5.7 Устройство и работа выпарного аппарата

Рассмотрим конструкцию непрерывно действующего выпарного аппарата на примере аппарата с естественной циркуляцией раствора и внутренней центральной циркуляционной трубой (рисунок 5.18).

А ппарат содержит сепарационную камеру 1 и кипятильную камеру 2. В кипятильной камере 2 имеются кипятильные трубы 3 и центральная циркуляционная труба 4, закрепленные в трубных решетках 7. Для удаления упаренного раствора имеется коническое или сферическое днище 5. В сепарационной камере 1 имеется каплеотбойник или брызгоуловитель 6.

Рисунок 5.18 - Схема однокорпусной выпарной установки

В межтрубное пространство камеры 2 подается греющий пар и выводится конденсат. По трубкам камеры 2 циркулирует раствор, причем скорость циркуляции определяется плотностью продуктов в центральной циркуляционной трубе 4 и кипятильных трубах 3. Парожидкостная эмульсия, образовавшаяся в трубах, разделяется в сепарационной камере 1. Унесенные вторичным паром капельки раствора отделяются от брызгоуловителя 6 и под действием силы тяжести стекают вниз. Освобожденный таким образом от капелек раствора вторичный пар выводится через верхний штуцер. Более концентрированный раствор выводится через коническое днище.

Обозначим

- массовый расход исходного раствора, кг/ч,

- начальная концентрация растворенного вещества в растворе,

- температура исходного раствора ,

- массовый расход упаренного раствора, кг/ч,

- концентрация растворенного вещества в упаренном растворе,

- температура упаренного раствора , ,

- массовый расход греющего пара, кг/ч,

- удельная энтальпия греющего пара, кДж/кг,

- массовый расход вторичного пара, кг/ч,

- удельная энтальпия вторичного пара, кДж/кг,

- температура конденсата, .

5.8 Материальный и тепловой балансы

Материальный баланс процесса выпаривания по внешним потокам выражается уравнением:

. (5.42)

По уравнению (5.42) определяют производительность аппарата:

По растворенному веществу

. (5.43)

По выпариваемой воде

(5.44)

Тепловой баланс выражается следующим уравнением

. (5.45)

Приход:

1. с греющим паром ;

2. с исходным раствором .

Расход:

1. с упаренным раствором ;

2. со вторичным паром ;

3. с конденсатом ;

4. потери тепла в окружающую среду ;

5. тепло концентр.

- тепловой эффект концентрирования раствора. Он равен разности интегральных теплот растворения исходного и концентрированного растворов, взятой с обратным знаком.

, (5.46)

где - удельная теплоемкость исходного, упаренного растворов и конденсата.

Запишем частное уравнение теплового баланса по раствору в предположении, что исходный раствор нагрет до .

; (5.47)

; (5.48)

, (5.49)

где - тепло греющего пара;

- тепло, необходимое для нагрева сырья от до ;

- тепло, необходимое для испарения летучего растворителя;

= 4-5% от ;

.

, кг/ч. (5.50)

Если на выпаривание подается водный раствор, то .

При .

Для получения 1 кг вторичного пара требуется 1 кг греющего пара. В действительности с учетом потерь тепла .