Контрольні запитання:

1. Які процеси називають масообмінними ?

2. Назвіть ознаки масообмінних процесів.

3. Вкажіть основні види масообмінних процесів, дайте їх коротку характеристику.

3.6. Процеси випарювання і конденсації

1.Випарювання. Загальна характеристика процесу

2. Конденсація. Загальна характеристика процесу

1.Випарювання. Загальна характеристика процесу

Явище переходу речовини в пару називається пароутворенням. Пароутворення з відкритої поверхні рідини називається випаровуванням.

Розглянемо процес випаровування рідин. Як і дифузія, випаровування відбувається внаслідок безперервного хаотичного руху молекули рідини. Всяка молекула, яка зазнає в поверхневому шарі дії сил, що перешкоджає вириванню молекул з поверхні рідини. Щоб пройти крізь поверхневий шар, молекула повинна мати достатню величину кінетичної енергії, щоб виконати роботу виходу з поверхні рідини. Швидкості молекул рідини різні. Рідину залишають „найшвидші” молекули, внаслідок чого середня кінетична енергія молекул, які лишилися, зменшується, що призводить до зниження температури рідини. Щоб підтримувати сталою температуру рідини, їй треба надавати енергію з зовні, наприклад у вигляді теплоти. Після того, як молекула рідини перемістилася від межі поверхневого шару на відстань, більшу за радіус дії молекулярних сил рідини, вона стає молекулою пари.

Випарювання - це теплова обробка продуктів у вакуумі з метою концентрації сухих речовин, що знаходяться у рідині. Основне призначення випарювання - отримання концентратів продуктів при збереженні їх харчової цінності. Широко використовується для згущення цінних рідких продуктів: молока, бульйонів, соусів. Перед реалізацією необхідно їх тільки розвести водою.

Видалення вологи з продукту відбувається завдяки кипінню рідини при низькому тискові і відповідно при низьких температурах. У сучасних випарних установках температура кипіння становить 20-85 °С.

Випарювання проводять у випарювачах технологічного призначення, що називаються випальними апаратами; при випалювані під вакуумом ці апарати називають вакуум-апаратами.

Теплоносієм випарних апаратів є насичена водяна пара.

По методам ведення процесу розрізняють періодичне і безперервне випарювання. При періодичному випарювані розчин надходить в один апарат і згущається до заданої концентрації, або по мірі випарювання безперервно або періодично вводиться свіжий розчин до тих пір, поки маса, що вварюється заповни ь весь апарат. Згущений розчин випускають і апарат заповнюють порцією свіжого розчину.

Безперервний процес випарювання здійснюється в одиночних апаратах безперервної дії або в багатокорпусній випарній установці. Тут спостерігається процес, що встановився по часу; пар що гріється; рідкий розчин надходять безперервно; при цьому видаляється постійна кількість концентрованого розчину, безперервно відводиться гарячий конденсат пару, що гріється; вторинний пар з кожного корпусу.

Класифікація і характеристика випарних апаратів

В залежності від умов випарювання використовують одиночні випарні апарати або багатокорпусні випарні установки, що складаються з декількох одиночних випалювачів (корпусів).

Схема випарного апарата

П – подача пари, що гріє;

Р – подача розчину;

С.р. – вивід згущеного розчину;

К – відвід конденсату від пари, що гріє;

В.п. – відвід вторинного пару.

Багатокорпусна випарна установка складається з декількох одиночних випарних апаратів, з’єднаних послідовно; в якості пару, що гріє послідуючий корпус використовується вторинний пар попереднього.

В кожному апараті теплообмін забезпечується завдяки різниці між температурами пару, що гріє; киплячої рідини, яка створюється внаслідок меншого тиску в кожному послідуючому корпусі в порівнянні з попереднім. Самий низький тиск повинен бути в останньому корпусі, причому цей тиск може бути вище або нижче атмосферного.

В більшості на весь вторинний пар направляють на обігрів послідуючого випарного апарату; частково відбирають його на сторону для обігріву іншої апаратури. Таким чином, багатокорпусна установка, крім свого основного призначення – згущувати розчин, оснащує підприємство паром, що гріє і гарячою водою (конденсатом). Цим забезпечується економічність процесу.