1 Сравнительный анализ выпарных аппаратов и установок

Наибольшее распространение в пищевых производствах полу­чили трубные выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией при площади поверхности нагрева 10…1800 м². В зави­симости от расположения греющей камеры аппараты бывают с соосной или с вынесенной греющими камерами.

Кроме перечисленных аппаратов применяют различные кон­струкции пленочных выпарных аппаратов.

При выборе конструкции выпарного аппарата учитывают теплофизические свойства раствора, склонность к кристаллизации, чувствительность к высоким температурам, полезную разность темпе­ратур в каждом корпусе, площадь поверхности теплообменного аппарата, технологические особенности.

Выпарные аппараты изготовляют из углеродистой, коррозиестойкой и двухслойной стали.

1.1 Выпарные аппараты с естественной циркуляцией

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией просты по кон­струкции и применяются для выпаривания растворов невысокой вяз­кости, не склонных к кристаллизации. Эти аппараты бывают с соос­ной и вынесенной греющими камерами.

Выпарной аппарат состоит из сепаратора, греющей камеры и циркуляционной трубы. Сепаратор представляет собой цилиндри­ческую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают отбойники различной конструкции. Греющая камера выполнена в виде верти­кального кожухотрубного теплообменника, в межтрубное про­странство которого поступает греющий пар, а в греющих трубках кипит раствор. Нижние части сепаратора и греющей камеры соеди­нены циркуляционной трубой.

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из необогреваемой циркуляционной трубы и кипятильных труб. Если жидкость в трубах нагрета до кипения, то в результате выпаривания части жидкости в этих трубах образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидко­сти. Таким образом, масса столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы — паро­вое пространство — циркуляционная труба — трубы и т. д. При цир­куляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипящей жидкости и снижается образование накипи на поверхности труб.

Для естественной циркуляции требуются два условия: 1) доста­точная высота уровня жидкости в циркуляционной трубе, чтобы уравновесить столб парожидкостной смеси и создать необходимую скорость; 2) достаточная интенсивность парообразования в кипя­тильных трубах, чтобы парожидкостная смесь имела возможно малую плотность.

Наличие обогреваемой центральной циркуляционной трубы приводило к снижению интенсивности циркуляции.

Парообразование в кипятильных тру­бах определяется физическими свой­ствами раствора (главным образом вязкостью) и разностью температур между стенкой трубы и жидкостью. Чем ниже вязкость раствора и чем больше раз­ность температур, тем интенсивнее парообразование и больше скорость циркуляции. Для создания интенсивной циркуляции разность температур между греющим паром и раствором должна быть не ниже 10 ^ºС.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией характеризу­ются простотой конструкции и легкодоступны для ремонта и очи­стки.