Выпаривание коэффициент теплопередачи

Интенсификация теплообменных процессов, в том числе и процессов выпаривания, обусловливает использование теплоносителя при более высоких температурах, чтобы повысить коэффициент теплопередачи и снизить удельную поверхность теплообмена. Для предотвращения термического разложения химических веществ при высоких температурах теплоносителей и предупреждения аварий процессы выпаривания термически нестабильных продуктов проводят под вакуумом. Проведение процесса под вакуумом требует высокой надежности системы. Важными условиями бесперебойной и безаварийной работы являются герметичность оборудования, глубина и постоянство вакуума. Падение вакуума или подсос воздуха в систему прн образовании взрывоопасных смесей и высоких температурах теплоносителя могут привести к перегревам, загораниям и взрывам продуктов. [c.142]

В случае, когда выпаривание проводится периодическим методом с единовременной загрузкой раствора, коэффициент теплопередачи К и потери общей разности температур (Ад + А ) являются величинами переменными, зависящими от концентрации. [c.190]

Основным недостатком аппаратов этого типа является трудность очистки межтрубного пространства, вследствие чего они непригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов. Кроме того, такие аппараты имеют невысокий коэффициент теплопередачи, громоздки и требуют значительного количества металла для изготовления. В настоящее время они применяются редко и вытесняются более совершенными конструкциями. [c.471]

Применение принудительной циркуляции целесообразно при изготовлении аппарата из дорогостоящего материала (в этом случае весьма существенно значительное сокращение поверхности теплообмена вследствие повышения коэффициентов теплопередачи), при выпаривании кристаллизующихся растворов (сокращаются простои во время очистки аппарата) и при выпаривании вязких растворов (что при естественной циркуляции требует наличия большой разности температур). [c.477]

Задача VII. 15. Определить поверхность теплообмена, необходимую для выпаривания 1,5 кг сек воды при атмосферном давлении и при разрежении 0,8 ат. Коэффициент теплопередачи в обоих случаях принять равным 800 вт (м -град). Выпаривание происходит за счет теплоотдачи от насыщенного водяного пара под давлением 2 ат. Для определения средней температуры кипения воды принять плотность паро-жидкостной эмульсии в трубах равной 0,5 плотности воды при той же температуре. [c.253]

Чаще всего пользуются прямоточной батареей корпусов (рис. У-16, а). Выще уже было установлено, что в данном корпусе давление греющего пара должно быть выше давления получаемого вторичного пара, поэтому падение давления должно происходить на всей батарее. Под влиянием разностей давления в батарее происходит перетекание раствора из корпуса в корпус. В последнем корпусе давление может быть очень низким (вакуумом). Тогда конденсатор, работающий на холодной воде (поверхностный или смешения), должен быть подключен к вакуум-насосу. Недостатком такой системы является то, что раствор по мере концентрирования переходит в корпуса, имеющие меньшее давление. При этом уменьшается и температура кипения, но увеличивается вязкость. Поэтому в последних корпусах коэффициент теплопередачи настолько мал, что приходится увеличивать поверхность нагрева (если нужно иметь производительность выпаривания в этих корпусах приблизительно одинаковую с производительностью выпаривания в остальных корпусах). [c.385]

Если температура поступающего раствора значительно ниже т пературы кипения, то целесообразно его предварительно подогреть в отдельном теплообменнике, чтобы выпарной аппарат работал только как испаритель, а не выполнял частично роль подогревателя, так как в последнем случае коэффициент теплопередачи аппарата несколько снижается. Чем выше концентрация начального раствора, тем меньше расход тепла на его упаривание. Количество выпаренной воды можно определить из уравнения баланса сухих веществ, количество которых в процессе выпаривания остается неизменным, [c.192]

В нервом корпусе выпарной прямоточной установки (см. рис. 1Х-2) наименее концентрированный раствор получает необходимое для выпаривания тепло от греющего пара наиболее высоких рабочих параметров, а в последнем корпусе наиболее концентрированный (и наиболее вязкий) раствор выпаривается при помощи вторичного пара наиболее низких параметров. Таким образом от первого корпуса к последнему (по ходу раствора) повышается концентрация и понижается температура выпариваемого раствора, что приводит к возрастанию его вязкости. В результате коэффициенты теплопередачи уменьшаются от первого корпуса к последнему. [c.356]

Для таких аппаратов обычно используют специальные горелки беспламенного горения, снабженные огнеупорной насадкой, которая в накаленном состоянии каталитически ускоряет процесс горения (эти горелки описаны в главе XV). В барботажных выпарных аппаратах, работающих при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора и греющего агента, достигаются более высокие коэффициенты теплопередачи, чем при выпаривании через стенку. [c.376]

Как указывалось, высокие коэффициенты теплопередачи и большие производительности достигаются путем увеличения скорости циркуляции раствора. Однако одновременно возрастает расход энергии на выпаривание и уменьшается полезная разность температур, так как при постоянной температуре греющего пара с возрастанием гидравлического сопротивления увеличивается температура кипения раствора. Противоречивое влияние этих факторов должно учитываться при технико-экономическом сравнении аппаратов и выборе оптимальной конструкции. [c.376]

Уравнение (2—235) показывает, что интенсивность процесса выпаривания определяется числовыми значениями коэффициента теплопередачи и п о-лезной разности температур чем больше коэффициент теплопередачи и полезная разность температур, тем интенсивнее протекает процесс выпаривания. [c.432]

Концентрация раствора влияет на работу выпарного аппарата потому, что от этого зависят удельный вес, вязкость и теплоемкость раствора. Коэффициент теплопередачи зависит от вязкости раствора больше, чем от его удельного веса, и большие коэффициенты теплопередачи наблюдаются в процессе выпаривания разбавленных растворов. При выпаривании более концентрированных растворов увеличивается скорость отложения накипи на поверхности нагрева, что приводит к резкому ухудшению теплопередачи. [c.434]

Более эффективным является такое движение раствора, при кото- ром не будет происходить смешения концентрированного раствора со слабым. Это может быть осуществлено при однократном прохождении раствора через аппарат, т, е. при кратности циркуляции, равной единице. Гв таких аппаратах выпаривание будет протекать при средней концентра-/ции выпариваемого раствора, что должно способствовать увеличению коэффициента теплопередачи. [c.435]

На практике процесс выпаривания электролитических щелоков ведут в выпарных аппаратах с кожухотрубчатыми подогревателями. Греющий пар подается в межтрубное пространство, а электролитические щелока циркулируют в трубках греющей камеры. Для увеличения коэффициента теплопередачи и предотвращения инкрустации греющих трубок применяются аппараты с интенсивной циркуляцией (скорость выпариваемого раствора в трубках не ниже 1,5—2,5 м/с). [c.254]

Важнейшими достоинствами пленочных роторных аппаратов являются кратковременный контакт раствора с поверхностью нагрева, высокий коэффициент теплопередачи, возможность выпаривания не только высоковязких (до 0,3 мПа-с), но также кристаллизующихся растворов вплоть до получения сухого остатка (поверхность нагрева непрерывно очищается лопастями). К числу недостатков этих аппаратов относятся ограниченная производительность (поверхность нагрева не превышает 25 м ), сложность конструкции и относительно высокая стоимость. [c.393]

Оптимальное число корпусов выпарной установки. Расход первичного греющего пара на выпаривание растворов в многокорпусных аппаратах, как было показано, снижается с увеличением числа корпусов. Одновременно, однако, возрастает суммарная температурная депрессия (бх + ба + 63 +. .. + б ), уменьшается рабочая разность температур А и, следовательно, увеличивается суммарная поверхность нагрева аппарата. Все это приводит к увеличению размеров и стоимости аппарата, площади и кубатуры производственного здания, ремонта, обслуживания и т. п. Заметим также, что с ростом числа корпусов п падает рабочая разность температур в каждом корпусе, а с ней и коэффициент теплопередачи. Аналитический расчет оптимального числа корпусов п в общем виде приводит к чрезвычайно громоздким зависимостям, поэтому на практике величина п выбирается путем технико-экономического сопоставления ряда конкурирующих вариантов. С некоторым же приближением оптимальное число корпусов может быть вычислено следующим образом. [c.408]

Часто процесс выпаривания сопровождается отложением накипи на поверхностях нагрева, что приводит к уменьшению коэффициентов теплопередачи и производительности аппаратуры. Типичный пример таких процессов — выпаривание щелоков целлюлозных производств, фруктовых и овощных соков и др. [c.395]

Если накипь образуется, то ее удаляют путем периодической промывки или механической очистки. В том и другом случае возникает необходимость прекращения процесса выпаривания на время, затрачиваемое для очистки поверхности нагрева. Таким образом, работа выпарной установки имеет циклический характер. Каждый цикл состоит из рабочего периода, продолжительностью Тр и периода промывки продолжительностью т . Анализ имеющихся опытных данных показывает, что в период между двумя промывками изменение коэффициента теплопередачи может быть с достаточной точностью описано линейной зависимостью [c.397]

Аппараты с принудительной циркуляцией (рис. IV. 44) используются для выпаривания вязких и кристаллизующихся растворов, особенно при малых разностях температур теплоносителя и раствора, когда нельзя обеспечить интенсивную естественную циркуляцию. Движение раствора с большими скоростями (1,5—3 м/с) позволяет достичь высоких коэффициентов теплопередачи. При этих условиях зона кипения, в которой выделяется твердая фаза, располагается лишь в верхней части труб. За счет абразивного действия перекачиваемой суспензии в ряде случаев обеспечивается механическое удаление отложений с поверхности труб. Основной недостаток этих аппаратов — необходимость применения дополнительного оборудования и затраты электроэнергии на циркуляцию. [c.399]

Особенности выпаривания растворов, имеющих большую температурную депрессию. В подавляющем большинстве случаев растворы, выпариваемые в производствах химической промышленности, обладают высокой температурной депрессией, которую надлежит рассматривать как синтетический показатель всех его физических свойств. Чем больше температурная депрессия, тем меньше полезная разность температур и коэффициент теплопередачи. [c.184]

Самые высокие коэффициенты теплопередачи можно получить в аппаратах с принудительной циркуляцией, которые допускают кипение в трубках (например, рис. IV-I7,а). Греющая камера в этом аппарате выходит в паровое пространство, а уровень жидкости обычно поддерживается несколько ниже верхнего конЦа трубок. Этот тип аппарата не следует применять для солевых растворов, потому что при кипении в трубках увеличивается возможность отложения солей на стенках (а внезапное парообразование способствует образованию большого количества центров кристаллизации и получению мелкокристаллического продукта). Такие аппараты применяются редко —в основном в тех случаях, когда ограничена высота помещения или когда при выпаривании на стенках не отлагаются соли и не образуется накипь. [c.281]

Более высокие скорости циркуляции могут быть достигнуты в аппарате, показанном на рис. IV-17, которым широко пользуются для сгущения молока. Здесь увеличено паровое пространство, и концентрированная жидкость скапливается в его нижней части. Такая конструкция может быть использована для периодического выпаривания. В этих аппаратах температура жидкости в трубках далеко не одинакова, и рассчитать ее трудно. В нижнем конце трубки раствор обычно не кипит и получаемое тепло концентрируется в ней (тепло перегрева). Так как скорость поступающего раствора обычно очень низка, низок и действительный коэффициент теплопередачи в некипящей зоне. Поднимаясь выше по трубке, раствор закипает, причем непосредственно от этой точки, температура жидкости в трубке начинает уменьшаться (потому что уменьшаются статический напор потери на трение И ускорение). Верхнего конца трубок смесь пара и жидкости достигает при температуре, равной температуре парового пространства. Таким образом, истинная разность температур в зоне кипения всегда ниже, чем общая разность, рассчитанная по тем-п атурам греющего пара и парового пространства. [c.284]

Значения общего коэффициента теплопередачи для выпаривания рассола поваренной соли при скорости 1,35 м сек в вертикальных медных трубках внешним диаметром 32 мм и длиной 6 м и скорости конденсат ции 0,0014 кг (сек-м ) в зависимости от температуры кипения рассола приведены на рис. IV-20. [c.287]

Эмпирическое уравнение для общего коэффициента теплопередачи при выпаривании в аппаратах этого типа [c.288]

Рис. 1У-20. Зависимость коэффициента теплопередачи от температуры кипения при выпаривании солевых растворов

Высокие коэффициенты теплопередачи имеют место при выпаривании разбавленных растворов, а низкие — при выпаривании вязких жидкостей. Пунктир на рнс. 1У-23 представляет (приближенно) нижний предел для жидкостей с вязкостью около 0,1 н-сек м Вертикальные выпарные аппараты с длинными трубками плохо [c.291]

Рис. 1У-24. Зависимость общего коэффициента теплопередачи от температуры кипения при выпаривании морской воды в вертикальных аппаратах с длинными трубками.

Выпарные аппараты с горизонтальными трубками работают так же, как и с вертикальными, и коэффициенты теплопередачи для них характеризуются величинами одного и того же порядка. Некоторые данные для процесса выпаривания воды опубликованы. [c.292]

Значения коэффициентов теплопередачи (без учета загрязнений) в аппарате змеевикового типа (трубки из меди) для выпаривания морской воды приведены на рис. IV-26. [c.292]

Пример VII, 16. Для концентрирования раствора Mg b имеется выпарной аппарат общей (наружной) поверхностью труб F = 65 м н длиной трубки I = 3,5 м. Определить максимальную производительность аппарата (но исходному раствору), если раствор концентрируют от с =12 вес. % до с = 33 вес. %. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности труб, k = 1100 вт м -град). Выпаривание происходит при атмосферном давлении. В качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар с температурой =145° С. Исходный раствор поступает в выпарной аппарат при о = 20°С. [c.224]

Прямоточные аппараты чувствительны к изменению режима работы и требуют для эффективного выпаривания поддерживания некоторого оптимального кажущегося уровня раствора в кипятильных трубах. Кажущийся уровень соответствует высоте столба некипящего раствора, которым может быть уравновешен столб паро-жидкостной смеги в трубах. При кажущемся уровне ниже оптимального верхняя часть поверхности труб не омывается жидкостью и практически не участвует в теплообмене оголенная часть поверхности труб при испарении на ней брызг жидкости покрывается накипью. При кажущемся уровне выше оптимальног на большей части поверхности труб раствор только нагревается соответственно уменьшается высота зоны кипения, где теплопередача интенсивнее это приводит к снижению средней величины коэффициента теплопередачи. Кроме того, для вертикальных прямоточных аппаратов необходимы высокие производственные помещения. Область применения аппаратов с поднимающейся пленкой — выпаривание маловязких растворов, в том числе пенящихся и чувствительных к высоким температурам. Эти аппараты не рекомендуются для выпаривания кристаллизующихся растворов ввиду возможности забивания труб кристаллами. [c.372]

Нормальные удельные тепловые нагрузки для аппаратов различных типов принимаются следующими для аппаратов с естественной циркуляцией до 134-10з Дж/(м2.ч), для аппаратов с принудительной циркуляцией до 712-lO Дж/(м2-ч). Принимается, что разность температур At в аппаратах с естественной циркуляцией при упаривании слабой щелочи должна лежать в интервале 12— 15° С, при упаривании средней щелочи — в интервале 15—20° С. Для аппаратов с принудительной циркуляцией на последней стадии упаривания разность температур составляет 25—40° С. Коэффициент теплопередачи должен быть порядка 1700—2600 Вт/(м2-К)-Количество теплоты, израсходованное на выпаривание электролитических щелоков, принято учитывать на производстве в мегакалориях (Мкал) (1 Мкал—1 млн. больших калорий или 4,19 млн. джоулей). В интервале давления, применяемом при выпаривании 1 т пара несет с собой 0,63—0,66 Мкал. [c.72]

Большинство перечисленных компонентов сульфитно-дрожжевой бражки относится к активным соединениям. Аминокислоты и низкомолекулярные белки в процессе выпаривания способны конденсироваться с лигносульфонатами. Дрожжевые клетки в этих условиях подвергаются плазмолизу с образованием белковой массы, легко полимеризующейся на внутренней поверхности трубок калоризатора выпарного аппарата. Летучие органические соединения, попадая с соковым паром из сепаратора аппарата выпарной батареи в межтрубное пространство калоризатора следующего за ним аппарата, также образуют легко полимеризующиеся отложения на наружной поверхности трубок. При этом присутствие в соковых парах неконденсируемых газов снижает коэффициент теплопередачи, что отрицательно сказывается на эксплуатационных параметрах выпарной батареи. [c.280]

Как уже отмечалось, наиболее распространенным теплоносителем в выпарных установках является насыщенный водяной пар различных давлений, редко превышающих, однако, 1,5—1,6 МПа. При выпаривании высококипящих растворов, исключающих возможность применения водяного пара, используются органические теплоносители и в ряде случаев — топочные газы. От природы применяемого теплоносителя зависят, как известно, его расход, коэффициент теплопередачи и удельная паропроизводитель-ность поверхности нагрева. Методика же теплового расчета выпарных аппаратов от природы теплоносителя и растворителя не зависит, и лишь для большей наглядности изложения мы ниже будем оперировать водяным паром как теплоносителем и водой как растворителем. [c.393]

Продолжительность второй стадии процесса (выпаривания) протекающей при непрерывном изменении коэффициента теплопередачи /Си. массы S, температуры кипения и удельной теплоемкости Сц раствора, может быть найдена из уравнения dQj = = KjiP (t — ,() dx . Обозначив текущее значение энтальпии кипящей жидкости через = ji и энтальпию вторичного пара через г , напишем выражение для dQ dQ = г,, dW + d (q S) = = i, dW + q,, dS + S dq . [c.396]

Барда, поскольку щелок ранее подвергался нейтрализации известковым молоком, представляет собой. насыщенный раствор кальциевых солей, в основном гипса. Гипс, как известно, присутствует в сульфитном щелоке с начала варки и продолжает в нем накапливаться во время варочного процесса. Поэтому независимо от того, упаривается щелок или барда, процесс неизбежно сопровождается отложением солевой накипи на теплопередающих поверхностях выпарных аппаратов, что приводит сначала к резкому снижению коэффициента теплопередачи, а далее — к загипсовыванию аппарата, в связи с чем требуется отключение его на чистку. Это очень важный момент в технологии выпаривания щелока и барды. [c.459]

Для того чтобы вывести некоторые общие положения, позволяющие сравнивать различные схемы многократного выпаривания, сопоставим прямоточную и противоточную схемы. Очевидным преимуществом прямоточной схемы является возможность перемещения раствора из корпуса в корпус без применения насосов, работающих на горячих потоках. К недостаткам прямоточной схемы можно отнести неблагоприятные условия теплопередачи. Напомним, что коэффициенты теплоотдачи к кипящим растворам уменьшаются по мере роста концентрации раствора и снижения давления в рабочем объеме. В прямоточной установке каждому последующему корпусу соответствуют более высокая концентрация и более низкое давление, чем в предыдущем. Поэтому коэффициент теплопередачи в последнем корпусе в несколько раз меньше, чем в первом, а средний коэффициент теплопередачи прямоточной установки ниже, чем противоточной (в которой более концентрировалный раствор выпаривается при более высоком давлении). [c.178]

Накипь представляет собой отложения на греющей поверхности нерастворимых срлей или солей, растворимость которых уменьшается с увеличением температуры. Образование накипи можно уменьшить (или вовсе его избежать) теми же методами, что и образование наростов кристаллов. Для выпаривания жидкостей, легко кристаллизующихся или дающих накипь, следует пользоваться аппаратами, у которых интенсивность циркуляции не зависит от режима кипения. Загрязнения представляют собой осадки (не являющиеся ни солью, ни накипью), образующиеся либо в результате коррозии, либо из твердых веществ, внесенных с питающим раствором, а также отложения, имеющие место при конденсации пара. Продукты, подвергающиеся термическому разложению, выпаривают при сравнительно низкой температуре кипения и коротком времени пребывания в аппарате. Для подобных процессов некоторые типы выпарных аппаратов неприменимы (в отдельных случаях из-за низкого коэффициента теплопередачи при низких температурах). Иногда аппарат конструируется из специальных материалов, чтобы избежать металлических загрязнений продукта или каталитического действия материала аппарата на продукт. Следует принимать в расчет также коррозию, поскольку она значительно - понижает общий коэффициент теплопередачи и требует применения дорогостоящих конструкционных материалов. Коррозия (или эрозия) обычно гораздо сильнее проявляется в выпарных аппаратах, чем в других типах оборудования, из-за высоких скоростей жидкости и пара, а также из-за частого присутствия в жидкости взвешенных твердых/ веществ и изменения концентраций выпариваемого раствора. [c.281]

Вертикальные выпарные аппараты с длинными трубками иашли широкое применение в бумажной промышленности для выпаривания натронных щелоков. Благодаря длинным трубкам и относительно высокому коэффициенту теплопередачи в таком аппарате можно достичь высокой производительности. [c.284]

Благодаря простоте конструкции, компактности и обычно высокому коэффициенту. теплопередачи, верти кальные апцара+ы с, длинными трубками можно исполь зовать для выпаривания корродирующих жидкостей Примером может служить концентрирование высоко кислотных растворов для осадительной ванны в произ водстве искусственного шелка. В этих случаях в аппа ратах устанавливаются трубки Карбата (освинцован ные, гуммированные) и такие же трубные доски паро вое. пространство также должно быть, гуммировано Вертикальные выпарные аппараты с длинными трубка ми из отпрлиррванной нержавеющей стали находят широкое применение в пищевой промышленности. Обычно аппараты, подобные изображенному. на рис. 1 -17,5, выполняют с выносной греющей камерой (чтобы Облегчить дРступ к трубкам для их очистки). [c.285]

Рис. IV-25. Зависимость общего коэффициента теплопередачи от температуры кипения при выпаривании воды в аппаратах с короткими трубками [В а d g е г, S h е -р а г d, hem. а. Met. Eng., 23,

Справочник химика 21

Химия и химическая технология