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 надо вести так, чтобы при заданной производительности получить сгущенный раствор требуемой концентрации надлежащего качества, без потерь сухого вещества и при возможно меньшем расходе топлива. Процесс выпаривания осуществляется либо в аппарате однократного действия (однокорпусный выпарной аппарат), либо многократного действия (многокорпусный выпарной аппарат). В последнем случае расход топлива на выпаривание значительно снижается. [c.208] В целях снижения расхода топлива на окончательное упаривание раствора (после выпарной станции), которое обычно осуществляется 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 гидрол1еханическими условиями транспортировки сгущенного раствора. [c.209] Физическая сущность процесса выпаривания растворов заключается в частичном или почти полном превращении растворителя в пар. [c.209] При кипении превращение жидкости в пар происходит не только с поверхности, а главным образом внутри паровых пузырьков, образующихся в самой жидкости, причем образовавшиеся пузырьки сами становятся центрами парообразования. Пузырек пара, по мере испарения в него жидкости, увеличивается в размере, его подъемная сила при этом возрастает и потому он всплывает наверх, где и лопается, а вместо него образуется новый таким образом осуществляется непрерывный перенос образующегося внутри жидкости пара в паровое пространство. Паровые пузырьки зарождаются преимущественно на стенках теплообменной поверхности, где имеется шероховатость их образованию способствуют также содержащиеся в жидкости газы, выделяющиеся при нагреве и образующие большое количество газовых пузырьков, в которые испаряется жидкость. [c.209] Для обогрева аппаратов в качестве теплоносителя чаще всего используется насыщенный или слегка перегретый пар (температура перегрева может быть не выше 50°), также может применяться газовый или электрический обогрев. Передача тепла от теплоносителя к кипящей жидкости возможна при наличии температурного перепада (полезной разности температур) между ними. [c.209] Как известно, температура кипения растворов выше температуры кипения однокомпонентной жидкости (например, воды) при том же давлении, т. е. растворы обладают температурной депрессией что должно быть учтено при расчете выпарного аппарата как в отношении параметров теплоносителя, так и рабочего режима при эксплуатации. Таким образом, температура кипения однокомпонентной жидкости является функцией давления, а для раствора она зависит от давления р и концентрации Ь, а также от природы растворенного вещества. [c.210] Г1 — скрытая теплота парообразования при заданном давлении в ккал/кг. [c.211] В действительности, величина Др меньше вычисленной по ф-ле (7,5), так как она зависит от изменения удельного веса паро-жидкост-ной эмульсии по длине трубки, от 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 з,авлению (р -1- Ар), где р — давление в паровом пространстве аппарата. Вследствие влияния гидростатического эффекта полезная раз-яость температур уменьшается, что ведет к необходимости увеличения аоверхности нагрева. [c.211] Следует отметить, что при сгущении растворов в выпарной установке увеличивается их вязкость 1, удельный вес у, а удельная теплоемкость с, коэффициент теплопроводности ). и коэффициент теплоотдачи при кипении 2 снижаются. [c.212] Выпаривание в промышленных условиях производят в аппаратах однократного или многократного действия, причем наиболее распространены в заводской практике последние. Чаще всего процесс выпаривания ведется непрерывно. [c.212] Как указывалось, в качестве теплоносителя обычно служит насыщенный или слабо перегретый водяной пар, характеризующийся высокой скрытой теплотой конденсации, высоким кoэффициeнтo теплоотдачи, причем паровой обогрев отличается гибкостью регулирования. Газовый нагрев, электронагрев и нагрев высококипящим -теплоносителями применяют лишь в случаях высокой температурь кипения растворов, исключающей применение водяного пара. Необходимо отметить, что схема выпарной станции должна быть выбранг в увязке с теплосиловым хозяйством завода также следует подчеркнуть, что многокорпусную выпарную установку нужно рассматривать как единое целое, так как изменение режима в одном аппарате сказывается на работе остальных. [c.212] В практике иногда встречаются однокорпусные установки с тепловым насосом, в которых вторичный пар сжимается до состояния рабочего пара и таким образом используется в том же аппарате. Такие установки могут в некоторых случаях конкурировать с многокорпусными. [c.213] В последние годы в СССР проведен ряд серьезных исследований для установления зависимостей по определению щ. Эти зависимости, базирующиеся на теории подобия, применительно к жидкостям и растворам представлены следующими критериальными уравнениями. [c.214] Ф-лы (7,9) и (7,10) получены при условии соблюдения оптимального уровня раствора в вертикальном выпарном аппарате с естественной циркуляцией. [c.215] Приведенные зависимости позволяют установить влияние различных факторов на а . с увеличением у, к, р, д кз увеличивается, с увеличением V а — уменьшается. Форма, материал и размер поверхности нагрева практически не влияют на 0.2. [c.215] Т — абсолютная температура кипения в °К, г — скрытая теплота парообразования в ккал/кг. [c.216] По приведенным формулам можно определить аг и затем К для незагрязненной поверхности теплообмена. Влияние отложений на поверхности нагрева на К. можно учесть при помощи коэффициента использования поверхности теплообмена ф (см. стр. 158). [c.216] При кипении жидкости в большом объеме парообразование происходит равномерно по всей поверхности, в вертикальном же контуре с естественной циркуляцией оно различно по высоте трубы и лишь при определенном гидродинамическом режиме, соответствующем оптимальному уровню, жидкость практически кипит по всей длине трубки и аа имеет максимальное значение [88]. Согласно исследованиям, Оа растет в интервале объемного паросодержания = 70—989 , после чего начинает резко падать. [c.216] Высота оптимального уровня для данной жидкости зависит также от концентрации раствора. [c.217] Вернуться к основной статье