2.3.5. Сепарація пару

Паровий простір на киплячим розчином у випарному апараті визначає чистоту і сухість вторинного пару, який виходить із випарного апарату. Виніс разом з паром рідини, яка містить в собі концентруємий продукт, забруднює конденсат цього пара і тим самим накладає обмеження на його використання для живлення котлів і для обігріву в теплообмінних апаратах. Виніс зменшує вихід готового продукту і тим самим збільшує його вартість.

Величина виносу, яка збільшується з підвищенням виробності випарного апарата, яка характеризується об’ємною напругою парового простору тобто кількістю пара, який утворюється в на парового простору. Найбільше його значення, при якому пар може бути достатньо сухим, називається граничною напругою парового простору. Залежність граничної напруги парового простору від тиску при кипінні води показана на рис. 2.45. Більшість водних розчинів солей і кислот схилено до активного спінювання. Тому для водних розчинів приймають граничну напругу парового простору в випарних апаратах , рівним 0,3-0,4 для води. При тиску в апараті 0,1 МПа =(1600-1700) .

Швидкість вторинного пару в паровому просторі повинна бути у межах 2-4 м/с при атмосферному тиску і може бути рівною 5-8 м/с при тиску 0,01 МПа. Із умов траєкторії польоту капель висоту парового простору приймають рівною не менше 1,5 м. Для пінящихся розчинів =2,5-3 м.

Таблиця 2.52.

Розміри гріючих камер випарних апаратів з падаючою плівкою

Рис. 2.44. Роторні плівкові випарювачі :

а – випарювач типа РП; б – випарювач типа ІРС; в – пристрій ротора; А – вхід розчину; Б – вихід вторинного пара; В – вихід готового продукту.

Таблиця 2.53.

Технічна характеристика роторних плівкових випарювачів

Примітка.

1. РП – апарат роторного типа з рухомими лопатками; ІРС – випарювач роторного типа із ступінчатим корпусом.

2. Цифри після тире – внутрішній діаметр корпуса, мм, (для апаратів типа РП) чи внутрішній діаметр, мм, ступіней корпусу (для апаратів типа ІРС), наступні цифри – поверхня теплообміну.

3. Тиск в апараті – від 0,6 до 0,6 МПа. Розміри апаратів – по рис. 2.44.

Рис. 2.45. Залежність граничної напруги парового простору від тиску при кипінні води.

Для випарного апарату виробністю по випареній вологі W кг/ч, об’єм парового простору (сепаратора) може бути визначений по формулі

. (9)

Діаметр корпуса сепаратора, м,

. (10)

Вільний простір випарного апарату не усуває повного виносу бризок. Тому, як правило, замість збільшення об’єму апарату установлюють спеціальні бризковідділювачі, вбудовані в корпуса сепаратора чи винесені за його межі. Тип бризковідділювача і його розміри вибирають, виходячи із умов роботи і виду упарюваємого розчину.

Таблиця 2.54.

Залежність опору від швидкості пара при вході у щілини бризковідділювача

Циклонні бризковідділювачі застосовують при упарюванні чистих, пінячихся, кристалізуючихся і забруднених (з механічними включеннями) розчинів. Ці бризковідділювачі найбільш універсальні, але мають значний опір.

При виборі циклонних бризковідділювачів рекомендується приймати швидкість пара при вході у щілини 15-30 м/с при атмосферному тиску в сепараторі і 30-70 м/с при вакуумі (табл. 2.54).

Циклонний бризковідділювач представлений на рис. 2.46, а. Основні розміри і індекси циклонних бризковідділювачів приведені в табл. 2.55. Циклонні бризковідділювачі при одному і тому ж діаметрі сепаратора виготовлюють у деяких виконаннях, які відрізняються кількістю щілин. Тому індекс вибирають в залежності від кількості вторинного пара, приведеного до об’єму при атмосферному тиску.

Рис. 2.46. Бризковідділювачі:

а – циклонний; б – жалюзійний; в – сітчастий.

Жалюзійні бризковідділювачі (рис. 2.44, б) застосовують при упарюванні чистих і слабокристалізуючихся розчинів, які утворюють осадки, які легко змиваються. Для промивки бризковідділювачів у випарному апараті передбачено промивний пристрій (форсунки).

Рекомендуємі ефективні швидкості пара (по перерізу сепараторів) при тиску 0,1 МПа складають 2-5 м/с; при вакуумі до 700 мм. рт. ст. – 4-8 м/с. Максимальний опір рівний до 50 мм. вод. ст. Висота жалюзійних бризковідділювачів 80 мм.

Сітчасті бризковідділювачі (рис. 2.46, в) застосовують при упарюванні пінячихся чистих розчинів, які не утворюють осаду.

Рекомендуємі ефективні швидкості пара (по перерізу сепаратора) при тиску 0,1 МПа складають 1,5-5,5 м/с; при вакуумі до 0,0825 МПа – 3-10 м/с. Максимальний опір рівний 50 МПа. Висота сітчастих бризковідділювачів 160 мм.

Сітчасті бризковідділювачі набирають із сіток по ГОСТ 2715-75, які укладаються горизонтальними шарами на піддержуючу решітку. Матеріал жалюзі і сіток – корозійностійка сталь. Індекси жалюзійних і сітчастих бризковідділювачів – відповідно 33 і 34. Конструкція цих сепарируючих пристроїв залежить від діаметра сепаратора.

Таблиця 2.55.

Основні розміри, мм, і індекси циклонних бризковідділювачів