ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выпарные аппараты поверхностного типа из "Основные процессы технологии минеральных удобрений" Применяются одно- и многокорпусные выпарные установки. Однокорпусные установки состоят из одного выпарного аппарата, вторичный пар которого не используется для концентрирования. [c.123] Многокорп сные выпарные установки состоят из нескольких, соединенных друг с другом аппаратов (корпусов), каждый последующий из которых работает при более низком давлении, чем предыдущий. В таких установках свежим паром обогревается только первый корпус образующийся в нем вторичный пар направляется на обогрев второго корпуса и т. д. Вторичный пар из последнего корпуса поступает в конденсатор поверхностного типа или конденсатор смешения. Таким образом, в многокорпусных выпарных аппаратах одно и то же тепло многократно используется, что позволяет экономить большие количества свежего пара. [c.123] Теплота дегидратации (Зконц растворов, далеких от насыщения, обычно невелика и во многих случаях ею можно пренебречь. [c.124] При расчете mhoiикорпусных хиановок полезную разность темпера iр целесообразно распределять так, чтобы поверхности нагрева всех корпусов был одинаковы. В этом случае проще эксплуатировать аппараты, в которых теплообменники однотипны. [c.125] Экономичность выпарной установки повышается с увеличением числа корпусов. Число корпусов обычно рассчитывают из таких соображений, чтобы затраты на сооружение установки, которые растут пропорционально числу корпусов, быстрее окупались за счет экономии греющего пара. Если срок окупаемости установки при комплектации ее последующим корпусом не уменьшится, целесообразность увеличения числа корпусов отпадает. Расчеты показывают [132], что при переходе от однокорпусной установки к двухкорпусной расход греющего пара снижается примерно на 50%, а уже при переходе от четырехкорпусной установки к пятикорпусной — всего на 10% при переходе от десяти корпусов к одиннадцати экономия пара не превышает 1 % общего расхода пара. [c.125] Наибольшее распространение на практике получили двух- трех- и четырехкорпусные выпарные установки. [c.125] Вакуум в выпарных установках создается в результате конденсации вторичного пара в конденсаторах, охлаждаемых водой. Теоретически абсолютное давление в конденсаторе должно быть равно давлению насыщенного пара при температуре конденсации. Вторичный пар, как правило, представляет собой смесь водяного пара и воздуха, выделяющегося при выпаривании растворов и проникающего через неплотности в аппаратуре и коммуникациях. Поэтому реальное давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений пара и воздуха. Для удаления воздуха из вакуумной системы применяют вакуум-насосы. Обычно в конденсаторах выпарных установок поддерживают абсолютное давление, составляющее 0,1—0,2 от атмосферного, что соответствует температуре конденсации 45—60 °С. [c.125] Поверхностные конденсаторы по устройству аналогичны поверхностным теплообменникам (например, кожухотрубчатым аппаратам), и их используют в тех случаях, когда конденсат должен быть чистым. В конденсаторах смешения конденсацию пара проводят при непосредственном контакте с о.хлаждающей водой, и образующийся конденсат удаляется вместе с ней. Эти конденсаторы проще по конструкции и более надежны в эксплуатации, их используют во всех случаях, когда требования к утилизации конденсата (в качественном и количественном отношении) не столь жестки. [c.125] Производительность выпарных установок определяется значениями коэффициента теплопередачи и полезной разности температур чем они выше, тем интенсивнее процесс концентрирования. На практике числовые значения коэффициентов теплопередачи К изменяются обычно в пределах 0,84—25,1 ШЛжЦи Х Хч-°С). Если процесс концентрирования сопровождается интенсивным выпадением осадков на стенках нагревательных элементов, то /С=0,84—2,09 МДж/(м2-ч-°С). Для снижения отложения осадков солей на поверхностях нагрева применяют интенсивную циркуляцию раствора, как естественную, так и принудительную, при помощи насосов. Скорость естественной циркуляции возрастает с увеличением полезной разности температур, скорости вторичного пара в трубах и его давления в паровом пространстве аппарата. [c.126] Коэффициент теплопередачи существенно зависит от вязкости раствора с увеличением вязкости раствора (по мере его концентрирования) коэффициент теплопередачи уменьшается. Как видно из рис. 4-1, коэффициент теплопередачи резко снижается при уменьшении влажности пульпы аммофоса из фосфоритов Каратау [132]. [c.126] Одним из главных условий интенсивной работы выпарных аппаратов является удаление из нагревательной камеры содержащихся в паре неконденсирующихся газов, так как даже небольшое их содержание резко снижает коэффициент теплопередачи. [c.126] Весьма важным для повышения интенсивности работы выпарного аппарата является поддержание в конденсаторе максимально достижимого вакуума, так как при этом понижается температура кипения раствора и, следовательно, повышается полезная разность температур. Увеличению производительности выпарной установки также способствует увеличение давления греющего пара, поступающего в первый корпус. [c.126] Выпарные аппараты поверхностного типа состоят из греющей камеры, в которой установлен теплообменник и происходит собственно процесс концентрирования раствора, и сепаратора, где вторичный пар отделяется от раствора. [c.126] В зависимости от характера движения кипящего раствора различают следующие типы выпарных аппаратов со свободной циркуляцией с направленной естественной циркуляцией с принудительной циркуляцией пленочные. [c.127] На рис. 4-2 изображена схема выпарного аппарата со свободной циркуляцией. Раствор медленно движется в меж-трубном пространстве теплообменника, при этом возникают неупорядоченные конвекционные токи, обусловленные свободной конвекцией. К недостаткам аппаратов такого типа относится трудоемкость очистки межтрубного пространства от накипи и зарастаний и в связи с этим невозможность концентрирования кристаллизующихся растворов. Эти аппараты имеют невысокий коэффициент теплопередачи, они громоздки и металлоемки, поэтому в настоящее время применяются редко. [c.127] Выпарные аппараты с направленной естественной циркуляцией (рис. 4-3) имеют замкнутый контур, состоящий из двух зон необогреваемой опускной (циркуляционной) трубы и обогреваемых (подъемных) кипятильных труб. При нагревании концентрируемого раствора в подъемных трубах до кипения в результате испарения части жидкости образуется парожидкостная смесь, плотность которой, естественно, меньше плотности жидкости в опускной трубе. Вследствие этого возникает упорядоченная направленная циркуляция раствора в замкнутом контуре, что способствует повышению коэффициента теплопередачи и уменьшает вероятность зарастания поверхностей теплообмена той стороны, где находится кипящая жидкость. Интенсивность парообразования и соответственно скорость циркуляции в кипятильных трубах определяются вязкостью раствора и разностью температур между стенкой теплообменника и жидкостью. Чем ниже вязкость (область малых концентраций) раствора и чем больше разность температур, тем интенсивнее парообразование и выше скорость циркуляции раствора. [c.127] Для повышения интенсивности работы выпарных аппаратов в последнее время применяют аппараты с принудительной циркуляцией концентрируемого раствора. Схема аппарата, снабженного наружной циркуляционной трубой, изображена на рис. 4-4. [c.128] Исходный раствор подают в нижнюю часть греющей камеры, а концентрированный выводится из нижней части сепаратора. Так как вся циркуляционная система заполнена жидкостью, насос работает не на подъем жидкости. а вся его энергия затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений в контуре циркуляции. Скорость циркуляции жидкости в трубах греющей камеры принимают равной 1,5—3,5 м/с. Принудительную циркуляцию применяют также в выпарных аппаратах с выносной греющей камерой. [c.128] Преимуществом аппаратов с принудительной циркуляцией жидкости является более высокое значение коэффициентов теплопередачи (в 3—4 раза больше, чем при естественной циркуляции), что связано с уменьшением вероятности солеотложений на поверхностях теплообмена при выпаривании кристаллизующихся растворов. Одновременно с этим снижается время простоев этих аппаратов на технологическую очистку поверхностей. Надежность работы аппаратов с принудительной циркуляцией во многом определяется временем безотказной работы циркуляционных насосов. [c.128] Широкое распространение на практике получили выпарные пленочные аппараты. Схема пленочного аппарата (с восходящей пленкой) приведена на рис. 4-5. [c.129] Вернуться к основной статье