3 Опис технологічної схеми та основного апарату

3.1 Технологічна схема трикорпусної випарної установки

Початковий розбавлений розчин з проміжної ємності 1 відцентровим насосом 2 подається в теплообмінник 3 (де підігрівається до температури, близької до температури кипіння), а потім – в перший корпус 4 випарної установки. Попередній підігрів розчину підвищує інтенсивність кипіння у випарному апараті 4.

Перший корпус обігрівається свіжою водяною парою. Вторинна пара, що утворюється при концентруванні розчину в першому корпусі, прямує як гріюча пара в другий корпус 5. Сюди ж поступає частково сконцентрований розчин з першого корпусу. Аналогічно третій корпус 6 обігрівається вторинною парою другого і в ньому проводиться концентрування розчину, що поступив з другого корпусу.

Мимовільне перетікання розчину і вторинної пари в наступні корпуси можливе завдяки загальному перепаду тиску, що виникає в результаті створення вакууму конденсацією вторинної пари останнього корпусу в барометричному конденсаторі змішування 7 (де заданий тиск підтримується подачею охолоджуючої води і відсмоктуванням газів, що не конденсуються, вакуум-насосом 8). Суміш охолоджуючої води і конденсату виводиться з конденсатора за допомогою барометричної труби з гідрозасувом 9. Концентрований розчин, що утворюється в третьому корпусі, відцентровим насосом 10 подається в проміжну ємність упареного розчину 11.

Конденсат гріючої пари з випарних апаратів виводиться за допомогою коденсатовідводу 12.

1- проміжна ємкість; 2- центр обіжний насос; 3- теплообмінник; 4 – перший корпус; 5 – другий корпус; 6 – третій корпус; 7 – барометричний конденсатор змішування; 8 – вакуум – насос; 9 - гідрозатвор; 10 – відцентровий насос; 11 – ємкість упареного розчину; 12 - конденсатовідвод

Рисунок 3.1 – Схема трикорпусної випарної установки

3.2 Випарний апарат з природною циркуляцією

У випарному апараті розчин кипить і упарюється. Він піднімається по трубах камери, поступає в сепаратор, де відокремлюється, вторинна пара, котра йде через бризковловлювач по своєму призначенню. Розчин же опускається по циркуляційній трубі в нижню частину нагрівальної камери, знов піднімається по її трубах і т.д. Початковий розчин вводиться в циркуляційну трубу, а упарений відводиться з нижньої частини сепаратора (при безперервній роботі) або через штуцер в нижній кришці нагрівальної камери (при періодичному робочому режимі). Даний апарат виготовляється з поверхнею нагріву до 800 м^2. Він відрізняється спокійним кипінням і особливо рекомендується для концентрації розчинів, що спінюються.

1 – сепаратор; 2 – бризковловлювач; 3 – камера; 4 – спускна циркуляційна труба; 5- вхід вихідного розчину; 6 – вхід граючого пару; 7 – вихід конденсату.

Рисунок 3.2 – Випарний апарат з природною циркуляцією.

4 Розрахунок основного обладнання

Вихідні дані для проектування:

речовина, що випарюється: водний розчин натрію хлору;

продуктивність по вихідному розчину: G_п = 5 кг/с;

початкова концентрація розчину, що упарюється: х_п = 10 %;

кінцева концентрація розчину, що упарюється: х_к = 25 %;

тиск гріючої пари: Р_г1 = 0,2 МПа;

тиск в барометричному конденсаторі: Р_бк = 0,03 МПа;

температура вихідного розчину: t_п = 30ºС;

температура упареного розчину після холодильника: t = 25ºС;

температура охолоджуючої води: t_п.в. = 20ºС.

Поверхню теплопередачі кожного корпусу випарної установки визначаємо по основному рівнянню теплопередачі:

(4.1)

де Q – теплове навантаження, кВт;

К – коефіцієнт теплопередачі, Вт/м² К;

∆t_к – корисна різниця температур, ºС.

Перше наближення.