44. Назвать типовые конструкции, объяснить принцип работы плёночных выпарных аппаратов.

Наиболее удобным считают пленочный выпарной аппарат непрерывного действия.

Выпаривание в тонком слое - это термическое отделение материалов из механически созданной тонкой и высоко турбулентной пленки жидкости.

После попадания в аппарат жидкость соприкасается с ротором: через распределительное кольцо жидкость равномерно распределяется по объему, захватывается первыми нижними лопастями ротора и в виде пленки (0.5 - 3.5 мм) распределяется по нагревательной стенке. Перед каждой лопастью ротора жидкость образует головную ударную волну.

Она захватывается лопастью ротора и через зазор между ротором и стенкой корпуса попадает в зону высокой турбулентности, в которой при радиальном движении происходит интенсивный тепло- и массообмен.

Интенсивная турбулентность обеспечивает высокий коэффициент теплообмена и при работе с вязкими жидкостями.

Благодаря интенсивному перемешиванию продукта в ударной волне даже продукты, чувствительные к высокой температуре, остаются хорошо защищенными от перегрева и предотвращается образование накипи на греющей поверхности.

Принцип работы вертикальных пленочных выпарных аппаратов

В вертикальных аппаратах исходный продукт подается непрерывно поверх нагревательной рубашки через распределительное кольцо, которое обеспечивает равномерное распределение по греющей поверхности. Продукт захватывается лопастями ротора и под воздействием турбулентности сразу же в виде тонкой пленки распределяется по греющей стенке.

Летучие компоненты быстро испаряются, поднимаются противотоком к жидкости наверх, проходят через вращающийся циклон. Захваченные капельки и пена сепарируются и стекают обратно в зону испарения. Очищенные от жидких составляющих пары продукта (низкокипящие компоненты) поступают в конденсатор, в колонну или какой –либо другой последующий технологический процесс. В особых случаях применяются и пленочные выпарные аппараты, работающие по . В данном случае отсутствует циклон и верхний патрубок для отвода паров продукта. Вместо этого под нижним подшипником ротора устанавливается емкость-сепаратор.

Неиспарившаяся часть продукта (компонент с высокой температурой кипения) по спирали стекает вниз по внутренней греющей стенке, за один проход в течение нескольких секунд достигает нижнего края зоны нагрева и удаляется из выпарного аппарата.

46. Дать характеристику типовым схемам многокорпусных выпарных установок.

В многокорпусной выпарной установке вторичный пар каждого корпуса (кроме последнего) используется для обогрева следующего корпуса. Давление от корпуса к корпусу уменьшается так, чтобы температура кипения раствора в каждом корпусе была ниже температуры насыщения пара, обогревающего этот корпус.

Применение многокорпусных выпарных установок дает значительную экономию пара. Если приближенно принять, что с помощью 1 кг греющего пара в однокорпусном аппарате выпаривается 1 кг воды, то в многокорпусной выпарной установке на 1 кг греющего пара, поступившего в первый корпус, приходится количество килограммов выпаренной воды, равное числу корпусов, т. е. расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды обратно пропорционален числу корпусов.

Так, в двухкорпусной выпарной установке одним килограммом греющего пара, поступившим в первый корпус, выпаривается в нем 1 кг воды, а образовавшимся при этом одним килограммом вторичного пара выпаривается во втором корпусе еще 1 кг воды; таким образом, всего на 1 кг греющего пара выпаривается 2 кг воды, а расход пара на 1 кг выпариваемой воды составляет 0,5 кг. Аналогично можно найти, что расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды в трехкорпусной выпарной установке составляет 0,33 кг, в четырехкорпусной – 0,25 кг и т. д.Действительный расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды несколько выше.

Вторичный пар, образующийся в каждом корпусе, можно не целиком направлять на обогрев следующего корпуса, а частично отводить на сторону и использовать для предварительного подогрева раствора, поступающего на выпаривание, или для других технологических целей, не связанных с выпариванием. Отводимый на сторону вторичный пар называется экстра-паром. Экстра-пар может быть отобран из любого корпуса, кроме последнего. Из последнего корпуса не производят отбора экстра пара, так как вторичный пар оттуда направляется в конденсатор; если же выпаривание ведется под давлением, вторичный пар можно полностью использовать вне выпарной установки.

Преимущество отбора заключается в том, что возрастание расхода греющего пара при отборе экстра-пара меньше, чем количество отбираемого экстра-пара; целесообразнее отбирать экстра-пар не из первых, а из последующих корпусов.

В многокорпусных выпарных установках экономия пара достигается за счет увеличения поверхности теплообмена. Температуры в отдельных корпусах при работе установки не регулируются. Единственной возможностью регулирования этих температур является изменение отбора экстра-пара. При увеличении отбора экстра-пара из какого-либо корпуса количество пара, поступающего на обогрев следующего корпуса, уменьшится, и температура в нем понизится.