Устройство выпарных аппаратов

Разнообразие свойств выпариваемых растворов, различие в производительности и в применяемых теплоносителях обусловливают разнообразие в конструктивном оформлении выпарных аппаратов. В зависимости от организации процесса различают периодически и непрерывнодействующие аппараты. Второму типу аппаратов, особенно для больших производительностей, всегда отдается предпочтение. Существуют аппараты прямоточные с однократным прохождением раствора через них и с многократной циркуляцией. Циркуляция растворов может осуществляться за счет различия плотностей в отдельных точках аппаратов, обеспечивая тем самым естественную циркуляцию раствора. Для ее усиления устанавливают насосы, обеспечивающие более энергичную, принудительную циркуляцию.

Теплообменные поверхности аппаратов с обогревом водяным паром изготавливаются из трубных элементов, которые позволяют в малом объеме развивать значительные поверхности теплообмена.

Аппарат с соосной греющей камерой и естественной циркуляцией раствора (рис. 14.5) состоит из стального корпуса 1, трубчатой теплообменной поверхности 2, сепаратора 5 с брызгоуловителем 6 и циркуляционной трубой 4. Раствор поступает на выпаривание в нижнюю часть трубчатой поверхности 2 и вскипает в трубках 3 за Счет тепла конденсации греющего пара, поступающего в межтрубное пространство. Образующийся в трубах вторичный пар отделяется в сепараторе 5, брызгоуловителе б от образующихся капель и удаляется из верхней части аппарата. В растворе за счет разности плотностей в трубчатке и циркуляционной трубе возникает циркуляция, интенсифицирующая процесс теплообмена. Упаренный раствор удаляется из верхней части циркуляционной трубы. Аппараты изготавливаются с поверхностями нагрева от 10 до 800 м2.

Аппарат с вынесенной греющей камерой (рис. 14.6) состоит из греющей камеры 1, выполненной из труб, сепаратора 2 с брызгоуловителем (брызгоотде-лителем) 4 и циркуляционной трубы 3, соединенной с нижней частью греющей камеры 1. Греющий пар поступает в межтрубное пространство греющей камеры и обогревает трубки, заполненные кипящей жидкостью. Последняя образует парожидкостную смесь, разделяемую в сепараторе на вторичный пар и жидкость, которая поступает в циркуляционную трубу 3. За счет увеличения высоты трубок до 4-5 м создается значительная разность давлений парожидкостного столба в трубках 1 и столба жидкости в циркуляционной трубе 3, что обеспечивает интенсивную естественную циркуляцию. Для улучшения отделения пара и брызг жидкости парожидкостная смесь вводится из греющей камеры в сепаратор тангенциально, по касательной. Капли как более тяжелые частицы, ударяясь о внутренние стенки сепаратора, собираются и стекают в его нижнюю часть, а вторичный пар поступает в брызгоуловитель 4, где очищается дополнительно.

Преимущество указанных аппаратов состоит в том, что греющая камера расположена отдельно. Это значительно упрощает ее осмотр, чистку внутренней поверхности и замену камеры.

Аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной зоной кипения (рис. 14.7) состоит из греющей камеры 1, сепаратора 2 с трубой вскипания 3, отбойника 4, брызгоуловителя 5, циркуляционной трубы 6 и осевого насоса 7.

По сравнению с рассмотренными ранее аппаратами аппарат данного типа имеет некоторые особенности. Скорость жидкости в трубах за счет работы осевого насоса поднимается до 2-2,4 м/с, что обеспечивает более интенсивную циркуляцию. Помимо улучшения коэффициента теплопередачи за счет большей скорости омывания тепло-передающей поверхности также улучшаются условия теплопередачи. Кипение раствора в трубах теплопередающей поверхности незначительное, раствор перегревается за счет дополнительного гидростатического давления и основное преобразование происходит в трубе вскипания 3, когда перегретый раствор поднимается и дополнительное гидростатическое давление падает.