3. Образование повышенного или пониженного давления в результате нарушения процесса конденсации паров.

Нарушение процесса конденсации паров может быть вызвано изменением материального и теплового балансов, так как в его основе лежат процессы тепломассообмена.

Этот случай режима работы аппаратов имеет свои специфические особенности.

Процесс конденсации широко распространен в технологии многих производств. Например, когда необходимо осуществить разделение растворов путем перегонки или ректификации, концентрирования или упаривания, глубокого охлаждения или вымораживания и т.п.

Во всех этих случаях процессы испарения жидкостей сочетаются с конденсацией паров, которую осуществляют путем охлаждения паровой (а иногда и парогазовой) смеси с использованием специальных холодильников или холодильников-конденсаторов.

Если конденсация паров в этих аппаратах уменьшится или прекратится полностью, то количество пара в системе постепенно увеличится, что вызовет повышение давления.

Если предположить, что температурный режим в системе не изменяется во времени и пар через дыхательную линию приемника конденсата не теряется, то приращение давления ∆Р, Па, в аппарате при нарушении процесса конденсации можно определить по формуле

∆Р = Р₀V_п/ V_св, где Р₀ - барометрическое давление, Па; V_св - свободный внутренний объем аппарата, м³; V_п - объем неконденсированного пара, м³.

Объем неконденсированного пара можно представить, как определенную долю производительности аппарата по пару:

V_п = α∙G_п·τ, где α – доля неполноты конденсации пара; G_п – производительность аппарата по пару, м³ /ч; τ – время, в течение которого нарушена конденсация паров, ч

Причиной нарушения процесса конденсации паров является снижение расчетного теплового потока через стенку теплообменной поверхности конденсатора от пара к хладоагенту.

Это может происходить в результате частичного уменьшения или полного прекращения подачи хладоагента, поступления его с более высокой начальной температурой, а также в результате снижения коэффициента теплопередачи от пара к хладоагенту при образовании на теплообменной поверхности отложений различных веществ (солей, смол, парафина и т.п.).

Процессы испарения и конденсации высококипящих растворов при их разделении, как правило, осуществляется под разряжением.

Глубокий вакуум в таких аппаратах создается не только за счет конденсации паровой фазы в холодильниках-конденсаторах, но и в результате принудительного отсоса из конденсатора неконденсируемых паров и газов специальными вакуум-насосами или вакуум-эжекторами.

Если снизится производительность вакуум-насоса (эжектора), то вакуум нарушится, а вместе с тем нарушится процесс конденсации и, как следствие, в системе образуется повышенное давление.

Долю неполноты конденсации паров в этом случае можно определить по уравнению: α = (G_р - G_д)G_р , где G_р – расчетная производительность эжектора, м³/с; G_д – действительная производительность эжектора, м³/с.

Общее давление в аппарате при нарушении процесса конденсации с учетом рабочего давления Р_раб будет равно: Р = Р_раб + ∆Р