2.2. Однокорпусні випарні установки

Рис. 2.1. Схема однокорпусного випарного апарата

1 – гріюча камера;

2 – сепаратор;

3 – кип’ятильні труби;

4 – циркуляційна труба.

Розглянемо принципову схему одиночного (однокорпусного) беззупинно діючого апарата з природною циркуляцією розчину на прикладі апарата з внутрішньою центральною циркуляційною трубою (рис.2.1).

Апарат складається з теплообмінного пристрою - нагрівальної (гріючої) камери 1 і сепаратора 2. Камера обігрівається звичайно водяною парою, що надходить в її міжтрубний простір. Конденсат відводять знизу камери.

Піднімаючись по трубах 3, розчин що випарюється нагрівається і кипить з утворенням вторинної пари. Відділення пари від рідини проходить в сепараторі 2. Звільнена від бризів і крапель вторинна пара видаляється з верхньої частини сепаратора. Частина рідини опускається по циркуляційній трубі 4 під нижні трубні ґрати нагріваючої камери. У наслідок різниці густини розчину в трубі 4 і парорідинної емульсії в трубах 3 рідина циркулює по замкнутому контуру. Упарений розчин видаляється через штуцер у днище апарата.

2.3. Багатокорпусні випарні установки

У сучасних випарних установках випарюються дуже великі кількості води.

На попередній лекції ми установили, що в однокорпусному апараті на випарювання 1 кг води потрібно більш 1 кг гріючої пари. Це призвело б до надзвичайно великих його витрат. Однак витрати пари на випарювання можна значно знизити, якщо проводити процес у багатокорпусній випарній установці. Принцип її дії зводиться до багаторазового використання тепла гріючої пари, що надходить у перший корпус установки, шляхом обігріву кожного наступного корпуса (крім першого) вторинною парою з попереднього корпуса.

Розглянемо схему багатокорпусної вакуум-випарної установки, що працює при прямотечійному русі гріючої пари і розчину (Рисунок 2.2.).

Рисунок 2.2. Багатокорпусна прямоточна вакуум-випарна установка

1-3 – корпуса установки;

4 – підігрівач вихідного розчину;

5 – конденсатор;

6 – пастка (бризгоуловлювач);

7 – вакуум-насос.

Установка складається з декількох (у даному випадку 3) корпусів. Вихідний розчин, попередньо нагрітий до температури кипіння, надходить у перший корпус, що обігрівається свіжою (первинною) парою. Вторинна пара з цього корпуса направляється вже як гріюча в другий корпус, де внаслідок зниженого тиску розчин кипить при більш низький температурі, ніж у першому.

В наслідок більш низького тиску в другому корпусі розчин, упарений у першому корпусі, переміщується самопливом у другий корпус і тут охолоджується до температури кипіння в цьому корпусі. За рахунок тепла, що виділяється при цьому, утвориться додатково деяка кількість вторинної пари. Таке явище, що відбувається у всіх корпусах установки, крім першого, називається самовипар розчину.

Аналогічно, упарений розчин із другого корпуса перетікає в третій корпус, що обігрівається вторинною парою з другого корпуса.

Попереднє нагрівання початкового розчину до температури кипіння в першому корпусі провадиться в окремому підігрівачу 4. Це дозволяє уникнути збільшення поверхні нагрівання у першому корпусі.

Вторинна пара з останнього корпуса потрапляє в барометричний конденсатор 5, у якому при конденсації пари створюється необхідне розрідження. Повітря і гази, що не сконденсуються і попадають в установку з парою й охолодною водою, а також через нещільності трубопроводів, і різко погіршують теплопередачу, відсмоктуються через пастку - бризкоуловлювач 6 вакуум-насосом 7.

За допомогою вакуум-насоса підтримується також стійкий вакуум, тому що залишковий тиск у конденсаторі може змінюватися з коливанням температури води, яка надходить у конденсатор.

Необхідною умовою передачі тепла в кожнім корпусі повинна бути наявність деякої корисної різниці температур, яка обумовлена різницею температур гріючої пари і киплячого розчину. Разом з тим, тиск вторинної пари в кожному попередньому корпусі повинний бути більше її тиску в наступному. Ці різниці тисків створюються при надлишковому тиску в першому корпусі, чи вакуумі в останньому корпусі, чи ж при тому та іншому одночасно.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 11

1. Розрахунок тепловіддачі при конденсації на основі теорії подібності.

2. Теплопровідність одношарової циліндричної стінки.

3. Кінетика процесу сушіння.

4. Конструкції випарних апаратів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 12

1. Диференційні рівняння і основні критерії конвективного теплообміну.

2. Теплообмін при кипінні. Кризи кипіння.

3. Сушіння. Основні параметри « 1-х » діаграми.

4. Конструкції теплообмінників.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 13

1. Теплопередача через циліндричну стінку (граничні умови 1-го роду).

2. Теплопередача при вимушеному поперечному обтіканні труби і пучка труб.

3. Сушіння. Основні методи. Форми зв’язку вологи з матеріалом.

4. Конструкції випарних апаратів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 14

1. Теплопередача через циліндричну стінку (граничні умови ІІІ-го роду).

2. Проектний і перевірочний розрахунки теплообмінників.

3. Випарювання. Температурні втрати.

4. Класифікація випарних апаратів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 15

1. Теплопередача при природній конвекції в необмеженому просторі.

2. Закон Фур'є.

3. БВУ. Матеріальний та тепловий баланси.

4. Класифікація теплообмінників. Конструкції теплообмінних апаратів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 16

1. Диференційні рівняння енергії.

2. Основи обробки та узагальнення експериментальних результатів. Визначальна температура і визначальний розмір.

3. Холодильні процеси. Теоретичні основи процесів штучного охолодження.

4. Тривалість процесу сушіння.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 17

1. Умови однозначності для процесів теплопровідності.

2. Теплопередача через плоску стінку (одно- і багатошарову).

3. БВУ. Загальна корисна різниця температур.

4. Схеми сушіння.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 18

1. Диференційні рівняння руху.

2. Розрахунок теплопередачі при конденсації на основі теорії подібності.

3. Статика сушіння. Тепловий баланс сушарок.

4. Класифікація основних конструкцій випарних апаратів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 19

1. Диференційні рівняння і основні критерії конвективного теплообміну.

2. Основні закони теплового випромінювання.

3. Рівновага при сушінні.

4. Класифікація теплообмінників.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 20

1. Теплопередача при зміні агрегатного стану.

2. Закон Фур'є.

3. Охолодження до низьких температур.

4. Області переважного використання випарних апаратів різних типів.

Затверджено на засіданні кафедри Біотехніки та інженерії.

Протокол №13 від 13.06.2012 р..

Зав. кафедрою Екзаменатор проф., д.т.н.________________ Карачун В.В. доц., к.т.н._____________ Буртна І.А.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"

Спеціальність 7.05050314 Семестр V

Навчальний предмет: Процеси, апарати та машини галузі –1. Теоретичні основи процесів переносу. Теплові процеси.

Екзаменаційний білет № 21