3. Полезная разность температур.

Распределение температур теплоносителей по высоте аппаратов 3-х корпусной прямоточной выпарной установки представлено на рис. 106.

Из рисунка следует:

Общая разность температур

Суммарная полезная разность температур

Оптимальное значение для 3-х корпусной установки (аппараты с естественной циркуляцией раствора)

Р ис. 106. Распределение температур теплоносителей по высоте аппаратов 3-х корпусной прямоточной выпарной установки.

Суммарные температурные потери

Определение температуры греющего пара на входе в 1-й корпус

Для растворов, имеющих высокие температурные депрессии (например, щёлочи), применяется меньше число корпусов, чтобы не использовать пар высоких параметров ( ).

Распределение полезной разности температур.

Для удобства замены аппаратов обычно исходят из равенства

(110)

или

Откуда

Теперь

и ли

Д ля 3-х корпусной установки принимается отношение (например, для раствора хлористого натрия)

Тогда

или .

4. Поверхность теплопередачи.

Принимается ориентировочно коэффициент , затем по отношению - коэффициенты , тогда

Далее по поверхности аппарат принимается из каталога.

Оптимальное число корпусов выпарной установки.

Увеличение числа корпусов выпарной установки приводит к уменьшению расхода греющего пара и в то же время к увеличению капитальных затрат, как это показано на рис. 107.

Р ис. 107. Определение числа корпусов выпарной установки по минимуму суммарных затрат.

Гораздо чаще оптимальное число корпусов выпарной установки определяется не по минимуму суммарных затрат (рис.107), а по максимуму годового экономического эффекта.

5. Конструкции выпарных аппаратов.

Все выпарные аппараты разделяются на пять групп. Классификация представлена ниже. Области применения:

1. для очень вязких растворов,

2. для любых растворов,

3. для кристаллизующихся растворов,

4. для пенящихся и нетермостойких растворов,

5. для агрессивных растворов.

Особенности расчёта коэффициента теплопередачи.

Для выпарных аппаратов очень сложно учесть термическое сопротивление слоя накипи, которое переменно во времени и увеличивается от корпуса к корпусу. Поэтому коэффициент теплопередачи рассчитывают по формуле:

где - коэффициент, учитывающий термическое сопротивление стенки и слоя загрязнений (накипи).

Принимаются: =0.7-0.8 – для некристаллизующихся растворов,

=0.4-0.5 – для кристаллизующихся растворов.

Коэффициент теплоотдачи для конденсации греющего пара определяется по формуле

где - учитывает свойства конденсата,

Н – высота труб греющей камеры.

Коэффициент теплоотдачи со стороны раствора для аппаратов типа 2а,б,г определяется для режима пузырькового кипения по формуле:

Коэффициент теплоотдачи со стороны раствора для аппаратов типа 2в и 3 определяется для вынужденного движения в турбулентном режиме по формуле:

Аппараты других типов применяются сравнительно редко (в курсовое проектирование не входят).

Рис. 108. Схемы (а и б) и фотография (в) многокорпусных выпарных установок.

а - установка с прямоточным движением пара и раствора;

б - установка с противоточным движением пара и раствора.

1,2 и 3.Корпуса (нумерация по ходу пара). 4.Конденсатор. 5-Насосы

Рис.109. Схема выпарной установки с термокомпрессией (с "тепловым насосом").

1.Выпарной аппарат. 2.Компрессор (турбо компрессор или пароструйный инжектор) для сжатия вторичного пара и повышения его температуры; при сжатии пар становится перегретым и для превращения в насыщенный его увлажняют после компрессора, вспрыскивая воду.

Рис.110. Выпарной аппарат с погружной горелкой.

1.Корпус. 2.Горелка. 3.Переливная труба для удаления упаренного раствора. 4.Брызгоотбойное устройство.

Рис.111. Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой.

1.Корпус. 2.Кипятильные трубы. 3.Циркуляционная труба. 4.Сепаратор. 5.Брызгоотбойники. 6.Сток жидкости.

Рис.112. Выпарной аппарат с наружной циркуляционной трубой.

1. Греющая камера. 2. Сепаратор. 3.Брызгоотбойник. 4.Циркуляционная труба.

Рис. 113. Выпарной аппарат с наружной циркуляционной трубой и вынесенной зоной кипения.

1-4 .См. рис. В-5. 5. Труба вскипания.

Рис.114. Выпарной аппарат с двумя наружными циркуляционными трубами и с вынесенной зоной.

Рис.116. Выпарной аппарат с вынесенной

греющей камерой.

1.Греющая камера. 2.Сепаратор.

3.Циркуляционная труба.

Р ис. 115. Выпарной аппарат с наружной циркуляционной трубой и вынесенной зоной кипения по ГОСТ 11987-73.

Рис. 117. Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой.

1.Корпус. 2.Кожух греющей камеры. 3.Кипятильные трубы. 4.Кольцевой зазор между греющей камерой и корпусом аппарата. 5.Труба для ввода пара в греющую камеру.

6 и 7.Окна для ввода пара и вывода конденсата из греющей камеры. 8.Кронштейны - опоры для греющей камеры. 9.Сепарационное пространство. 10.Брызгоотбойники. 11.Сток жидкости. 12.Фланцы на трубе для вывода конденсата, соединение и разъединение которых при сборке и разборке аппарата производятся через боковой люк в коническом днище, не показанный на рисунке. 13.Сальниковые уплотнения.

Р ис. 118. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией.

а - с вынесенной греющей камерой;

б - с наружной циркуляционной трубой.

1.Греющая камера. 2.Сепаратор. З.Брызгоотбойник. 4.Циркуляционная груба. 5.Циркуляционный насос.

Р ис.119. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией.

Рис. 120. Плёночный выпарной аппарат.

1.Греющая камера. 2.Сепаратор. З.Брызгоотбойник.