Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией. Устройство, принцип действия, последовательность расчета расхода греющего пара.
Аппараты с принудительной циркуляцией. Для того чтобы устранить отложение накипи в трубах, особенно при выпаривании кристаллизующихся растворов, необходимы скорости циркуляции не менее 2-2,5 м/сек, т. е. больше тех скоростей, при которых работают аппараты с естественной циркуляцией. В принципе такие высокие скорости достижимы и в условиях естественной циркуляции, но при этом необходимы очень большие полезные разности температур (между греющим паром и кипящим раствором).
В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость ее определяется производительностью циркуляционного насоса и не зависит от высоты уровня жидкости в трубах, а также от интенсивности парообразования. Поэтому в аппаратах с принудительной циркуляцией выпаривание эффективно протекает при малых полезных разностях температур, не превышающих 3-5°С, и при значительных вязкостях растворов.
Одна из конструкций выпарного аппарата с принудительной циркуляцией показана на рис. 1Х-17. Аппарат имеет выносную вертикальную нагревательную камеру 1, сепаратор 2 и необогреваемую циркуляционную трубу 3, в которую подается исходный раствор. Циркуляция раствора производится насосом 4.
При большой скорости движения выпариваемого раствора кипение его происходит на коротком участке перед выходом из кипятильных труб. Таким образом, зона кипения оказывается перемещенной в самую верхнюю часть нагревательной камеры. На большей части длины труб жидкость лишь несколько перегревается. Это объясняется тем, что давление внизу трубы больше давления у ее верхнего края на величину гидростатического давления столба жидкости и гидравлического сопротивления трубы.
|
|
|
Вследствие высокого уровня раствора в кипятильных трубах значительная часть всего циркуляционного контура заполнена жидкостью, а паросодержание смеси жидкости и вторичного пара, выбрасываемой из труб, невелико. В связи с этим циркуляционный насос должен перекачивать большие объемы жидкости (иметь большую производительность) при умеренном расходе энергии, затрачиваемой в основном на преодоление гидравлического сопротивления труб. Таким требованиям удовлетворяют пропеллерные насосы, которые обычно используются в аппаратах с принудительной циркуляцией. Скорость ее ограничена возрастанием гидравлического сопротивления и соответственно расходом энергии на циркуляцию. Поэтому желательно выбирать оптимальную скорость циркуляции, которую устанавливают на основе технико-экономических расчетов.
Устройство, принцип работы выпарного аппарата с соосной греющей камерой. Способы повышения скорости циркуляции.
|
|
|
Рисунок 1. Выпарной аппарат пленочного типа с восходящей пленкой и соосной греющей камерой: 1 – греющая камера; 2 – центробежный сепаратор; 3 – брызгоотделитель.
Выпарной аппарат пленочного типа с восходящей пленкой и соосной греющей камерой (рис.1) отличается наличием длинных труб (Ɩ= 5,7 и 9 м), которые заполняются на 20-25 % их высоты. Раствор поступает в нижнюю часть аппарата и распределяется по трубкам греющей камеры 1.
При достижении тем-ры кипения в ра-ре бурно образуются пузырьки, которые, двигаясь вверх, увлекают за собой рас-р, распределяя его тонким слоем по внутренней поверхности кипятильных трубок. Следовательно, парожидкостная смесь расслаивается на пленку жидкости около стенок и пар в центре трубок так, что жидкая пленка увлекается вверх трением о струю пара. Испарение жид-ти происходит при этом в тонком слое, движущемся с большой скоростью (20 м/с). Парожидкостная эмульсия по выходе из верхней части трубок поступает в центробежный сепаратор 2, где происходит отделение жидкости от пара. Вторичный пар уходит через верхний штуцер, а концентрированный ра-р отбирается на нижней части сепаратора для производственных целей или отводится в следующий корпус.
|
|
|
В таком выпарном аппарате отсутствует циркуляция раствора, т. е. каждая частица ра-ра однократно омывает обогреваемую поверхность, Поэтому эффективность ап-та зависит от уровня ра-ра. При снижении уровня раствора ниже оптимального жидкость превращается в пар, не достигнув верхней части труб, и таким образом уменьшается активная поверхность нагрева.
Для достижения высокой производительности выпарного аппарата с восходящей пленкой необходимо поддерживать оптимальный уровень раствора в кипятильных трубах, определяемый опытным путем.
Максимальный эффект от пр-са кипения ра-ра в пленке достигается большой длиной греющих труб. За счет этого увеличивается скорость движения парожидкостной эмульсии и уменьшается средняя толщина пленки ра-ра. Скорость пара, образующегося при кипении пленки, повышается за счет роста его удельного объема; с уменьшением гидростатического давления понижается тем-ра кипения ра-ра и увеличивается коэффициент теплоотдачи от стенки к пленке.
Выпарные аппараты с восходящей пленкой применяют для выпаривания маловязких и пенящихся растворов, чувствительных к высоким температурам.
К недостаткам этих аппаратов относятся: возможность температурных деформаций длинных труб с последующим изгибом и нарушением плотности вальцевых соединений в трубных решетках; трудность очистки труб от накипи и необходимость постройки зданий большой высоты.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1052; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!