Конструкции выпарных аппаратов

Выпарной аппарат с естественной циркуляцией с вынесенной греющей камерой (рис.33а) - состоит из греющей камеры, сепаратора и циркуляционной трубы. В сепараторе имеются брызгоотделитель и сливной патрубок.

Применяются для концентрирования непенящихся сред с невысокой вязкостью. Недостатки - большое время пребывания, малые коэффициенты теплоотдачи вследствие малой скорости течения, загрязняемость греющей поверхности. Диаметр греющей камеры 2-4 м, высота аппарата - 13 м.

Рис. 33.

Циркуляционные выпарные

аппараты:

а) с вынесенной греющей камерой;

б) с встроенной греющей камерой:

1 - греющая камера

(трубчатка),

2 - сепаратор пара;

3 - брызгоотделитель. П₁ - первичный пар; П₂ - вторичный пар; К - конденсат.

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией отличается наличием циркуляционного насоса, т.е. повышением энергозатрат на процесс. Но это ведет к значительному улучшению тепловых характеристик и меньшей загрязняемости вследствие более высокой скорости протока среды (2-4 м/с); больше вязкость выпариваемой среды. Общий недостаток - большое время упаривания.

Выпарной аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой (Рис.33б).

Пленочные выпарные аппараты. Принципиальное их отличие от циркуляционных состоит в том, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении упариваемой среды по трубам нагревательной камеры.

Рис. 34. Пленочные выпарные аппарата:

а - с восходящей пленкой;

б - с нисходящей пленкой.

Аппарат с восходящей пленкой (рис.34а) состоит из нагревательной камеры и сепаратора. Раствор подается снизу в трубное пространство; межтрубное обогревается паром. На уровне 20% высоты труб происходит интенсивное кипение. Пузыри вторичного пара, поднимаясь по трубам, увлекают с собой жидкость за счет поверхностного трения. Жидкость в виде пленки "всползает" по внутренней поверхности труб и выпаривание происходит в тонком слое.

Аппарат со стекающей пленкой (рис.34б) имеет выносной сепаратор и распределитель жидкости на верхней трубной плите греющей камеры для организации пленочного течения в трубах. Вследствие однонаправленности течения среды и силы тяжести стекающая пленка тоньше восходящей и соответственно выше коэффициент теплоотдачи.

Роторный пленочный испаритель (рис.35а). Включает сепаратор, корпус с рубашкой, электропривод, вал ротора с лопатками, распределитель раствора. Процесс упаривания происходит в тонком слое жидкости, стекающей по внутренней поверхности аппарата. Возможно упаривание высоковязких сред, т.к. стекающая пленка перемешивается лопатками. Недостатки: малая поверхность испарения и высокая стоимость вследствие присутствия ротора и сопутствующих ему элементов.

Рис. 35.а) Роторно-пленочный выпарной аппарат:

1 - привод; 2 - вал; 3 - сепаратор; 4 - распределительное устройство; 5 - лопасти мешалки;

6 - рубашка;

б) Выпарной аппарат с мешалкой:

1 - привод; 2 - вал; 3 - мешалка; 4 - рубашка.

П₁- первичный пар; П₂- вторичный пар; К - конденсат.

Рис. 36. Ротор центробежного испарителя со спиральной насадкой.

Центробежный испаритель: конструкция насадки аппарата - спираль, с одной стороны которой греющий пар, а с другой - упариваемый раствор, быстротекущий в виде тонкой пленки от центра к периферии ротора.

Емкостные испарители - это обычные реакторы периодического действия с рубашкой и мешалкой якорного или рамного типа (рис.35б). Позволяют упаривать среды до 80-85% сухих веществ.