Выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией - Расчет трехкорпусной выпарной установки для выпаривания хлорида кальция

Одна из конструкций таких аппаратов-с центральной циркуляционной трубой. Циркуляция раствора в таких аппаратах вызывается различием плотностей парожидкостной смеси в циркуляционной трубе и кипятильных трубах. Скорость (кратность) циркуляции здесь невелика (скорость движения парожидкостной смеси составляет 0,3-0,8 м/с). Поэтому коэффициенты теплопередачи также относительно низкие. Несмотря на достаточную простоту, аппараты этого типа заменяются на другие - с более интенсивной циркуляцией.

На рис. 1.6 показан выпарной аппарат с вынесенной циркуляционной трубой 2. В этом аппарате циркуляционная труба не обогревается, следовательно раствор в ней не кипит и парожидкостная смесь не образуется. Разность плотностей парожидкостной смеси в кипятильных трубах 1 и раствора в циркуляционной трубе больше, чем в аппаратах с центральной циркуляционной трубой, поэтому кратность циркуляции и коэффициенты теплопередачи несколько выше. Повышение скорости движения парожидкостной смеси в кипятильных трубах уменьшает возможность отложения солей, которые могут выделяться при концентрировании растворов.

выпарной аппарат с вынесенной циркуляционной трубой

Рис. 1.6 Выпарной аппарат с вынесенной циркуляционной трубой: 1- нагревательная камера; 2 - циркуляционная труба; 3 - центробежный брызгоуловитель; 4 - сепарационное (паровое) пространство.

Существенного снижения отложения солей можно достичь при использовании аппаратов с вынесенной зоной кипения (рис. 1.7). В таких аппаратах вследствие увеличенного гидростатического давления столба жидкости кипения в трубах нагревательной камеры 1 не происходит, упариваемый раствор только перегревается. При выходе перегретого раствора из этих труб в трубу вскипания он попадает в зону пониженного гидростатического давления, где и происходит интенсивное его закипание.

выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения

Рис. 1.7 Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения:

1 - греющая камера; 2 - сепаратор; 3 - циркуляционная труба

Таким образом, предотвращается возможность отложения накипи на теплообменной поверхности труб и, следовательно, увеличиваются коэффициент теплопередачи и время эксплуатации аппарата между профилактическими ремонтами.

Более высокие кратности циркуляции, соответствующие скоростям движения парожидкостной смеси более 2-2,5 м/с, достигаются в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией (рис. 1.8). Повышение кратности циркуляции обеспечивается установкой в циркуляционной трубе осевых насосов 4, обладающих высокой производительностью. В связи с более высокими скоростями движения жидкости в этих аппаратах достаточно высоки коэффициенты теплопередачи - более 2000 Вт/(м2 * К), поэтому такие аппараты могут эффективно работать при меньших полезных разностях температур (равных 3-5 °С). В аппаратах с принудительной циркуляцией можно с успехом концентрировать высоковязкие или кристаллизующиеся растворы.

выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной нагревательной камерой 1-греющая камера; 2-сепаратор; 3-циркуляционная труба; 4 - электронасосный агрегат

Рис. 1.8 Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной нагревательной камерой 1-греющая камера; 2-сепаратор; 3-циркуляционная труба; 4 - электронасосный агрегат

В ряде случаев выпарные аппараты с принудительной циркуляцией выполняют с вынесенной нагревательной камерой (см. рис. 1.8). В этом случае появляется возможность производить замену нагревательной камеры при ее загрязнении, а иногда к одному сепаратору подсоединять две или три нагревательные камеры. Роль зоны вскипания выполняет труба, соединяющая нагревательную камеру и сепаратор. Достоинством выпарного аппарата с соосными греющей камерой и сепаратором (см. рис 1.9) является меньшая производственная площадь, необходимая для его размещения.

выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной циркуляционной трубой

Рис. 1.9 Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной циркуляционной трубой: 1 - греющая камера; 2 - сепаратор; 3 - циркуляционная труба; 4 - электронасосный агрегат

К общим недостаткам выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией следует отнести повышенный расход энергии, связанный с необходимостью работы циркуляционного насоса.

Все рассмотренные выше конструкции аппаратов по структуре движения в них жидкости близки к моделям идеального перемешивания, поэтому при сравнительно большом объеме циркулирующего раствора последний находится при повышенных температурах достаточно длительное время (а отдельные частицы жидкости - бесконечно долго). Это существенно затрудняет выпаривание нетермостойких растворов. Для таких растворов можно использовать пленочные выпарные аппараты.

Похожие статьи




Выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией - Расчет трехкорпусной выпарной установки для выпаривания хлорида кальция

Предыдущая | Следующая