Многокорпусное выпаривание. Сравнительная оценка схем многокорпусных выпарных установок, выбор оптимального числа корпусов установки.

15 Многокорпусное выпаривание. Сравнительная оценка схем многокорпусных выпарных установок, выбор оптимального числа корпусов установки.

Многокорпусное выпаривание

При многократном выпаривании в качестве греющего используется вторичный пар и, следовательно, достигается значительная экономия тепла. Проведение подобного процесса возможно либо при использовании греющего пара высокого давления, либо при применении вакуума.

Сущность процесса состоит в том, что он проводится в несколько соединенных последовательно аппаратах, давление в которых поддерживают так, чтобы вторичный пар предыдущего аппарата мог быть использован как греющий пар в последнем аппарате.

Многокорпусные выпарные установки могут быть прямоточными, противоточными и комбинированными.

Наибольшее распространение в промышленных условиях получили прямоточные выпарные установки (рисунок 3).

Здесь греющий пар и выпариваемый раствор направляют в первый корпус, затем частично упаренный раствор самотеком перетекает во второй корпус и т.д.; вторичный пар первого корпуса направляют в качестве греющего пара во второй корпус и т.д.

 

Рисунок 3 - Многокорпусная прямоточная выпарная установка

Достоинства:

- нет необходимости в установке насосов для перекачивания кипящих растворов, т.к. перетекание раствора из корпуса в корпус благодаря разности давлений идет самотеком.

- температура кипения раствора и давление 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 t_кип. В последнем корпусе идет на дополнительное испарение растворителя из этого же раствора. Это явление называется самоиспарение.

Недостатки:- понижение t_кип и увеличение концентрации раствора от первого корпуса к последнему, что увеличивает вязкость раствора и уменьшает теплоотдачу при кипении, а следовательно, приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и, как следствие, к увеличению общей поверхности теплообменника.

Выбор числа корпусов. С увеличением числа корпусов многокорпусной выпарной установки снижается расход греющего пара на каждый килограмм выпариваемой воды. Как было показано, в однокорпусном выпарном аппарате на выпаривание 1 кг воды приближенно расходуется 1 кг греющего пара. Соответственно в двухкорпусной выпарной установке наименьший расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды должен составлять 1/2 кг, в трехкорпусной - 1/3 кг, в четырехкорпусной -.1/4 и т. д.

Т. обр., расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды в многокорпусных выпарных установках приближенно обратно пропорционален числу корпусов.

В действительности расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды больше и практически в зависимости от числа корпусов выпарной установки.

Однако основной причиной, определяющей предел числа корпусов выпарной установки, является возрастание температурных потерь с увеличением числа корпусов. Для осуществления теплопередачи необходимо обеспечить в каждом корпусе некоторую полезную разность температур, т. е. разность температур между греющим паром и кипящим раствором, равную обычно не менее 5-7°С для аппаратов с естественной циркуляцией и не менее 3°С для аппаратов с принудительной циркуляцией.

Чем выше концентрация выпариваемого раствора, тем больше температурные потери и тем меньшее число корпусов м. б. последовательно соединено в одну установку. Вместе с тем чем интенсивней циркуляция раствора, тем меньше допустимая полезная разность тем-р в каждом корпусе и тем больше предельное число корпусов.

Оптимальное число корпусов можно определять с помощью расчета на ЭВМ.