Конструктивні схеми випарних апаратів

Відомо багато конструкцій випарних апаратів, більше 30 з них випускаються серійно. Класичним випарним апаратом є апарат з вертикальними кип’ятильними трубами і центральною циркуляційною трубою (рисунок 10.3).

Рисунок 10.3 – Вертикальний випарний апарат з природною циркуляцією.

Основними конструктивними елементами цього апарата є гріюча камера 4, яка складається з пучка труб 5 та центральної циркуляційної труби 3, які закріплені в двох трубних решітках 6, сепараційної камери 2 і сепаратора 1. Природна циркуляція розчину виникає за рахунок різниці густини рідини в циркуляційній трубі 3, де рідина майже не кипить, і парорідинної емульсії в малих трубках. Гріюча пара (п) поступає в верхню частину гріючої камери, конденсат (к) видаляється знизу. З верхньої частини гріючої камери видаляються гази, які не сконденсувалися (г). Свіжий розчин (р) поступає в апарат над трубною решіткою і видаляється у вигляді згущеного розчину (ср) з нижньої частини апарата.

На рисунках 10.4 і 10.5 зображені деякі конструктивні схеми випарних апаратів.

Рисунок 10.4 – Конструктивні схеми випарних апаратів (І)

Рисунок 10.5 – Конструктивні схеми випарних апаратів (ІІ)

На рисунку 10.4а зображений випарний чан відкритого типу для періодичного уварювання невеликих порцій високов’язких продуктів кондитерського виробництва, томатних паст тощо. Для таких продуктів використання трубчатих випарників недоцільно. При завантаженні апарата верхня напівсфера піднімається; мішалка приводиться у обертання двигуном через редуктор. Нижня на півсфера обладнана паровою оболонкою (сорочкою).

На рисунку 10.4б апарат має виносний кип’ятильник; в ньому використовується штучне прискорення руху за допомогою насоса. Цим досягається покращення циркуляції, особливо при випарюванні концентрованих розчинів. Перегрітий розчин активно кипить в сепараторі; Рідина відділяється від пари за допомогою щитків та відбивачів.

На рисунку 10.4в зображена схема апарата з високою поверхнею нагрівання. При цьому трубчатий підігрівач винесений з корпусу апарата і слугує для перегрівання розчину, який закипає в сепараторі. Пара через уловлювач відводиться з розширеної частини сепаратора, а розчин під напором стовпа рідини висотою h повертається в контур циркуляції.

На рисунку 10.5а показаний довготрубний однопрохідний апарат. Розчин поступає знизу в кип’ятильні труби довжиною близько 7 м і випарюється в тонкому шарі, підіймаючись вгору у вигляді тонкої плівки по внутрішній поверхні трубок. Зверху трубок розташований відбійний зонт, який гасить фонтани розчину з трубок, і сепаратор відцентрового типу.

На рисунку 10.5б зображений апарат, який може використовуватися для розчинів, що кристалізуються (наприклад, цукрози, глюкози, фруктози тощо). Особливості цього апарата: високий рівень розчину, який створює підвищені швидкості циркуляції; велике затоплення поверхні нагрівання; наявність над нею гідродинамічного стабілізатору з концентричних кільцевих елементів, які не обігріваються. Стабілізатор забезпечує визначений рух потоку в вертикальному напрямку і зменшує втрати енергії на перемішування розчину. Завдяки цьому покращується використання напору для створення швидкості циркуляції.