ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические основы процесса выпаривания из "Машины и аппараты химических производств" Процесс выпаривания заключается в удалении из раствора большей части растворителя и получении концентрированного раствора. Выпаривание следует вести так, чтобы при заданной производительности получить сгущенный раствор требуемой концентрации без потерь сухого вещества и при возможно меньшем расходе топлива. Процесс выпаривания осуществляют в аппаратах однократного действия (однокорпусный выпарной аппарат) или многократного действия (многокорпусный выпарной аппарат). В последнем случае расход топлива на выпаривание значительно снижается. [c.192] Для снижения расхода, топлива на окончательное упаривание раствора (после выпарной станции), обычно осуществляемое в аппарате однократного действия, надо стремиться сгустить раствор в выпарной установке многократного действия до возможно более высокой концентрации, насколько это допускается особенностями технологической схемы и гидромеханическими условиями транспортирования сгущенного раствора. [c.193] Физическая сущность процесса выпаривания растворов заключается в частичном или почти полном превращении растворителя в пар. [c.193] При кипении превращение жидкости в пар происходит не только с поверхности, а главным образом внутри пузырьков пара, образующихся в самой жидкости причем образовавшиеся пузырьки сами становятся центрами парообразования. Пузырек пара по мере испарения жидкости увеличивается в размере, его подъемная сила при этом возрастает он всплывает на поверхность и лопается, а вместо него образуется новый пузырек. Таким образом осуществляется непрерывный перенос образующегося внутри жидкости пара в паровое пространство. Паровые пузырьки зарождаются преимущественно на стенках шероховатой теплообменной поверхности. Их образованию способствуют также содержащиеся в жидкости газы, выделяющиеся при нагреве и образующие большое количество газовых пузырьков, в которые испаряется жидкость. [c.193] Для обогрева аппаратов в качестве теплоносителя чаще всего используют насыщенный или слегка перегретый пар (температура перегрева может быть не выше 50° С) можно применять также газовый или электрический обогрев. Передача тепла от теплоносителя к кипящей жидкости возможна при наличии температурного перепада (полезной разности температур) между ними. [c.193] При выпаривании под вакуумом температура кипения снижается это обстоятельство используют при сгущении растворов, для которых во избежание порчи продукта нельзя допустить высокие температуры кипения. [c.193] Как известно, температура кипения растворов выше температуры кипения однокомпонентной жидкости (например, воды) при том же давлении, т. е. растворы обладают температурной депрессией дт. Это обстоятельство следует учитывать при расчете выпарного аппарата в отношении как параметров теплоносителя, так и рабочего режима при эксплуатации. Таким образом, температура кипения однокомпонентной жидкости является функцией давления, а температура кипения раствора — функцией давления и концентрации Ь, а также свойства растворенного вещества. [c.193] Используя этот закон, можно вычислить температуру кипения раствора данной концентрации при произвольном давлении, если она известна для одного какого-либо давления. Этот закон применим к разбавленным растворам, однако на основе проведенных исследований [78] установлены поправки в случае применения его к концентрированным растворам, кипящим под вакуумом. [c.194] При определении температуры кипения раствора по этому методу необходимо знать температуры кипения раствора прн двух различных давлениях, вследствие чего данный метод не удобен в расчетной практике. [c.194] На основе приведенной формулы построен график (рис. 52) для определения ш. По оси абсцисс отложены температуры кипения воды (чистого растворителя) при заданном давлении (или, что то же, температура вторичного пара при заданном давлении), а по оси ординат — значения поправочного коэффициента ш. [c.194] Приведенные формулы являются приближенными более точные данные можно получить на основе опытного определения йт при заданных р и Ь. [c.195] В случае кипения раствора в вертикальном контуре с естественной циркуляцией на температуру кипения влияет также высота слоя кипящей жидкости в кипятильной трубке. [c.195] В действительности, величина Ар меньше вычисленной по формуле (389), так как она зависит от изменения удельного веса парожидкостной эмульсии по длине трубки, интенсивности перемешивания и циркуляции. Однако в расчетной практике пользуются этой формулой, дающей некоторый запас при расчете, и считают, что кипение в вертикальной трубке происходит при температуре, соответствующей давлению р + Ар (где р — давление в паровом пространстве аппарата). Вследствие влияния гидростатического эффекта полезная разность температур уменьшается, что ведет к необходимости увеличения поверхности нагрева . [c.195] Следует отметить, что при сгущении растворов в выпарной установке их вязкость р, и плотность р увеличиваются, а удельная теплоемкость с, коэффициент теплопроводности X и коэффициент теплоотдачи при кипении аг уменьшаются. [c.195] Вернуться к основной статье