21) Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией растворов.

Аппараты, предназначенные для проведения тепловых процессов, называют теплообменными. Из большого числа конструкций выпарных аппаратов преимущественное трубчатые выпарные аппараты, теплообменное устройство которых выполнено в виде трубчатого теплообменника. С одной стороны стенок труб находится выпариваемый раствор, с другой – теплоноситель, подводящий тепло.

1-греющая камера, 2-сепаратор (для отделения жидкости от пара), 3-циркуляционная труба, 4-циркуляционный насос, I-исходный раствор, II-упаренный раствор, III-греющий пар, IV-конденсат, V-вторичный пар.

Раствор подается на выпаривание в греющую камеру 1 циркуляционным насосом 4. Часть упаренного раствора выводится из сепаратора 2 в виде продукта, а основной поток возвращается по циркуляционной трубе 3 во всасывающую линию циркуляционного насоса, где смешивается с исходным раствором. В кипятильных трубах выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией скорость движения раствора равна 1,5-3,5 м/с. При таких скоростях коэф-ты теплоотдачи в 3-4 раза выше, чем при естественной циркуляции. Кроме того, не происходит загрязнения поверхности кипятильных труб. В этих аппаратах можно выпаривать вязкие растворы при небольших разностях температур между греющим паром и раствором, т.к. интенсивность циркуляции не зависит от температурного режима в аппарате, а определяется производительностью циркуляционного насоса.

Недостатки: необходимость расходовать энергию на работу циркуляционного насоса; более сложное оборудование, чем аппаратов с естественной циркуляцией раствора.

Конденсация

22) Конденсатор смешения с барометрической трубой.

Если конденсации подвергаются пары жидкостей, не растворимых в воде, или пар, являющийся неиспользуемым отходом того или иного процесса, охлаждение и конденсация этих аппаратов можно проводить путем непосредственного смешения с водой. Этот процесс осуществляется в аппаратах, называемых конденсаторами смешения. Эффективность работы конденсаторов смешения зависит от поверхности соприкосновения охлаждающей воды и пара, поэтому ее увеличивают, распыливая охлаждающую воду при помощи различных устройств. Разилачют прямоточные конденсаторы смешения (вода и пар подаются сверху) и противоточные (вода сверху вниз, пар снизу вверх). Рассмотрим противоточный барометрический конденсатор.

1-брызгоуловитель; 2-перфорированная полка; 3-конденсатор; 4-барометрическая труба; 5-гидравлический затвор.

Пар на конденсацию поступает в конденсатор 3 через штуцер в нижней части аппарата. Охлаждающая вода подается на верхнюю полку 2. Затем она перетекает с полки на полку в виде тонких струй через отверстия и борта. Образовавшийся конденсат вместе с водой выводится через патрубок в нижней части аппарата. Воздух отводится через патрубок в верхней части аппарата и, пройдя брызгоуловитель1, осушенным удаляется из системы с помощью вакуум-насоса. По способу выхода потоков этот конденсатор относится к группе сухих.

Барометрический конденсатор применяется в тех случаях, когда конденсация идет при разряжении (под вакуумом).

Для отвода из аппарата воды и конденсата служит барометрическая труба 4. Высота ее определяется:

H=h_з+h_д+0,5 (м). h_з – затворная высота-высота столба воды в баром. трубе, уравновешивающего разность давлений в конденсаторе и атмосферного; h_д – динамическая высота-высота столба воды в баром. трубе,создающего динамический напор, который обеспечивает движение жидкости по трубе; 0,5 м –запасная высота, которая компенсирует нестабильность атмосферного давления.

D*i+W*C_В*t_н=(В+Ц)*С_В*t_к

D – кол-во пара, W – кол-во воды.