4.Процес випаровування

Випаровуванням називається процес концентрування розчинів твердих речовин при температурі закипання шляхом часткового видалення розчинника в пароподібному вигляді.

Сутність випаровування полягає в переводі розчинника у стан пари і виводі одержаної пари від сконцентрованого розчину, який залишився. Випаровування зазвичай проводиться під час кипіння, тобто в умовах, коли тиск пари над розчином дорівнює тиску в робочому об’ємі апарата.

Для нагрівання розчинів, які випаровуються, до кипіння можна використовувати топочні гази, а також електронагрів і водяну пару.

Водяна пара найбільш використовується як теплоносій, тобто вона володіє високою питомою теплотою конденсації і високим коефіцієнтом тепловіддачі. Пара, яка використовується для зігрівання апарата, називається первинною, а пара, яка утворюється під час кипіння розчину, вторинною.

На практиці є три способи випаровування розчинів:

1. випаровування під вакуумом;

2. при атмосферному тиску;

3. при підвищеному тиску.

Під час випаровування під вакуумом знижується температура кипіння розчину, що дозволяє використовувати для нагрівання апарата пару низького тиску.

Це випаровування застосовують у багатокорпусних установках, коли другорядна пара попереднього корпусу є первинною для наступного корпусу.

Під час випаровування під атмосферним тиском другорядна пара, яка утворюється, зазвичай не використовується, а викидається в атмосферу.

Випаровування при підвищеному тиску викликає підвищення температури кипіння розчину. Це також дає змогу використовувати другорядні пари в інших корпусах випарної установки, яка працює з меншим тиском, ніж перший корпус.

Л-ра: [5], С. 141.

5.Процес випарювання

Випарювання — технологічний процес концентрації розчинів твердих нелетучих речовин через виділення летучого розчинника під час кипіння у вигляді пари.

Слід розрізняти випарювання та випаровування. Процес пароутворення до настання моменту кипіння називається випаровуванням.

Процес утворення пари під час кипіння називають випарюванням.

Випарювання застосовується у цукровій промисловості, під час виробництва згущеного та сухого молока, фруктових сиропів, мінеральних добрив, солі тощо.

Наприклад, у процесах виробництва цукру за допомогою випарювання дифузійного соку одержують перенасичений розчин і далі процес випарювання супроводжується кристалізацією цукру.

Існують різні методи випарювання:

1. випарювання з одноразовим використанням теплоти: під вакуумом, під тиском, періодичної та напівперіодичної дії в одиночному апараті;

2. найбільш поширений – випарювання з багаторазовим використанням теплоти.

Процеси випарювання за способом підведення теплоти поділяють на дві групи:

1. передавання теплоти теплоносієм через стінку;

2. передавання теплоти від горіння пального (наприклад газу) безпосередньо в розчині випарювання (заглиблене горіння).

Література: [6],С. 137-138; [4], С.172

9. Процес конденсації

Конденсацією називається процес перетворення парової фази в рідку. Вона супроводжується значним зменшенням об’єму простору, який займала пара, що конденсується. Якщо процес конденсації відбувається в замкнутому об’ємі, то тиск у цьому об’ємі падає. Тому процес конденсації використовують для створення вакууму. Пара, що конденсується, залежно від умов конденсації може утворювати або плівки, які покривають поверхню, на якій відбувається конденсація, або краплі рідини. Розрізняють два види конденсації:

1. плівкову;

2. краплинну.

Плівкова конденсація має місце тоді, коли на змочуваній конденсатом поверхні рідина поширюється на всю поверхню, утворюючи плівку.

Краплинна конденсація має місце тоді, коли процес конденсації відбувається на не змочуваній рідиною поверхні, що утворюється під час конденсації пари.

Література: [4],С.176

Процес конденсації застосовується в багатьох виробництвах промисловості. Наприклад, під час виробництва цукру, солі, мінеральних добрив у вакуум-випарних установках; у холодильних установках для конденсації агента охолодження (аміаку), для конденсації відпрацьованої пари на паротурбінних установках теплових і атомних електростанцій, на вакуумних фільтраційних та сушильних установках та ін.

Апарати в яких відбувається конденсація, називаються конденсаторами. Вони бувають двох типів:

1. поверхневі;

2. змішувальні.

У процесах поверхневої конденсації, коли пара або газ розділені поверхнею теплопередачі, часто використовують кожухотрубні, змійовикові, секційні, зрошувальні та інші теплообмінники.

Поверхневі конденсатори застосовують у тих випадках, коли необхідно одержати конденсат у чистому вигляді, наприклад, аміак у системі холодильної установки, етиловий спирт тощо.

Література: [6], С. 143-144

7.Процес кристалізації

Кристаліза́ція — процес виділення з розчину надлишку розчиненої речовини у вигляді кристалів або перехід речовини з газоподібного, рідкого (розчину чи розплаву) або твердого (аморфного) станів у кристалічний.

Кристалізація починається при досягненні деяких граничних умов, наприклад, переохолодженні рідини або перенасиченні пари, коли практично миттєво виникає багато дрібних кристаликів — центрів кристалізації. Кристалики ростуть, приєднуючи атоми з рідини або пари. Ріст граней кристалу відбувається пошарово, краї незавершених атомних шарів (сходинки) під час росту рухаються вздовж граней. Залежність швидкості росту від умов кристалізації приводить до різноманітності форм росту та структури кристалів (багатогранні, пластинчаті, голчаті, скелетні, дендритні та ін. форми, олівцеві структури і т.д.).

Процес кристалізації відбувається і під час випарювання розчину. При цьому внаслідок виділення певної кількості води ненасичений спочатку вихідний розчин стає насиченим, а потім і пересиченим, який легко розкладається, і надлишок розчиненої речовини виділяється у вигляді кристалів.

Лекція 2. Автоматизація теплових процесів

План

1. Типове рішення автоматизації процесу нагрівання

2. Автоматизація процесу охолодження