Подп. дата
Практична робота № ч
Тема: Розрахунок однокорпусного вакуум-випарного апарату.
Мета роботи: Закріплення знань, отриманих в процесі теоретичного навчання; придбання
навичок потрібних для технологічного розрахунку випарного апарату.
1. Основи процесу випаровування.
Процес концентрування розчинів, що полягає у видаленні розчинника шляхом випаровування при кипінні, називається випаровуванням. Здебільшого з розчину видаляють лише частину розчинника, тому що в випарних апаратах звичайних конструкцій упарений розчин повинен залишатися в текучому стані. Випарювання широко застосовується для підвищення концентрації розведених розчинів або виділення з них розчиненої речовини шляхом кристалізації. У промисловості в більшості випадків випаровуються водні розчини різних речовин.
Для обігріву випарних апаратів застосовують нагрівальні агенти. Найбільш поширеним нагрівальним агентом є водяна пара. В деяких випадках, коли необхідно проводити випарювання при високій температурі, застосовують топічні гази.
Нагрівання розчину, що випаровується проводиться шляхом передачі тепла від назріваючого агента через стінку, що розділяє обидві речовини, або шляхом безпосереднього дотику назріваючого агента з розчином, що випаровується. Випарювання шляхом безпосереднього дотику застосовується тільки при обігріві топічними газами.
Випарювання ведуть як під атмосферним, так і під пониженим або підвищеним тиском. При випаровуванні розчину під атмосферним тиском утворюється, так званий, вторинний (соковий) пар який випускається в атмосферу. При випаровуванні під зниженим тиском (при розрідженні) в апараті створюється вакуум, за рахунок конденсації вторинної пари в спеціальному конденсаторі і відсмоктування з нього не конденсуючих газів за допомогою вакуум-насоса. Такий спосіб дозволяє знизити температуру кипіння розчину і застосовується для випарювання чутливих до високої температури розчинів. Крім того, використання вакууму дозволяє збільшити різницю температур між киплячим розчином і нагрівальним агентом, а, отже, зменшити поверхню теплообміну.
Випарювання під підвищеним тиском застосовується в тих випадках, коли вторинний (соковий) пар може бути використаний як вторинний нагрівальний агент.
Установки, що складаються з одиночного апарату, називаються однокорпусними установками або апаратами. Крім однокорпусних, широкого поширення набули багатокорпусні випарні установки, що включають кілька з'єднаних один з одним апаратів (корпусів), працюючих під тиском, який знижується у напрямку від першого корпусу до останнього. В таких установках можна вторинний пар, що утворюється в кожному попередньому корпусі, використовувати для обігріву наступного корпусу. При цьому свіжим паром обігрівається тільки перший корпус.
2. Типи випарних апаратів.
Найбільше поширення отримали одно- та багатокорпусні випарні апарати з паровим обігрівом, що мають поверхню теплообміну виконану з труб.
Випарні апарати з паровим обігрівом складається з двох основних частин:
1) гріюча камера (кип’ятильник), в якому розташована поверхня теплообміну та проходить нагрів та закипання розчину;
2) сепаратор - простір, в якому вторинний пар відділяється від розчину.
Необхідність в паровому просторі (сепараторі) становить основну конструктивну відмінність випарних апаратів від теплообмінників. В залежності від характеру руху киплячої рідини в випарному апараті, розрізняють:
1) випарні апарати з вільною циркуляцією;
2) випарні апарати з природною циркуляцією;
3) випарні апарати з примусовою циркуляцією;
4) плівкові випарні апарати;
5) випарні апарати з занурним горінням.