Загальні відомості
Випарніапарати з вільною циркуляцією
Випарніапарати з природною циркуляцією
Випарної апарат для випарювання концентрованих розчинів
Випарніапарати з примусовою циркуляцією
Плівкові випарні апарати
Випарніапарати з природною циркуляцією
Природна циркуляція виникає в замкнутій системі, що складається з не обігрівається опускний (циркуляційної) труби 1 (рис. 13-2) і обігріваються підйомних (кіпятільних) труб 2.
Мал. 13-2. Схема природної циркуляції:
1 - циркуляційна труба; 2 - кіпятільниетруби.
Якщо рідина в підйомних трубах нагріта до кипіння, то в результаті випаровування частини рідини в цій трубі утворюється парожидкостная суміш, щільність якої менше щільності самої рідини. Таким чином, вага стовпа рідини в опускний трубі більше, ніж в підйомних трубах, внаслідок чого відбувається впорядкований рух (циркуляція) киплячій рідини по шляху: підйомні труби → паровий простір → опускна труба → підйомні труби і т. Д. При циркуляції підвищується коефіцієнт тепловіддачі з боку киплячій рідини і охороняється поверхню труб від освіти накипу.
Для природної циркуляції потрібні дві умови: 1) достатня висота рівня рідини в опускний трубі, щоб врівноважити стовп парожидкостной суміші в кіпятільних трубах і повідомити цієї суміші необхідну швидкість; 2) достатня інтенсивність пароутворення в кіпятільних трубах, щоб парожидкостная суміш мала малу щільність.
При невеликому рівні рідини в опускний трубі парожидкостная суміш не може піднятися до верху кіпятільних труб; при цьому не відбувається циркуляції, і робота апарату супроводжується різким зниженням продуктивності і швидким покриванням труб накипом. З підвищенням рівня рідини зростає швидкість циркуляції і збільшується коефіцієнт теплопередачі. Однак зростання коефіцієнта теплопередачі відбувається лише при підвищенні рівня до деякої певної величини (оптимальний рівень), що відповідає покриттю кіпятільних труб по всій їх висоті парожидкостной сумішшю. При подальшому підвищенні рівня коефіцієнт теплопередачі дещо знижується, так як внаслідок зростання тиску внизу кіпятільних труб рідина починає кипіти не в нижній їх частині, а трохи вище.
Випаровування в кіпятільних трубах визначається фізичними властивостями розчину (головним чином в'язкістю) і різницею температур між стінкою труби і рідиною. Чим нижче в'язкість розчину і чим більше різниця температур, тим інтенсивніше випаровування і тим більше швидкість циркуляції. Для досягнення достатньої циркуляції різниця температур між гріючою парою і розчином повинна бути в середньому не нижче 7-10 ° С.
Оптимальний рівень рідини підвищується з пониженням різниці температур і збільшенням в'язкості розчину і знаходиться дослідним шляхом. Якщо при випаровуванні з розчину не випадають кристали, оптимальний рівень зазвичай становить від 1/4 до 3/4 висоти кіпятільних труб.
Якщо при випаровуванні з розчинів випадають кристали (так звані кристалізуються розчини), рівень рідини підтримують вище кіпятільних труб для того, щоб, рідина в них перегрівалася і закипала лише при виході з труб в паровий простір; при відсутності кипіння в кіпятільних трубах відпадає головна причина виділення накипу.
Випарної апарат з центральною трубою (рис. 13-3) є однією з найбільш старих, але широко поширених конструкцій.
Мал. 13-3. Випарної апарат з центральною трубою:
1 - корпус; 2 - кіпятільниетруби; 3 - циркуляційна труба; 4 - сепаратор; 5 - відбійник.
Гріє камера складається з ряду вертикальних кіпятільних труб 2, що обігріваються зовні паром. По осі гріючої камери розташована циркуляційна труба 3 значно більшого діаметру, ніж кіпятільниетруби. Хоча в такому апараті циркуляційна труба обігрівається зовні паром, розчин нагрівається в ній значно менше, ніж в кіпятільних трубах. Це пояснюється тим, що поверхня труби пропорційна її діаметру, а об'єм рідини в ній пропорційний квадрату діаметра; таким чином, в циркуляційної трубі обсяг рідини на одиницю поверхні труби значно більше, ніж в кіпятільних трубах.
В апаратах великої продуктивності замість однієї циркуляційної труби встановлюють кілька труб меншого діаметра.
Апарат з центральною трубою відрізняється простотою конструкції і легкодоступний для ремонту і очищення. У той же час наявність обігрівається циркуляційної труби знижує інтенсивність циркуляції.
Випарної апарат з підвісною гріючою камерою показаний на рис. 13-4. Цей апарат має греющую камеру, забезпечену кожухом 2; роль циркуляційної труби виконує кільцевої зазор між корпусом апарату і кожухом камери.
Мал. 13-4. Випарної апарат з підвісною гріючою камерою:
1 - корпус; 2 - кожух гріючої камери; 3 - кіпятільниетруби; 4 - труба для підведення пари до гріючої камері.
Гріючийпар підводиться в камеру по трубі 4. Гріюча камера може вийматися з апарату для чищення та ремонту. В апараті є сприятливі умови для циркуляції, оскільки кільцевий простір з боку корпусу не обігрівається. Недоліками є ускладнення конструкції і великі габарити, так як частина площі перетину апарату не використовується через наявність кільцевого каналу.
Апарати з підвісною гріючою камерою виготовляються з поверхнею 50, 75, 95 і 150 м 2. кіпятільниетруби мають зовнішній діаметр 63,5 мм при довжині від 1300 до 1700 мм.