2. Проработка общих вопросов

2.1. Выбор места размещения установки

Этот этап следует начать с мотивированного выбора и обоснования района строительства проектируемой установки. Основой для такого выбора служат действующие и проектируемые производства – поставщики исходного сырья или потребители конечного продукта, а также технологические условия работы этих производств.

Выбор района строительства позволит оценить климатические условия, в которых будет эксплуатироваться установка, выявить параметры воздуха и воды, используемых на установке и обосновать место размещения проектируемой установки, что немаловажно для последующих расчетов и компоновки оборудования.

Большое распространение находит размещение технологического оборудования на открытых площадках, что позволяет значительно сократить стоимость и сроки строительных и монтажных работ; повышает безопасность работы с вредными, взрыво- и огнеопасными веществами; снижает непроизводительные расходы на эксплуатацию зданий (вентиляция, отопление, освещение и т.д.); облегчает монтаж и демонтаж оборудования. Однако такое размещение установки требует усиления тепловой изоляции аппаратов и коммуникаций, их защиты от атмосферного воздействия.

Эти и некоторые другие расходы обычно уступают экономии средств, достигаемой при полном или частичном размещении установки на открытой площадке. При размещении установки на открытой площадке, в целях надежной и безопасной ее работы, должны быть предусмотрены устройства, исключающие забивку аппаратов и коммуникаций осадком растворенного вещества.

При выборе места размещения установки следует учитывать периодические остановки выпарных аппаратов для их очистки от отложений (инкрустов), которые приводят к существенному снижению интенсивности процесса теплопередачи.

2.2. Теплофизические свойства раствора, водяного пара и его конденсата

Для расчета размеров аппаратов требуется знание следующих теплофизических характеристик веществ [2,3]:

• температуры кипения раствора при нормальном (атмосферном) давлении в зависимости от концентрации растворенного вещества;

• растворимости в воде находящегося в растворе вещества в зависимости от температуры раствора;

• теплоемкости, кинематической вязкости и теплопроводности раствора в зависимости от температуры и концентрации растворенного вещества;

• температуры водяного пара на линии насыщения в зависимости от давления;

• энтальпии водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры (давления);

• теплопроводности, плотности, вязкости, а также теплоты парообразования воды на линии насыщения в зависимости от давления.

На все приводимые в пояснительной записке справочные данные о свойствах веществ должны быть ссылки на источник информации. Некоторые теплофизические свойства растворов солей приведены в Приложении 1, а воды и водяного пара на линии насыщения – в Приложении 2.

2.3. Выбор типа выпарного аппарата

В настоящее время в промышленности применяют множество разнотипных конструкций выпарных аппаратов. Это обусловлено специфическими свойствами рабочих растворов: вязкостью, поверхностным натяжением, растворимостью, плотностью, температурной депрессией др., а также разными требованиями к качеству конечных продуктов, их товарному виду и т.д.

Выбор следует ограничить кожухотрубными аппаратами с вертикальным расположением греющих камер, обогреваемых водяным паром. Достоинствами этих аппаратов являются компактность конструкции, малая занимаемая площадь, большое паровое пространство, удобство обслуживания и ремонта. Они имеют циркуляционные контуры, позволяющие осуществить естественную или принудительную циркуляцию рабочих растворов.

Эти аппараты по характеру протекающих в них процессов в зависимости от места кипения раствора в нагревательной камере могут быть разделены на три группы: 1) с кипением раствора непосредственно в трубном пучке; 2) с кипением раствора за пределами трубного пучка; 3) с кипением (испарением) в тонкой пленке трубного пучка.

У выпарных аппаратов в отличие от кожухотрубчатых теплообменников греющая камера сблокирована с большим сепарационным (паровым) пространством, предназначенным для отделения вторичного пара от уносимой им жидкой фазы.

В верхней части парового пространства аппарата, в целях более полной сепарации пара, размещают брызгоуловители: циклонного, жалюзийного или сетчатого типа, улавливающие частицы жидкости, уносимые из раствора паром.

Наиболее универсальными являются циклонные брызгоуловители, которые применяют при упаривании как чистых, так и пенящихся, кристаллизирующихся и загрязненных механическими включениями растворов.

Подробнее с конструкциями выпарных аппаратов и принципами их работы можно ознакомиться в работе [1].