Основные схемы многокорпусных установок

1. Противоточные и прямоточные.

2. Под давлением и под разряжением.

Чаще используются прямоточные, под разряжением.

Существует схема с параллельным питанием корпусов, когда исходный раствор подается одновременно во все корпуса, и удаляющийся упаренный раствор имеет одинаковую концентрацию.

Устройство выпарных аппаратов

Классификация выпарных аппаратов (ВА):

1) по виду циркуляции:

а) с неорганизованной (свободной);

б) с направленной естественной;

в) с принудительной циркуляцией раствора;

2) по кратности циркуляции:

а) прямоточные, в которых выпаривание происходит за один проход без циркуляции раствора;

б) с многократной циркуляцией раствора;

3) по организации процесса:

а) периодически действующие;

б) непрерывно действующие.

Типовые конструкции выпарных аппаратов

Аппараты со свободной циркуляцией раствора.

Простейшие устройства – выпарные чаши с паровыми рубашками, работают при атмосферном давлении; и закрытые котлы с рубашками, работающие под вакуумом.

Циркуляция неупорядоченная, коэффициенты теплопередачи низкие, поверхность нагрева мала.

Применяются для вязких и агрессивных сред.

Змеевиковые ВА, в корпусе которых размещаются паровые змеевики, в паровом пространстве - брызгоуловитель. Они бывают компактными и отличающимися большой интенсивной теплопередачей. Однако очистка и ремонт змеевиков затруднены.

Используются для выпаривания агрессивных сред.

ВА с горизонтальной трубчатой нагревательной камерой и с вертикальным или горизонтальным корпусом. В нижней части корпуса этих ВА находится нагревательная камера, состоящая из пучка труб.

Вертикальные ВА с направленной естественной циркуляцией – наиболее широко применяются в промышленности. Основное достоинство – улучшение теплоотдачи раствору при его однократной организованной циркуляции в замкнутом контуре. Они компактны, удобны для ремонта и обслуживания.

Развитие конструкции этих аппаратов происходит в направлении усиления естественной циркуляции путем увеличения разности весов жидкости в опускной (циркуляционной) трубе и в подъемной части контура (кипятильных трубах). Для обеспечения этого:

1. увеличивают высоту кипятильных труб;

2. улучшают охлаждение циркуляционной трубы;

3. поддерживают в циркуляционной определенный уровень жидкости, необходимый для уравновешивания столба парожидкостной смеси в подъемных трубах при заданной скорости и давлении.

Аппараты с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой. В нижней части вертикального корпуса находится нагревательная камера, состоящая из двух трубных решеток, в которых закреплены кипятильные трубы длиной 2-4 м и циркуляционная труба 4 большого диаметра, установленная по оси камеры. В межтрубном пространстве подается греющий пар.

Недостатки:

1. циркуляционная труба обогревается паром, что снижает разность плотностей;

2. жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее разности тепловых удлинений и корпуса аппарата.

Аппараты с подвесной нагревательной камерой. Нагревательная камера имеет собственную обечайку и свободно устанавливается в корпусе. Роль циркуляционной трубы играет кольцевой зазор между обечайкой камеры и стенками корпуса аппарата. Раствор движется вверх по кипятильным трубам.

Достоинства:

1. циркуляционный канал находится вне нагревательной камеры и имеет большое поперечное сечение;

2. благодаря подвесу нагревательной камеры устраняется опасность нарушения плотности соединения кипятильных труб с трубными решетками из-за разности тепловых удлинений.

Недостатки: не могут быть использованы для вязких и кристаллизующихся растворов.

Аппараты с выносными циркуляционными трубами. Для улучшения циркуляции раствора циркуляционная труба располагается вне корпуса аппарата вокруг нагревательной камеры.

Достоинства:

1. интенсивность теплопередачи;

2. уменьшение расхода Ме на 1 м² поверхности нагрева.

Аппараты с выносной нагревательной камерой. Выносная нагревательная камера позволяет удлинить кипятильные трубы, чем улучшается циркуляция. Длина труб достигает 7 м. Исходный раствор подается под нижнюю решетку нагревательной камеры или в циркуляционную трубу.

Аппараты с вынесенной зоной кипения. Используют для выпаривания кристаллизующихся растворов, т.к. в них уменьшается образование накипи. Исходный раствор, поднимаясь по длинным 4-7-м трубам не закипает в низ из-за гидростатического давления. Из кипятильных труб раствор попадает в расширяющуюся трубу вскипания, где давление уменьшается, раствор вскипает. Циркулирующий раствор опускается по наружной необогреваемой трубе. Упаренный раствор отводится из нижней части сепаратора.

Прямоточные (пленочные аппараты). Выпаривание происходит при однократном прохождении раствора по трубам нагревательной камеры без цтркуляции раствора. Раствор выпаривается, перемещаясь в виде тонкой пленки по внутренней поверхности труб. В центральной части труб вдоль их оси движется вторичный пар.

Для выпаривания термически нестойких и пастообразных растворов используются роторные прямоточные аппараты.

Аппараты с принудительной циркуляцией. Для повышения скорости циркуляции (чтобы уменьшить накипь) между нагревательной камерой и циркуляционной выносной трубой устанавливается насос.