Лабораторна робота № 3 Обладнання для конденсації

4.1 Сутність та особливості процесу конденсації

Конденсація – це процес зрідження пари або газу. Цей процес у пере­робному виробництві використовується з метою створення розрідження у тепло­обмінних апа­ратах; використання теплоти конденсації для нагрівання рідин (у теплообмін­никах з паровим обігріванням); для розділення систем, структурні елементи яких мають різні температури зрідження. Це зумовлює їхнє широке розповсюдження у випарних, холодильних сушильних, паротрубних та інших теплообмінних апаратах.

Агрегат для конденсації пари (газів) в загальному випадку містить кон­денсатор та вакуум-насос. Робоча суміш, зазвичай складається з пари, повітря та газів: це повітря та гази, що виділяються з киплячого розчину при випарю­ванні та повітря, що міститься в апараті до початку процесу або підсмок­тується парою через нещільності при переміщенні технологічного середовища від апарату до конденсатора. При реалізації процесу робоча суміш кон­денсується у герметично закритому апараті – конденсаторі, в який подається холодна вода або інший холодильний агент. У воді, що надходить до кон­денсатора, міститься повітря, яке з неї при підвищенні температури частково адсорбує.

Конденсатори використовуються двох типів: поверхневі, в яких пара, що кон­ден­сується та холодоагент розділені поверхнею теплопередачі; та змішу­вальні, в яких поверхні теплопередачі немає, а конденсація пари відбувається при безпо­се­редньому контакті його з охолоджувальною речовиною.

4.2 Особливості технологічних та конструктивних схем поверхневих конденсаторів

Поверхневі конденсатори являють собою теплообмінники, здебільшого трубча­того типу, що мають низку спеціальних деталей, будова яких визначається способом охолодження пари. Робочий процес в цих апаратах містить, як пра­вило дві стадії: конденсацію пари та охолодження конденсату. Холодоносієм, як правило, слугує вода або повітря. Водяне охолодження може бути проти­течійним та випаро­ву­валь­ним. При цьому охолоджуюча вода подається у труб­ний простір (що виконується одно- або багатохідним), а пара та конденсат – у міжтрубний простір.

Поверхневі конденсатори використовуються у випадку, коли конденсат необхідно зберегти у чистому вигляді (в холодильних установках, при зрідженні спиртових парів, при випарюванні клеєвих та харчових бульйонів тощо).

У молочній промисловості вико­рис­­то­вується вертикальний кожухот­руб­ний кон­денсатор (див. рис. 4.1). При здійс­ненні техно­логічного процесу в цьому апараті вторинна пара з вакуум-апаратів надходить через патру­бок 7 у між­труб­ний простір, де конденсується. Кон­ден­сат із зовнішньої сто­рони трубок 4 сті­кає донизу, звідки відка­чується насосом через патрубок 3. Повітря, що міститься в парі, вида­ляється з кон­денсатора через патрубок 9 вакуум-насосом або ежек­тором. Охолод­жу­вальна вода ру­хається всередині багатохідного трубного пучка, входячи та виходячи через трубки 4. Цей пристрій забезпечує чистоту конденсату для його подальшого ви­ко­ристання, невеликі витрати енергії та від­ведення кон­денсату і повітря, проте харак­теризується знач­ними габаритними роз­мі­рами та масою.

Випаровувальний або орошу­валь­но-випа­рову­вальний конденсатор (див. рис. 4.3) скла­­дається з труб, в яких пара кон­денсується за рахунок нагрівання та випа­ровування охо­лоджуючої води, що зрошує зовнішню поверх­ню труб, а також унас­лідок нагрі­вання повітря, що циркулює між трубами. Охо­лод­жуюча вода вертається із збірного басейна у роз­подільчі жолоби. Втрати води, що випаро­ву­єть­ся, попов­нюється через збір­ний басейн. Циркуляція повітря (штучна або природна) забезпечує видалення пари від зовнішньої поверхні конденсатора. Такі конденсатори громіздкі, мають багато з’єднань та, як правило, монтуються поза вироб­ничими приміщеннями, що приво­дить до за­леж­ності їх режиму роботи від атмосферних умов.

Рис. 4.1. Поверхневий кон­ден­сатор. 1 – циліндрич­ний кор­пус; 2 – кришки; 3 – шту­цер входу кон­денсату; 4 – трубки; 6 – шту­цер; 7 – па­тру­бок подачі пари; 8 – пат­рубок; 9 – парубок приєд­нання повітропроводу до вакуум-насосу

Рис. 4.3. Схема пристрою орошувально-випарного

кон­­денсатора