4.3 Особливості конструкцій та принципу дії конденсаторів змішування

До конденсаторів змішування можна віднести прямотечійні та протитечійні, а також струменеві кон­денсатори (ежекторні конденсатори).

У цих апаратах відбувається безпосередня взаємодія парового потоку з охо­лоджуючою водою. По закінченні технологічного циклу конденсат (або суміш кон­денсату з охолоджуючою водою), повітря та інші гази, які не кон­денсуються та над­ходять з робочою сумішшю або через нещільності у системі, відводяться з апарату спеціальними насосами. При цьому з так званих “мокрих” конденсаторів відпрацьо­вані речовини відводяться мокроповітряним насосом, а з сухих конденсаторів повітря та гази відсмоктуються вакуум-насосом.

Змішувальний прямотечійний конденсатор монтується у зручному місці неза­лежно від розташування по вертикалі. Він оснащується також мокропо­вітряним насо­сом, який за конструктивним виконанням являє собою поршневий насос з гори­зон­тальним або вертикальним розташуванням циліндра, простої або подвійної дії. Най­більше розрідження, що створюється таким механізмом, залежить від темпе­ратури во­ди, що надходить до насоса та складає, як правило, 70–80 % від баро­метричного тиску.

Змішувальний протитечійний конденсатор має барометричну трубу (звідки назва конденсатора – барометричний), яку розташовують у стічній каналізаційній кришці на висоті від рівня рідини приблизно 10,5 м (що дорівнює висоті барометричної труби). Парогазова суміш з такого конденсатора вида­ляється сухоповітряним вакуум-насосом. Після конденсатора ця суміш проходить через спеціальну пастку для осу­шення, щоб запобігти попаданню до насосу крапель води, що захоплюються суміш­шю з конденсатора. Для інтен­сифікації роботи барометричного конденсатора потріб­но прагнути, щоб суміш води та конденсату, які надходять до барометричної труби, мали температуру, близьку до температури робочої пари. При цьому доцільно, щоб тем­пература повітря, що виходить з конденсатора, була близька до температури охолод­жуючої води.

Барометричні конденсатори використовують для установок середньої та високої продуктивності (у вакуум-горизонтальних котлах для витоплення жиру), а прямо­течійні – для вакуумних установок незначної продуктивності.

Серед барометричних конденсаторів можна відзначити одно- та багато­сту­пінчасті.

В одноступінчастому каскадному поличному конденсаторі (див. рис. 4.4) холодна вода через живильник, що згладжує пульсації, подається на верхню полицю та каска­дами стікає донизу (з полиці на полицю). Рівень води на полицях регулюється підпір­ними планками, що установлюються по рівню. Пара в цьому апараті підво­диться до нижньої полиці та рухається доверху, конденсуючись на водяних заслонах між полицями, відстань між якими знизу доверху змен­шується відповідно зменшенню кількості пари. Повітря відсмоктується зверху через пастку для відділення водяних бризок. Зливна барометрична труба, в якій вода знаходиться на рівні, що відповідає розрідженню в конденсаторі, слугує гідрав­лічним затвором та забезпечує безпо­середнє зливання охолоджуючої води в суміші з конденсатом без застосування насоса. Барометрична труба також з’єд­нується з ємністю, звідки вода видаляється також самоплинно або відкачується на­сосом (залежно від висоти установки).

За конструктивними особливостями використовуються конденсатори з сег­ментними полицями (див. рис. 4.4, а), що створюють плоскі струмені (заслони) води; з кільцевими та круглими (перфорованими або суцільними) тарілками (див. рис. 4.4, б), що чергуються по висоті конденсатора та створюють циліндричні водяні заслони або лінійні тонкі струмені.

З метою зменшення висоти установки обладнання до 1–3 м застосовуються напівбарометричні конденсатори (див. рис. 4.5).

При достатній кількості води конденсація завершується повністю в одному апа­раті. Для отримання більш гарячої води використовують двоступінчатий конден­сатор (див. рис. 4.6). До першого конденсатора (предконденсатора або форкон­ден­сатора) вода подається у недостатній кількості, внаслідок чого пара конденсується частково. Решта пари переходить в основний конденсатор для повної конденсації. Така обробка допомагає у першого відсіку збірника отримати гарячу воду, температура якої регулюється подачею охолоджуючої води.

Рис. 4.4. Барометричні конденсатори: а – з сегментними полицями: 1 – гідро­затвор; 2 – барометрична труба; 3 – люк; 4 – корпус конденсатора; 5 – розподільний циліндр для води; 6 – труба для вирівнювання тиску; 7 – труба для відведення повіт­ря; 8 – пастка для рідини; 9 – труба для відведення води. б – з круглими тарілками: 1 – штуцер для введення вторинної пари; 2 – труба для подачі холодної води; 3 – ви­пускний штуцер; 4 – штуцер для приєднання повітряної труби до вакуум-насосу; 5 – вставка з круглими тарілками

Конденсатори змішу­вання вико­рис­товуються для створення розрід­жен­ня в уста­новках, що працюють під вакуумом (у вакуум-апаратах, випар­них установках, ва­ку­ум-сушилках, ваку­ум-фільтрах то­що). У деяких ви­падках такі конденсатори засто­со­вуються з метою виробництва гарячої води (зокрема, на цукрових заводах).

Змішувальні кон­ден­са­тори порів­няно з поверх­не­вими харак­теризуються більш простою кон­струкцією, мен­шими габаритними розмірами та вар­тістю; відріз­няються простотою ре­мон­ту та обслуговування, можливістю використання для охолодження забрудненої води. У цих апаратах менші витрати охолоджуючої води, так як вони дають можливість отримати більш високу температуру суміші конденсату і води. Про­те у конденсаторах змішування неможливо використовувати конденсат, коли охо­лоджуюча вода містить шкідливі домішки. Крім того, при реалізації техноло­гічного процесу за допомогою цих конденсаторів необхідний вакуум-насос великої продуктивності, а також мають місце порівняно значні витрати кон­денсату.

Класифікацію основних типів конденсаторів наведено у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1

Класифікація основних різновидів конденсаторів

№ п/п	Класифікаційні ознаки	№ п/г	Конденсаційний апарат або конденсатор
1	2	3	4
1 2	Умови взаємодії техноло­гічних середовищ	1.1	Конденсатори змішування
		1.2	Поверхневі конденсатори
2	Схема руху технологічних середовищ	2.1	З прямотечійною схемою
		2.2	З протитечійною схемою
		2.3	З паралельною схемою
3	Кількість ступенів обробки	3.1	Одноступінчатий
		3.2	Двоступінчатий
		3.3	Багатоступінчатий
4	Особливості кон­струк­тив­ного виконання поверх­не­вого конденсатора	4.1	Кожухотрубний
		4.2	Елементний
		4.3	Випаровувальний
		4.4	Зрошувально-випаровувальний
5	Особливості кон­струк­тив­ного виконання змішу­валь­ного конденсатора	5.1	Прямотечійний з поршневим на­со­сом
		5.2	Протитечійни або каскадний
		5.2.1	Поличний
		5.2.2	Тарілчатий
		5.3	Струменевий