Принцип мгновенного вскипания.

Этот принцип состоит в том, что горячая загрязнённая жидкость поступает в испаритель, где поддерживается низкое давление (вакуум). Вакуум соответствует температуре насыщения, которая на 15-10°С ниже температуры поступающей жидкости. За счёт скрытой теплоты парообразования происходит вскипание как с поверхности жидкости в испарителе, так и с поверхности струи и капель при вводе в испаритель.

Над испарителем располагается конденсатор-охладитель пара, образовавшегося в процесе мгновенного вскипания. Процесс в испарительной части аппарата происходит адиабатно без подвода тепла извне.

Аппарат мгновенного вскипания.

2

tв2 подогреваемая

среда, tв1

3 конденсат 1 – испарительная камера;

2 – конденсатор;

горячая Рн, tн, D 1 3 – сборник конденсата.

жидкость,

G1 ,t1

охлаждённая

жидкость, G2, t2

Преимущества аппарата мгновенного вскипания:

- В трубное пространство конденсатора подаётся любая среда, которую необходимо подогреть.

- Соли и шламы, содержащиеся в исходной горячей жидкости (G1;t1), практически не попадают на трубы конденсатора, тем самым обеспечивая надёжность работы конденсатора.

В аппарате происходит вскипание жидкости (раствора) при t2. При этом из раствора выносится пар в количестве D при Рн и tн.

t2 - температура кипения раствора > tн - температура кипения чистого растворителя.

Разница t2 - tн = d носит название температурная дисперсия, которая зависит от природы растворителя, растворённого вещества, концентрации раствора и давления.

Температурная дисперсия приближённо может быть определена для любого давления по уравнению И.А.Тищенко [13].

-2 Т

dр = 1.62 · 10 ·dатм · ¾¾

r ,

где dатм- температурная дисперсия при атмосферном давлении, К;

Т - температура кипения чистого растворителя,К

Т = tн + 273

r - скрытая теплота парообразования растворителя при данном давлении, кДж/кг.

Из-за температурной дисперсии температура насыщения tн ниже температуры t2 охлаждённого раствора, выходящего из аппарата. Конденсация газа чистого растворителя происходит при tн и Рн. Для обеспечения теплопередачи от конденсирующего пара к охлаждающей среде в конденсаторе необходима разность температур Dt = tн -tв2, где tв2 - температура охлаждаемой (подогреваемой) жидкости на выходе из трубного пучка конденсатора.

Следовательно tв2 < t2

Пример:

Требуется охладить сточную воду температурой t1 = 90°С до t2 = 40°С

d =3°С.

Разность температур в конденсаторе Dt = 50°С.

Тогда tн = t2 - d = 37°С

В конденсаторе можно подогреть воду до tв2 = tн - Dt = 32°С, т.е. в одном аппарате можно подогреть жидкость не выше 32°С.

Несложно подсчитать, что в установке, состоящей из нескольких аппаратов мгновенного вскипания, в которых загрязнённая жидкость последовательно охлаждается в каждой ступени на 5¸10°С, можно в конденсаторе подогреть до температуры, близкой к температуре исходной горячей жидкости. Именно поэтому установку мгновенного вскипания целесообразно набирать из нескольких ступеней.

5

подогретая 10

вода

tв2=82,5

гор ячая 6

вода

t1=907

1 2 3 4 9 8

Схема утилизационной многоступенчатой установки мгновенного вскипания:

1-4 - аппараты; 5 - система воздухоотделения; 6 - насос подогреваемой воды; 7 - насос конденсата; 8 - насос охлаждённой жидкости; 9 - сборник охлаждённой жидкости; 10 - сборник конденсата.

6.3. Утилизация тепла агрессивных жидкостей [18].