41. Привести классификацию выпарных аппаратов. Объяснить принцип работы выпарных аппаратов со свободной циркуляцией раствора.
По принципу работы:
- периодические
- непрерывного действия
По конструктивному исполнению в зависимости от:
- расположения и вида поверхности нагрева
- конфигурации поверхности нагрева
- компоновки поверхности нагрева
- от рода теплоносителя
- взаимного расположения рабочих сред
- кратности циркуляции
- режима циркуляции
По методу выпаривания:
- установки поверхностного типа
- установки контактного типа
- установки адиабатного испарения
Выпарные аппараты со свободной циркуляцией, применяются для вязких и кристаллизующихся продуктов. Это аппараты периодического действия с паровой рубашкой. Аппараты этой группы просты по конструкции но имеют низкую производительность.
В этих аппаратах неподвижный или медленно движущийся раствор находится снаружи труб. В растворе возникают неупорядоченные конвекционные токи (свободная циркуляция), обусловленные свободной конвекцией. К данной группе относятся аппараты, выполненные в виде чаш или котлов, поверхность теплообмена которых образована стенками аппарата. В настоящее время такие аппараты применяются редко, главным образом при выпаривании очень вязких жидкостей.
Змеевиковые выпарные аппараты аналогичны змеевиковым погружным теплообменникам. Греющий пар проходит по змеевику, а выпариваемая жидкость находится снаружи. Змеевики полностью погружены в жидкость, над уровнем которой остается объем, необходимый для сепарации вторичного пара. Эти аппараты работают неинтенсивно и в настоящее время применяются лишь для выпаривания вязких растворов при небольших масштабах производства, когда не требуется большая поверхность теплообмена. Они могут быть использованы также при применении греющего пара высокого давления и при выпаривании агрессивных жидкостей. В последнем случае змеевики изготовляются из химически стойкого материала, а внутренняя поверхность аппарата снабжается защитным покрытием. Выпарные аппараты с горизонтальными трубами (пар пропускается по трубам, жидкость — снаружи труб) могут быть изготовлены с значительными поверхностями теплообмена — до 800 м2 и более. Для компенсации удлинения труб и разборки аппарата с целью очистки крепление труб в трубных решетках делают на сальниках или применяют U-образные трубы.
Основным недостатком аппаратов этого типа является трудность очистки межтрубного пространства, вследствие чего они непригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов. Кроме того, такие аппараты имеют невысокий коэффициент теплопередачи, громоздки и требуют значительного количества металла для изготовления. В настоящее время они применяются редко и вытесняются более совершенными конструкциями.
42. Назвать типовые конструкции, объяснить принцип работы выпарных аппаратов с естественной циркуляцией.
Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из не обогреваемой опускной (циркуляционной) трубы 1 и обогреваемых подъемных (кипятильных) труб 2.
Схема естественной циркуляции:
1 – циркуляционная труба; 2 – кипятильная труба.
Циркуляция осуществляется за счёт различия плотностей в кипятильных трубках и циркуляционной трубе. Разность температур между греющим паром и раствором ~ 10оС. Исходный раствор циркулирует снизу вверх по кипятильным трубкам опускается вниз циркуляционной трубе. В сепараторе достаточных размеров происходит отделение вторичного пара от брызг раствора. Из-за наличия циркуляционной трубы большого диаметра увеличивается естественная циркуляция, увеличивается “α”, снижается осаждение накипи в кипятильных трубках, аппарат компактный удобен в эксплуатации, но имеется сложность замены греющей камеры.
С сосной греющей камерой, могут быть:
С кипением раствора в трубках
С выносной зоной кипения, в них кипение раствора происходит в трубе вскипания установленной внутри сепаратора над греющей камерой, кипение в трубках предотвращается за счёт гидростатического столба жидкости в трубе вскипания
С выносной греющей камерой такая конструкция облегчает очистку теплообменной поверхности, от отложений. Доступ к трубкам легко осуществляется при открытой верхней крышке греющей камеры т.к. циркуляционная труба не обогревается то циркуляция раствора интенсивная, высокая скорость циркуляции препятствует образованию отложений, температура в сепараторе ниже вторичный пар суше.
С подвесной греющей камерой, для кристаллизующихся, агрессивных, умеренно вязких растворов. Пар подводится в греющую камеру через центральную трубу, роль трубы выполняет кольцевой зазор между корпусом аппарата и греющей камерой , свободная подвеска греющей камеры исключает нарушение вальцовых соединений между трубами и решёткой при термической деформации, невысокий “К” за счёт охлаждения раствора в кольцевом пространстве со стороны корпуса, лёгкость выемки греющей камеры при чистке и ремонте.