2.3.4. Плівкові випарні апарати і випарювачі

Дуже в’язкі, пастоподібні і термолабільні розчини впарюють у плівкових випарних апаратах. По принципу дії їх розділюють на апарати з гравітаційною течією плівки по поверхні нагріву і апарати з розмазуванням розчину по поверхні теплообміну роторними мішалками.

Випарні апарати із вільно падаючою плівкою (рис. 2.43). Ефективність випарювання розчинника в таких апаратах залежить від товщі плівки , швидкості течії плівки , фізико технічних якостей рідини і температурного перепаду між поверхнею і рідиною.

Товщу плівки , мм, визначають по рівнянню

, (6)

де - кінематична в’язкість, ; ; - характерний розмір, м; S=П - площина перерізу стікаючої плівки, м; П – периметр плівки на ширині поверхні теплообміну, м; - густина рідини, ; g – прискорення вільного руху, .

По дослідженням течія рідкої плівки характеризується наступними режимами:

ламінарне - =30-100;

турбулентне - =100-500;

розвите турбулентне - =500-1200.

Мінімальну щільність зрошення , , допустиму на участкі випаровування в плівкових апаратах, визначають по залежності

, (7)

де - коефіцієнт поверхневого натягнення, Н/м.

Витрата рідини на упарювання G, , при витіканні через кільцеву щілину

, (8)

де - коефіцієнт витрати, ; - площина щілини, ; Н – висота напору рідини над щілиною чи над переливом, м. вод. ст.

	Рис. 2.41. Випарні апарати. а – тип 3, виконання 1, з совісною гріючою камерою і солевідділенням; б – тип 3, виконання 2; в – тип 4, з винесеними гріючою камерою і з примусовою циркуляцією: совісною гріючою камерою і винесеною зоною кипіння. Рис. 2.42. Випарний апарат плівковий з підіймаючею плівкою і совісною гріючою камерою

Розміри гріючих камер і сепараторів апаратів з падаючою плівкою приведені в табл. 2.51 і 2.52.

Роторні плівкові випарювачі – універсальні апарати, які знайшли застосування для процесів випаровування і дистиляції температуронестійких (термолабільних) органічних продуктів в хімічній, нафтохімічній, мікробіологічній і інших галузях промисловості. Завдяки малому часу перебування в зоні нагріву, незначимості кількості продукту, який знаходиться у цій зоні, і зниженню температури кипіння внаслідок проведення процесу під вакуумом обробка продукту відбувається без його розкладу і зниження якості .

Підводима із зовні механічна енергія забезпечує високу питому виробність апаратів навіть при переробці в’язких продуктів, а конструкцією ротора передбачена безперестанна очистка поверхні теплообміну від різних відкладень і забруднень.

Роторні випарювачі представляють собою апарати безперестанної дії, вони можуть бути застосовані як у вигляді окремих установок, так і в комплексі з іншими технологічними апаратами (в якості останньої ступені багатоступінчастих випарних установок, кубових випарювачів до ректифікаційних колон, в комплекті з сушарками і т.д.) (табл. 2.53).

Деталі апаратів, які стикаються з робочою середою, виготовляють із вуглеводистих сталей ВСтЗпс і ВСтЗпс (ГОСТ 380-71) і корозійностійких сталей ОХ22Н6Т, О8Х21Н6М2Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т і 10Х17Н13МЗТ (ГОСТ 5632-72).

В табл. 2.53 приведені відомості про апарати типа РП з рухомими лопатками, поверхнею теплообміну від 0,8 до 20 і апаратах типа ІРС із ступінчатим корпусом, поверхнею теплообміну від 0,8 до 24 . Апарати типа РП виготовляють по ОСТ 26-01-1045-74, апарати типа ІРС – по ОСТ 26-01-915-74. Обігрів апарату – насиченим водяним паром чи органічним теплоносієм.

Орієнтіровочне навантаження по початковому продукту на одиницю площини поверхні теплообміну: випарювання водних розчинів 0,028-0,056; дистиляція органічних речовин 0,055-0,11 ; сушка органічних продуктів 0,014-0,028 .

Роторний випарювач кожного типа (рис. 2.44) складається із корпуса 2, ротора 1, верхнього 5 і нижнього 9 підшипникових вузлів, сепаратора 3, днища 10, верхнього торцевого ущільнювача 4 і нижнього торцевого ущільнювача, який знаходиться в підшипниковому вузлі 9 електропривода 6, системи затворної рідини 7 і уловлюючих пристроїв 8.

На роторі апарата на шарнірах рухомо закріплені лопатки, які під дією центробіжної сили прижимаються до поверхні теплообміну і розподіляють по ній вихідний продукт у вигляді тонкої плівки. При цьому лопатки очищують поверхню теплообміну від різних відкладень і забруднень.

Рис. 2.43. Випарний апарат із вільно падаючою плівкою: 1 – гріюча камера; 2 – бризговідділювач; 3 – сепаратор; 4 – патрубок для вторинного пару; 5 – патрубок для упареного розчину; 6, 7 – патрубки для свіжого пару.

Таблиця 2.51.

Діаметри (чисельник дробі, мм) і об’єми (знаменник дробі, ) сепараторів випарних апаратів з падаючою плівкою .