20. Технологические способы нагревания и охлаждения

Нагревание происходит:

- за счет теплообмена с нагревающими агентами,

- с помощью электрической энергии.

В качестве нагревающих сред используются:

1. Водяной пар (обогрев паром при температурах 60-190 °С),

Глухой пар – теплота передается нагреваемому теплоносителю через стенку

Острый пар - теплота передается при его смешении с нагреваемыми средами

2.Горячая вода(нагревание веществ до Т ниже 100 °С.

При 130-150°С горячая вода используется под давлением.

3. Органические жидкости их пары (Т до 350 °С )

этиленгликоль, глицерин. минеральные масла (цилиндровые, компрессорные), кремнийорганические кислоты

4. Неорганические жидкие теплоносители- расплавленные соли и жидкие металлы

Нитрит-нитратная смесь 40% NaNO2+7%NaNO3+53%KNO3

T= 500…540 °С При Т = 400-800 °С – жидкие металлы, их сплавы и ртуть

5. Топочные газыиспользуют для нагревания до Т =1100 °С при небольшом избыточном давлении

6. Электрический ток (300…3000 °С )

Охлаждение: водой, воздухом, хладагентами: аммиак и фреоны (фторхлорпроизводные метана).

Конструкции теплообменных аппаратов

Теплообменники - аппараты, в которых происходит теплообмен между рабочими средами независимо от их технологического назначения

По назначению: нагреватели, конденсаторы, холодильники, испарители, пароперегреватели, деаэраторы, дистилляторы и т.д.

По направлению движения теплоносителей:

-прямоточные,

-противоточные,

-с перекрестным движением теплоносителей,

-со смешанным движением

По принципу действия и способу передачи теплоты различают две основные группы теплообменников:

1. Поверхностные,где перенос тепла между рабочими средами осуществляется через твердую стенку, разделяющую их. При этом непосредственный контакт между средами исключен.

2. Смесительные, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

Поверхностныетеплообменные аппараты делят: нарекуперативныеирегенеративные.

Рекуперативные теплообменники (рекуператоры):

-трубчатые (кожухотрубные, секционные, погружные, оросительные)

-пластинчатые, спиральные, аппараты с рубашкой,

- с оребренной поверхностью теплообмена и блочные графитовые

21. Характеристика процесса выпаривания

Выпаривание – это тепловая обработка продуктов в вакууме с целью концентрации сухих нелетучих веществ, имеющихся в жидкости, проводимая во время кипения.

Существует три метода выпаривания:

- поверхностное, которое осуществляется путем нагревания раствора на теплообменной поверхности за счет подведения теплоты к раствору через стенку теплообменного аппарата от греющего пара;

- адиабатическое, которое осуществляется путем мгновенного выпаривания перегретого раствора в камере, где давление ниже, чем давление насыщенного пара;

-путем контактного выпаривания, во время которого нагревание раствора совершается путем прямого контакта между раствором и горячим теплоносителем, который движется.

Для нагревания растворов до температуры кипения используют разнообразные теплоносители. Чаще всего используют греющий пар. Образованный во время выпаривания пар называется вторичным, его теплоту можно использовать в теплообменных аппаратах, которые работают под меньшим давлением.

Процесс выпаривания растворителя можно проводить под вакуумом, с атмосферным и повышенным давлением. Во время выпаривания под вакуумом снижается температура кипения раствора, поэтому этот способ используется для выпаривания пищевых растворов, которые чувствительные к высоким температурам. Преимуществом выпаривания под вакуумом является уменьшение потерь теплоты и увеличение полезной разницы температур между греющим паром и кипящим раствором, что позволяет уменьшить размеры всей вакуум-выпарной установки.

При выпаривании под атмосферным давлением образованный вторичный пар не используется и выбрасывается в атмосферу.

Выпаривание при повышенных давлениях вызывает повышение температуры кипения раствора и дает возможность использования вторичного пара как теплоносителя в других теплообменниках. Возможность использования этого метода зависит от устойчивости компонентов выпариваемого раствора.

Выпаривание можно осуществлять в однокорпусной или многокорпусной установках. В многокорпусных, в отличие от однокорпусных, вторичный пар из одного корпуса используется для последующего, что позволяет обеспечить экономию теплоты.

Температура кипения в вакуум-выпарных установках определяется давлением. Чем ниже давление, тем ниже температура кипения продукта. В современных вакуум-выпарных установках температура кипения в зависимости от назначения продукта и типа установки составляет 20…85° С.