2.4 Конденсация

Конденсация - переход вещества из паро- или газообразного состояния в жидкое, проводимый путем охлаждения вещества водой или холодным воздухом. Конденсация паров широко применяется в промышленности при проведении процессов выпаривания, вакуум-сушки и др., для создания разрежения. При этом пары, подлежащие конденсации, обычно отводят в другой аппарат - конденсатор, где они охлаждаются водой или воздухом. Объем получаемого конденсата в тысячу и более раз меньше объема пара, из которого он образовался. Поэтому в конденсаторе создается разрежение, которое увеличивается при уменьшении температуры конденсации. Для поддержания вакуума на требуемом уровне из конденсатора непрерывно отводятся с помощью вакуум-насоса неконденсирующиеся газы.

По способу охлаждения различают два типа конденсаторов:

а) конденсаторы смешения;

б) поверхностные конденсаторы.

Конденсаторы смешения - аппараты, где пар непосредственно смешивается с охлаждающей водой. По способу отвода воды, неконденсирующихся газов и конденсата различают сухие и мокрые конденсаторы смешения.

В сухих (барометрических) конденсаторах (рисунок 2.16) вода и конденсат удаляются совместно, а газы отдельно с помощью вакуум-насоса. Внутри корпуса 1 взаимодействие пара и воды происходит в противотоке. Вода подается через штуцер в виде тонких струй, перетекает с тарелки 2 на тарелку через отверстия и борта. Пар поступает снизу через штуцер и при соприкосновении с водой конденсируется. Смесь конденсата и воды попадает в барометрическую трубу 3 высотой около 10 м и далее в колодец 4. Труба 3 и колодец играют роль гидравлического затвора, препятствующего проникновению наружного воздуха в аппарат. Несконденсировавшиеся газы удаляются с помощью ловушки 5. Процесс конденсации пара протекает под вакуумом от 0,01 до 0,02 МПа.

Для уравновешивания разности давлений в конденсаторе и атмосферного используется столб жидкости, находящийся в трубе 3.

Д остоинством противоточного барометрического конденсатора является наиболее про­стой и дешевый способ отвода воды, удаляемой в канализацию. В мокрых конденсаторах смеше­ния охлаждающаяся вода распыляется внутри аппарата через сопла. Вода и пар вводятся в верхнюю часть корпуса прямотоком, а конденсат, вода и несконденсировавшиеся газы удаляются из нижней части с помощью мокровоздушного насоса.

Конденсаторы смешения используются для создания разрежения в установках, работающих под вакуумом (вакуум-фильтры, сушил­ки, выпарные аппараты и т.д.).

В

1 – корпус; 2 – тарелка; 3 - барометрическая труба; 4 – колодец; 5 - ловушка

Рисунок 2.16 – Барометрический конденсатор

поверхностных конденсаторах конденсирующийся пар отдает свое тепло через стенку. Обычно пар конденсируется на наружных или внутренних поверхностях труб, омываемых с противоположной стороны водой. Поэтому появляется возможность раздельного отвода конденсата и охлаждающей воды, что позволяет использовать конденсат, если он представляет собой какую-либо ценность. Например, если сжижение и охлаждение конечного продукта, получаемого в виде перегретого пара, является завершающей операцией технологического про­цесса.

О тметим, что поверхностные конденсаторы более металлоемки и требуют большего расхода воды. В промышленности в качестве поверхностных конденсаторов используют различные теплообменники, например, трубчатые и оросительные холодильники-конденсаторы.