и непрерывно действующие.

Периодическое выпаривание применяется при малой производительности установки или для получения высоких концентраций. При этом подаваемый в аппарат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сливается и аппарат загружается новой порцией исходного раствора.

• В установках непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается в аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.
• В химической промышленности в основном применяют непрерывно действующие выпарные установки с высокой производительностью за счет большой поверхности нагрева (до 2500 м2 в единичном аппарате).
• Наибольшее применение в химической технологии нашли выпарные аппараты поверхностного типа, особенно вертикальные трубчатые выпарные аппараты с паровым обогревом непрерывного действия.
• В зависимости от режима движения кипящей жидкости в выпарных аппаратах их разделяют на аппараты со свободной, естественной и принудительной циркуляцией, пленочные выпарные аппараты, к которым относятся и аппараты роторного типа.

В данном проекте используется аппарат с естественной циркуляцией, с вынесенной греющей камерой и трубой вскипания.

В этом аппарате циркуляция раствора осуществляется за счет различия плотностей в отдельных точках аппарата. Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубам, нагревается и по мере подъема вскипает.

Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз.

Высота парового пространства должна обеспечивать сепарацию из пара капелек жидкости, выбрасываемых из кипятильных труб.

Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, освобождается от капель, а раствор возвращается по циркуляционной трубе в греющую камеру.

В таких аппаратах облегчается очистка поверхности от отложений, т.к. доступ к трубам легко осуществляется при открытой верхней крышке греющей камеры.

Поскольку циркуляционная труба не обогревается, создаются условия для интенсивной циркуляции раствора. При этом плотность раствора в выносной циркуляционной трубе больше, чем в циркуляционных трубах, размещенных в греющих камерах, что обеспечивает сравнительно высокую скорость циркуляции раствора и препятствует образованию отложений на поверхности нагрева.

Аналитический обзор.

Устройство выпарных аппаратов.

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

1. Различают выпарные аппараты с неорганизованной или свободной, направленной естественной и принудительной циркуляцией.
2. Выпарные аппараты делят также на аппараты прямоточные, в которых выпаривание раствора происходит за один его проход через аппарат без циркуляции раствора и аппараты, работающие с многократной циркуляцией раствора.
3. В зависимости от организации процесса различают периодически и непрерывно действующие аппараты.
4. Ниже подробно рассмотрены лишь наиболее распространённые, главным образом типовые конструкции аппаратов.
5. Вертикальные аппараты с направленной естественной циркуляцией.

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

Основным достоинством таких аппаратов является улучшение теплоотдачи к раствору при его многократно организованной циркуляции в замкнутом контуре, уменьшающей скорость отложения накипи на поверхности труб.

Кроме того большинство этих аппаратов компактны, занимают небольшую производственную площадь, удобны для осмотра и ремонта. Как будет показано ниже, развитие конструкции таких аппаратов происходит в направлении усиления естественной циркуляции.

Последнее возможно путём увеличения разности весов столбов жидкости в опускной трубе и парожидкостной смеси в подъёмной части контура. Это достигается посредствам:

• · увеличения высоты кипятильных (подъёмных) труб и повышения интенсивности парообразования в них с целью уменьшения плотности парожидкостной смеси, образующейся из кипящего раствора;
• · улучшения естественного охлаждения циркуляционной трубы для того, чтобы опускающаяся в ней жидкость имела, возможно, большую плотность;
• · поддержания в опускной трубе определённого уровня жидкости, необходимого для уравновешения столба парожидкостной смеси в подъёмных трубах при заданной скорости её движения.
• Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой.

В нижней части вертикального корпуса / Приложение 1, рис.1 / находится нагревательная камера 2, состоящая из двух трубных решёток, в которых закреплены, чаще всего развальцованы, кипятильные трубы 3 (длиной 2-4 м) и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубное пространство нагревательной камеры подаётся греющий пар.

Раствор поступает в аппарат над верхней трубной решеткой и опускается по циркуляционной трубе вниз, затем поднимается по кипятильным трубам и на некотором расстоянии от их нижнего края вскипает.

Поэтому на большей части длины труб происходит движение вверх паро-жидкостной смеси, содержание пара в которой возрастает по мере её движения.

Вторичный пар поступает в сепарационное (паровое) пространство 5, где с помощью брызгоуловителя 6, изменяющего направление движения парового потока, от пара под действием инерционных сил отделяется унесённая им влага, после этого вторичный пар удаляется через штуцер сверху аппарата.

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

Как отмечалось, циркуляция раствора в аппарате происходит вследствие разности плотностей раствора в циркуляционной трубе и паро-жидкостной смеси в кипятильных трубах.

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

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

Аппараты с выносными циркуляционными трубами

Как отмечалось, естественная циркуляция раствора может быть усилена, если раствор, на опускном участке циркуляционного контура будет охлаждаться. Этим увеличивается скорость естественной циркуляции в выпарных аппаратах с выносными циркуляционными трубами / Приложение 1, рис 2 /.

При расположении циркуляционных труб вне корпуса аппарата диаметр нагревательной камеры 1 может быть уменьшен по сравнению с камерой аппарата / Приложение 1, рис.1 /, а циркуляционные трубы 2 компактно размещены вокруг нагревательной камеры. На рис.

2, показан аппарат с одной циркуляционной трубой, причём центробежный брызгоуловитель 3 для осушки вторичного пара также вынесен за пределы сепарационного (парового) пространства 4 аппарата.

1. Конструкции таких аппаратов несколько более сложны, но вних достигается более интенсивная теплопередача и уменьшается расход металла на 1 м2 поверхности нагрева по сравнению с аппаратами с подвесной нагревательной камерой или центральной циркуляционной трубой.
2. Аппараты с выносной нагревательной камерой.
3. При размещении нагревательной камеры вне корпуса аппарата имеется возможность повысить интенсивность выпаривания не только за счёт увеличения разности плотностей жидкости и паро-жидкостной смеси в циркуляционном контуре, но и за счет увеличения длины кипятильных труб.

Аппарат с выносной нагревательной камерой / Приложение 1, рис.3 /, имеет кипятильные трубы, длина которых часто достигает 7 м. Он работает при более интенсивной естественной циркуляции, обусловленной тем, что циркуляционная труба не обогревается, а подъёмный и опускной участки циркуляционного контура имеют значительную высоту.

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

Исходный раствор поступает под нижнюю трубную решетку нагревательной камеры и, поднимаясь по кипятильным трубам, выпаривается. Иногда подачу раствора производят так, как указано на рисунке, в циркуляционную трубу. Вторичный пар отделяется от жидкости в сепараторе 2.

Жидкость опускается по необогреваемой циркуляционной трубе 3, смешивается с исходным раствором, и цикл циркуляции повторяется снова. Вторичный пар, пройдя брызгоуловитель 4, удаляется сверху сепаратора.

Упаренный раствор отбирается через боковой штуцер в коническом днище сепаратора.

Скорость циркуляции в аппаратах с выносной нагревательной камерой может достигать 1.5 м/с, что позволяет выпаривать в них концентрированные и кристаллизующиеся растворы, не опасаясь слишком быстрого загрязнения поверхности теплообмена. Благодаря универсальности, удобству эксплуатации и хорошей теплопередачи аппараты такого типа получили широкое распространение.

В некоторых конструкциях аппаратов с выносной нагревательной камерой циркуляционная труба отсутствует. Такие аппараты аналогичны аппарату, приведенному на рис. 3, у которого удалена циркуляционная труба.

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

Аппараты с вынесенной зоной кипения.

При скоростях 0.25-1.5 м/с с которыми движется раствор в аппаратах с естественной циркуляцией, описанных ранее, не удаётся предотвратить отложения твердых осадков на поверхности теплообмена. Поэтому требуется периодическая остановка аппарата для очистки, что связано со снижением их производительности и увеличением стоимости эксплуатации.

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

В аппарате с вынесенной зоной кипения / Приложение 1, рис.4 /, выпариваемый раствор поступает снизу в нагревательную камеру 1 и, поднимаясь по трубам (длиной 4-7 м) вверх, вследствие гидростатического давления не закипает в них.

По выходе из кипятильных труб раствор поступает в расширяющуюся кверху трубу вскипания 2, установленную над нагревательной камерой в нижней части сепаратора 3.

Вследствие понижения давления в этой трубе раствор вскипает и, таким образом, парообразование происходит за пределами нагрева.

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

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

Ввиду значительного перепада температур (до 30 °С) между греющим паром и раствором и малой потери напора в зоне кипения скорость циркуляции в этих аппаратах достигает 1.8-2 м/с.

Увеличение скорости приводит к увеличению производительности и интенсификации теплообмена. Коэффициенты теплопередачи в таких аппаратах достигают 3000 вт/(м2 К).

• Аппараты с вынесенной зоной кипения могут эффективно применяться для выпаривания кристаллизующихся растворов умеренной вязкости.
• Области применения выпарных аппаратов.
• Конструкция выпарного аппарата должна удовлетворять ряду общих требований, к числу которых относятся: высокая производительность и интенсивность теплопередачи при возможно меньших объёме аппарата и расходе металла на его изготовление, простота устройства, надёжность в эксплуатации, легкость очистки поверхности теплообмена, удобство осмотра, ремонта и замены отдельных частей.
• Вместе с тем выбор конструкции и материала выпарного аппарата определяется в каждом конкретном случае физико-химическими свойствами выпариваемого раствора (вязкость, температурная депрессия, кристаллизуемость, термическая стойкость, химическая агрессивность и др.)

Как указывалось, высокие коэффициенты теплопередачи и большие производительности достигаются путём увеличения скорости циркуляции раствора. Однако одновременно возрастает расход энергии на выпаривание и уменьшается полезная разность температур, т. к.

при постоянной температуре греющего пара с возрастанием гидравлического сопротивления увеличивается температура кипения раствора.

Противоречивое влияние этих факторов должно учитываться при технико-экономическом сравнении аппаратов и выборе оптимальной конструкции.

Ниже приводятся области преимущественного использования выпарных аппаратов различных типов.

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

Выпаривание некристаллизующихся растворов большой вязкости, достигающей порядка 0.1 Па с, производят в аппаратах с принудительной циркуляцией, реже – в прямоточных аппаратах с падающей плёнкой или в роторных прямоточных аппаратах.

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

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

Для сильно пенящихся растворов рекомендуется применять аппараты с поднимающейся пленкой.

выпарной аппарат

Изобретение относится к выпарной технике и может быть использовано в глиноземном производстве для упаривания алюминатного (маточного) раствора. Цель изобретения — упрощение аппарата и повышение его эксплуатационных возможностей.

Аппарат содержит вертикальную греющую камеру, сепаратор и растворную камеру, установленные соосно, а также циркуляционный насос с циркуляционной трубой, соединяющей растворную камеру с сепаратором. Кроме того, сепаратор соединен с растворной камерой паровой трубой.

Аппарат также снабжен патрубками подвода и отвода раствора, пара и отвода конденсата. Патрубок отвода раствора установлен в растворной камере ниже конца паровой трубы, а распределительное устройство установлено в сепараторе.

Изобретение позволяет упростить конструкцию аппарата и повысить его эксплуатационные возможности. 1 ил.

Выпарной аппарат, содержащий вертикальную греющую камеру, соосно расположенные растворную камеру и сепаратор, насос с циркуляционной трубой, распределительное устройство раствора, а также патрубки подвода и отвода раствора и пара, отвода конденсата, отличающийся тем, что растворная камера соединена с сепаратором паровой и циркуляционной трубами, при этом патрубок отвода раствора установлен в растворной камере ниже конца паровой трубы, а распределительное устройство установлено в сепараторе.

Изобретение относится к выпарной технике и может быть использовано в глиноземном производстве для упаривания алюминатного раствора.

Известен выпарной аппарат (Е.И.Таубман. Выпаривание, М.: Химия, 1982, стр.150, рис.66), с горизонтально расположенным пучком греющих труб, завальцованных в решетки, содержащий растворную камеру, сепаратор, распределитель раствора над греющими трубами, наружные паровую и конденсатные камеры, состыкованные с трубными решетками и патрубки для пара, раствора и конденсата.

Недостатком аппарата является горизонтальное расположение греющих труб, в результате чего аппарат занимает большую производственную площадь. Кроме того, большое межтрубное сечение аппарата, через которое движется раствор без циркуляции, не позволяет иметь достаточно высокую скорость последнего, что не позволяет эффективно упаривать осадкообразующий раствор.

Известен вертикальный выпарной аппарат (а.с.

СССР №970755), лишенный указанных недостатков, содержащий греющую камеру, верхнюю растворную камеру с распределителем раствора, сепаратор, расположенный под греющей камерой соосно ей, имеющий жалюзийное устройство для очистки вторичного пара и паросборник, нижнюю растворную камеру, циркуляционный насос с циркуляционной трубой, соединяющей верхнюю и нижнюю растворные камеры, а также патрубки для пара, раствора и конденсата.

Недостатком аппарата является то, что в нем сепаратор соосно совмещен с нижней растворной камерой, находясь между ней и греющей камерой.

Это делает расстояние между верхней и нижней растворными камерами максимально большим, что делает максимально длинной (высокой) циркуляционную трубу, а это ведет к увеличению напора циркуляционного насоса.

Кроме того, близкое расположение сепаратора с нижней растворной камерой затрудняет работу первого по отделению пара от раствора, что ведет к усложнению конструкции сепаратора, вызывая необходимость установки в нем жалюзийного брызгоулавливателя. Все это усложняет конструкцию аппарата и его эксплуатацию.

Задача изобретения — устранение указанных недостатков. Техническим результатом является более простая и надежная конструкция аппарата с циркуляционным насосом меньшего напора, чем у аппарата-прототипа при одинаковых геометрических размерах или даже меньших.

Технический результат достигается тем, что сепаратор расположен отдельно от нижней растворной камеры (над греющей камерой) и они соединяются между собой паровой трубой. Кроме того, для исключения залива нижнего конца паровой трубы раствором патрубок отвода раствора из растворной камеры установлен ниже конца паровой трубы.

При этом распределительное устройство для раствора, как и в аппарате-прототипе, устанавливается над греющими трубами, но уже в сепараторе, а не в верхней растворной камере, которой в данном аппарате нет. Сепаратор соосно совмещен, если можно так сказать, с верхней растворной камерой (нижняя его часть играет ее роль), а не с нижней, как в прототипе.

При этом сепаратор соединен с растворной камерой не только паровой, но также и циркуляционной трубой.

На чертеже дан общий вид предлагаемого выпарного аппарата.

Аппарат состоит из греющей камеры 1 с трубами, завальцованными в трубные решетки, растворной камеры 2, сепаратора 3, паровой трубы 4, соединяющей верхнюю часть камеры 2 и сепаратор 3, насоса 5 с циркуляционной трубой 6, соединяющей нижнюю часть камеры 2 с сепаратором 3, распределительного устройства 7 и патрубков для пара, раствора и конденсата. При этом патрубки 8, 9 служат для подвода исходного и отвода упаренного раствора соответственно.

Аппарат работает следующим образом. Исходящий раствор подается через патрубок 8 и циркуляционную трубу 6 в сепаратор 3 на распределительное устройство 7, представляющее собой один или два дырчатых листа. Из устройства 7 раствор выходит в виде тонких струй и образует на греющих трубах камеры 1 ниспадающую тонкую пленку раствора.

Раствор при движении вниз из сепаратора 3 в растворную камеру 2 нагревается паром, поступающим в межтрубную часть камеры 1, и вскипает. При этом коэффициент теплопередачи значительно выше, чем при движении раствора, например, по всему сечению греющих труб.

Из камеры 2 упаренный раствор выводится через патрубок 9, а большая часть раствора засасывается в трубу 6 насосом 5 и вновь поступает в сепаратор 3, смешиваясь с исходным раствором.

Циркуляция раствора, а значит, увеличение его количества в циркуляционном контуре: труба 6 — сепаратор 3 — греющая камера 1 — растворная камера 2, позволяет иметь достаточную плотность орошения в греющих трубах камеры 1, не позволяющую им интенсивно зарастать осадком.

Вторичный (соковый) пар из камеры 2 по трубе 4 поступает в сепаратор 3. При этом вместе с паром увлекается часть (брызги) раствора, т.к.

объем камеры 2 невелик и в ней не может быть эффективного отделения пара от раствора, да это и не нужно. Эффективное отделение пара от раствора происходит в сепараторе 3, имеющем достаточный для этого объем.

Из сепаратора 3 пар удаляется по соответствующему патрубку, а брызги раствора попадают на распределительное устройство 7.

Отделение растворной камеры 2 и сепаратора 3 друг от друга позволяет в данном аппарате более эффективно производить сепарацию пара от раствора, чем в аппарате-прототипе.

Кроме того, уменьшается высота циркуляционной трубы 6, что позволяет иметь насос 5 с меньшим напором, значит, меньшей мощности и меньшим износом рабочего колеса.

Все это повышает надежность работы предлагаемого выпарного аппарата.