13) Выпаривание и выпарные аппараты

Выпаривание — это метод химико-технологической обработки для выделения растворителя из раствора, концентрирования раствора, кристаллизации растворенных веществ. Иногда выпаривание проводят до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества. Выпаривание широко применяется в химической промышленности. Производство многих продуктов производится в жидкой фазе, в виде суспензий и эмульсий, а для получения целевого продукта жидкую фазу следует удалить. Наиболее простым и производительным способом является тепло- и массообмен. Выпаривание принципиально отличается от испарения тем, что при выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения, а испарение происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения

Выпарное оборудование также делят на несколько видов по принципу движения в них кипящей жидкости:

• приборы со свободной циркуляцией;

• приборы с естественной циркуляцией;

• приборы с принудительной циркуляцией;

• выпарные аппараты пленочного типа (к ним же относят оборудование роторного типа).

Аппарат с естественной циркуляцией, который имеет трубу вскипания и вынесенную нагревающую камеру. В данном приборе раствор циркулирует из-за разницы показателей плотности в отдельных местах аппарата. Раствор, подвергаемый выпариванию, нагревается, поднимаясь по трубам, и вскипает по мере своего подъема. Образовавшуюся смесь пара и жидкости определяют в специальный разделитель (сепаратор), где и проводят отделение паровой и жидкой фаз друг от друга.

При этом высота пространства, где образуется пар, обязательно должна удовлетворять условиям прохождения полной сепарации капель жидкости из пара, которые потом выбрасываются через кипятильные трубы. Далее вторичный пар снова пропускают через сепаратор и освобождают брызгоотделитель от капель, а сам раствор по циркуляционной трубе возвращается в нагревающую камеру.

В подобных аппаратах легче всего проходит очищение поверхности от разного рода отложений, потому что за счет открытой верхней крышки нагревающей камеры упрощается доступ к трубам.

Условия для особо активной циркуляции раствора создаются за счет того, что сама циркуляционная труба практически не нагревается, а плотность раствора в выносной циркуляционной трубе намного больше, чем в прочих циркуляционных трубах, которые размещены в нагревающих камерах. Это не дает образовываться на поверхности отложениям и обеспечивает относительно большую скорость циркуляции раствора.

14)Охлаждение и теплоносители (хладагены)

Холодильный агент (хладагент) — рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе изотермического расширения отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде за счёт конденсации (воде, воздуху и т. п.).

Хладагент является частным случаем теплоносителя. Важным отличием является использование теплоносителей в одном и том же агрегатном состоянии, в то время, как хладагенты обычно используют фазовый переход (кипение и конденсацию).

Основными холодильными агентами являются аммиак, фреоны (хладоны), элегаз и некоторые углеводороды. Следует различать хладагенты и криоагенты. У криоагентов температура кипения ниже, также к хладагентам имеются более высокие требования по взаимодействию с маслами компрессоров. В качестве холодильного агента при создании оксиликвита используется кислород.

Принципиальной разницей в использовании холодильных агентов в виде азота, гелия и т. д. является то, что жидкость расходуется и испаряется (как правило, в атмосферу), то есть используется разомкнутый холодильный цикл. В холодильных машинах фреон или аналогичный газ работает по замкнутому циклу, сжимаясь при помощи компрессора, охлаждаясь в конденсаторе, расширяясь в дросселе или детандере, испаряясь в испарителе.

Отдача продуктом тепла в окружающую среду может осуществляться в естественных и искусственных условиях. Для охлаждения до обыкновенных температур (примерно +10...30 °С) наиболее широко используют воду и воздух. При необходимости получения более низких температур (около 0 °С) применяется непосредственное смешение со льдом. Для достижения более низких температур используют холодильные агенты и специальные способы охлаждения.

Жидкостное охлаждение — отвод излишнего тепла от рабочего тела посредством контакта с циркулирующей охлаждающей жидкостью. Главными преимуществами этой схемы по сравнению с воздушным охлаждением являются способность отводить большее количество тепла, меньший размер и более низкий уровень шума.
Воздушное охлаждение — процесс охлаждения деталей, узлов и механизмов, подвергающихся нагреву (таких как ДВС, ТЭД, полупроводниковые приборы и т. д.), потоком воздуха

Воздушное охлаждение не требует присутствия большого количества охлаждающей воды, что позволяет облегчить вес конструкции