ВЫПАРИВАНИЕ Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или

ВЫПАРИВАНИЕ Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях путем удаления паров растворителя за счет кипения. Водяной пар, который используется в качестве греющего агента называют греющим или первичным. Пар растворителя, который образуется при выпаривании кипящего раствора, называют вторичным. Вторичный пар может использоваться в качестве греющего пара при многократном выпаривании либо для нужд, не связанных с выпариванием, в последнем случае он называется экстра-паром. Способы выпаривания: 1. В зависимости от давления различают выпаривание под избыточным давлением, под атмосферным давлением и под вакуумом. 2. В зависимости от использования вторичного пара различают: простое выпаривание, многократное выпаривание и выпаривание с тепловым насосом.

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты со свободной неорганизованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с паровой рубашкой Змеевиковый выпарной аппарат: 1 – корпус; 2 – секции змеевика; 3 – брызгоуловитель

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты со свободной неорганизованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с горизонтальной трубчатой греющей камерой и вертикальным цилиндри-ческим корпусом: 1 – корпус; 2 – трубчатая греющая камера; 3 – сепарационное пространство

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты с естественной организованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с соосной греющей камерой и центральной циркуляционной трубой: 1 – корпус; 2 – греющая камера; 3 – кипятильные трубы; 4 – циркуляционная труба; 5 – сепаратор; 6 – брызгоуловитель

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты с естественной организованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с соосной греющей камерой и выносной циркуляционной трубой: 1 – сепаратор; 2 – брызгоуловитель; 3 – греющая камера; 4 – циркуляционная труба

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты с естественной организованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с выносной греющей камерой: 1 – сепаратор; 2 – брызгоуловитель; 3 – греющая камера; 4 – циркуляционная труба

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты с естественной организованной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения: 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – испарительная труба; 4 – циркуляционная труба; 5 – каплеот-бойник; 6 – брызгоуловитель

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты с принудительной циркуляцией раствора Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией раствора: 1 – насос

Конструкции выпарных аппаратов Аппараты контактного типа Барботажный выпарной аппарат: 1 – барботер

Материальный и тепловой балансы однокорпусной выпарной установки Материальный баланс Тепловой баланс тепловой баланс смешения раствора

Движущая сила процессов выпаривания - полезная разность температур - общая разность температур - температурная (концентрационная) депрессия Зависимость температурной депрессии при атмосферном давлении от массовой доли : 1– 8 – растворы различных солей

Гидростатическая депрессия Гидродинамическая (гидравлическая) депрессия

Многокорпусные выпарные установки Прямоточная многокорпусная выпарная установка: 1– 3 – корпуса установки; 4 – подогреватель исходного раствора; 5 – барометрический конденсатор; 6 – ловушка; 7 – вакуум-насос

Многокорпусные выпарные установки Противоточная многокорпусная выпарная установка: 1– 3 – корпуса; 4– 6 – насосы

Материальный и тепловой балансы многокорпусной выпарной установки N D/W 1 2 3 4 5 12 1, 2 0, 57 0, 4 0, 3 0, 27 0, 1

Предельное число корпусов общая разность температур для всей установки

Распределение полезной разности температур по корпусам 1. Равенство поверхностей нагрева корпусов 2. Минимум суммарной поверхности нагрева корпусов

Распределение полезной разности температур по корпусам Равенство поверхностей нагрева корпусов Минимум суммарной поверхности нагрева корпусов

Расчет многокорпусной выпарной установки Заданы: Gн – массовый расход исходного раствора, поступающего на концентрирование; – массовая доля растворенного вещества в исходном растворе; – массовая доля вещества в упаренном растворе; Pг. п. – давление греющего (первичного) пара; Pб. к. – давление в барометрическом конденсаторе 1.

Расчет многокорпусной выпарной установки 2. В первом приближении задается число корпусов N и распределение на основе практического опыта нагрузки по выпариваемому растворителю по корпусам: Например для N=3

Расчет многокорпусной выпарной установки 3. Производится расчет концентраций и расходов растворов на выходе из корпусов 4. Производится распределение в первом приближении перепада давлений между корпусами поровну и определение давлений, температур и энтальпий греющих и вторичных паров в корпусах:

Расчет многокорпусной выпарной установки 5. Определение температурных потерь и температур кипения раствора в корпусах. При интенсивной циркуляции раствора в аппаратах выпаривания структура потока близка к модели идеального смешения. 6. Определяются полезные разности температур по корпусам:

Расчет многокорпусной выпарной установки 7. Определяются тепловые нагрузки аппаратов Qi расход греющего пара Dг, производительности каждого аппарата по испаряемому растворителю Wi на основе совместного решения уравнений теплового и материального балансов по корпусам Искомые величины: Если распределение выпариваемого растворителя по корпусам, найденное из решения данной системы уравнений, не соответствует принятому ранее, то расчет повторяется, начиная с пункта 3, используя новое распределение Wi.

Расчет многокорпусной выпарной установки 8. Рассчитываются коэффициенты теплопередачи Kт, i по корпусам установки. 9. Производится распределение полезной разности температур по корпусам и определение поверхностей нагрева корпусов. Такое распределение проводится либо на основе равенства поверхностей теплопередачи корпусов, либо на основе обеспечения минимума поверхности теплопередачи всей установки

Расчет многокорпусной выпарной установки 10 Выбирается оптимальное число корпусов. Зависимость затрат на функционирование выпарной установки от числа корпусов