3) Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой.

Он относится к рекуперативным теплообменным аппаратам. Для них существенным является наличие стенки из теплопроводного материала, разделяющей потоки теплоносителей. Эта стенка служит поверхностью теплообмена, через которую теплоносители обмениваются теплом.

Различают выпарные аппараты с естественной и искусственной циркуляцией раствора, а также плёночные выпарные аппараты.

Простейшим аппаратом с естественной циркуляцией раствора является выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой. Он изображён на рис.10.15. В нижней части аппарата размещена греющая камера. В кипятильных трубах 2 греющей камеры происходит выпаривание раствора. Снаружи кипятильные трубы обогреваются паром. По оси греющей камеры расположена циркуляционная труба 3 значительно большего диаметра, чем кипятильные трубы. В результате выпаривания раствора в кипятильных трубах образуется парожидкостная эмульсия, плотность которой значительно меньше плотности раствора.

Плотность парожидкостной эмульсии в циркуляционной трубе больше плотности эмульсии в греющих трубах; вследствие этого в аппарате происходит упорядоченное движение (естественная циркуляция) кипящего раствора: в циркуляционной трубе сверху вниз, в кипятильных трубах – снизу вверх.

При циркуляции раствора возрастают значения коэффициентов теплоотдачи от кипящего раствора к стенкам кипятильных труб. Кроме того циркуляция предотвращает образование накипи на поверхности труб. Отделение капель раствора от образующегося при выпаривании вторичного пара происходит в сепараторе 4 и при движении пара через систему отстойников 5.

Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой : 1 корпус; 2 кипятильные трубы; 3 циркуляционная труба;

4 сепаратор; 5 отбойники; I –исходный раствор; II- упаренный раствор; III- греющий пар; IV- конденсат; V- вторичный пар

1-температура греющего пара (перегретого)

2-температура насыщенного греющего пара

3-температура конденсата

4-температура кипения раствора в нижней части трубы

6-темпетатура кипенная р-ра в верхней части трубок

7-температура кипения растворителя в сепарационной камере

8-температура вторичного пара

∆г – температурные гидравлические потери, потери за счет наличия сопротивлений

∆д – физико-химическая или температурная депрессия

5-температура кипения раствора в середине греющих трубок

∆п – гидростатические температурные потери

∆t_общ=t_г.п. – t_в.п. ∆t_пол=∆t_общ - Σ∆ Σ∆= ∆г+∆д+ ∆п ∆t_пол= t_г.п. –t_к.р.*l_тр/2

Билет№ 12

2) Отстойное центрифугирование. Схема центрифуги. Центробежный фактор разделения.

Разделение суспензий и эмульсий под действием центробежной силы осуществляют во вращающихся аппаратах, называемых центрифугами. Центрифуги, применяемые для осаждения, называют отстойными. Центрифугирование – более эффективный способ разделения жидких неоднородных систем, чем отстаивание или фильтрование, так как центробежная сила значительно больше ситы тяжести при отстаивании и силы давления при фильтровании.

На рис. приведены схемы простейших центрифуг периодического действия. Обе центрифуги рассчитаны на ручную выгрузку осадка, но отличаются расположением вала.

а-вертикальной; б-горизонтальной; 1-вал; 2-барабан; 3-кожух; I-суспензия; II-осадок; III-осветленная жидкость.

Основные части центрифуги периодического действия - сплошной барабан, насаженный на вращающийся вал, и кожух. Под действием центробежной силы твердые частицы осаждаются из суспензии, подаваемой в центрифугу, и отлагаются в виде сплошного осадка на стенке барабана; осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется из него через расположенный внизу патрубок.

Отстойные центрифуги для разделения эмульсий называют сепараторами.

G, A – очень малы в центробежном поле.

Fц=ρ_ч*(πd³/6)*w²*r

B=ρ_с*(πd³/6)*w²*r центростремительная сила

- сопротивление движению частицы

(πd³/6)*(ρ_ч-ρ_с)*w²*r- =m*a=0

К_ц=w²*r/g

Центробежный фактор разделения показывает во сколько раз скорость осаждения частицы в центробежном поле больше скорости осаждения той же частицы в гравитационном поле.