В случае, если в выпарной установке имеется лишь один выпарной аппарат, такую установку называют однокорпусной (рис. 3.1). Если же
в выпарной установке имеется 2 или более выпарных аппаратов, то такую установку называют многокорпусной (многократной, многоступенчатой).
В этом случае, вторичный пар одного корпуса используют для нагревания
в других выпарных аппаратах той же установки, что экономно.
В многокорпусной выпарной установке свежий пар подают только в первый корпус. Из первого корпуса, образовавшийся вторичный пар поступает
во второй корпус этой же установки в качестве греющего, в свою очередь вторичный пар второго корпуса поступает в третий корпус в качестве греющего и т.д. Периодическое выпаривание проводят при малых производительностях и до высоких концентраций раствора. Выпарные установки в основном работают в непрерывном режиме.
Рис. 3.1. Однокамерная выпарная установка: 1 – сепаратор; 2 – греющая камера;
3 – циркуляционная труба; 4 – конденсатор; 5 – барометрическая труба
Многокорпусные выпарные установки могут быть прямоточными, противоточными и комбинированными.
Прямоточные выпарные установки распространены наиболее широко. Их преимущество – для подачи раствора на следующий корпус не требуется насоса, поскольку перетекание раствора из корпуса в корпус, благодаря разности давлений, идет самотеком. Температура кипения раствора
и давления вторичных паров в каждом последующем корпусе ниже,
чем в предыдущем, поэтому раствор в корпуса (кроме первого) поступает перегретым. Теплота, которая выделяется при охлаждении раствора
до кипения в последующем корпусе, идет на дополнительное испарение
из этого же раствора.
В прямоточной схеме (рис. 3.2) выпарной установки происходит понижение температуры кипения и повышение концентрации раствора
от первого корпуса к последнему. Это приводит к повышению вязкости раствора и, следовательно, к уменьшению коэффициента теплопередачи
и увеличению общей поверхности теплообмена.
Рис. 3.2. Многокорпусная выпарная установка прямоточного типа
В противоточных выпарных установках греющий пар и выпариваемый раствор перемещаются из корпуса в корпус во взаимно противоположных направлениях (рис. 3.3). Поскольку давление в каждом последующем корпусе меньше, чем в предыдущем, для перемещения раствора нужны насосы.
Рис. 3.3. Противоточная многокорпусная выпарная установка
В качестве греющего теплоносителя в выпарных установках используется насыщенный водяной пар с давлением р = 0,5–1,0 МПа
и температурой 140–180 °С.
Конструкции выпарных аппаратов (ВА) многообразны: с паровой «рубашкой», змеевиковый, с горизонтальной греющей камерой, вертикальной греющей камерой (наиболее распространенные), пленочные, роторные и барботажные ВА (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Схемы выпарных аппаратов: а, б – с естественной циркуляцией раствора;
в, г – принудительной циркуляцией; д, е – пленочные аппараты с восходящей
и нисходящей пленкой раствора соответственно
Хорошая циркуляция раствора в аппаратуре способствует интенсификации теплообмена, предотвращает быстрое отложение накипи на стенках кипятильных труб.
ВА с естественной циркуляцией движение раствора вызвано различием плотностей парожидкостной смеси в циркуляционной трубе
и кипятильных трубах. В этих аппаратах скорости циркуляции небольшие, поэтому реализуются небольшие значения коэффициентов теплопередачи. Скорость циркуляции раствора в ВА с вынесенной трубой больше, чем в аппаратах центральной циркуляцией. Более высокие скорости циркуляции достигаются в ВА с принудительной циркуляцией (для парожидкостной смеси w = 2 
2,5 м/с), поэтому эти аппараты могут работать и при небольших значениях полезных разностях температур. Пленочные ВА используются для разделения нетермостойких растворов.
В пленочном выпарном аппарате
с восходящей пленкой жидкости исходный раствор поступает в трубы снизу и заполняет одну четверть трубы. Происходит кипение раствора, образующийся пар увлекает раствор в виде кольцевой пленки. Кольцевая пленка при кипении испаряется (рис. 3.5). Для снижения температуры кипения растворов процесс, как правило, проводится под вакуумом.
| Рис. 3 5. Структура двухфазных потоков при кипении раствора
в вертикальной трубе
|
Роторные ВА применяются для выпаривания высоковязких пастообразных продуктов. Барботажные ВА используются для выпаривания агрессивных жидкостей. Барботаж осуществляется дымовыми газами с помощью погружных горелок.
Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
