Теплообмен при выпаривании растворов

Расход греющего пара значительно снижается по сравнению с однокорпусной выпаркой, если процесс проводят в многокорпусных выпарных установках. Как указывалось, принцип действия ее сводится к многократному использованию теплоты греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса вторичным паром из предыдущего корпуса. Схема многокорпусной выпарной установки, работающей при прямоточном движении пара и раствора, представлена на рис. 127. Исходный раствор, подлежащий выпариванию, из емкости 2 подается центробежным насосом 1 в подогреватель раствора 3. В этом аппарате раствор нагревают до температуры кипения и подают в первый аппарат I установки. Теплообменной поверхностью подогревателя являются трубы, обогреваемые со стороны межтрубного пространства насыщенным водяным паром. Раствор, находящийся внутри труб, кипит и частично выпаривается. Вторичный пар, поступающий в верхнюю часть аппарата — сепарационное пространство, отделяется от брызг и поступает в межтрубное пространство аппарата 5 для выпаривания раствора в этом аппарате. Частично выпаренный в аппарате 4 раствор поступает самотеком в аппарат 5. Образовавшийся в межтрубном пространстве аппарата 4 конденсат через конденсатоотводчик удаляется из аппарата. Аналогично процессы выпаривания протекают в аппаратах 5 и 6. По мере прохождения из корпуса в корпус давление и температура пара понижаются и из последнего корпуса пар выходит с низкими [c.139]

Более эффективное выпаривание осуществляется в современных выпарных аппаратах с п о г р у н< н ы м и горелками одна из конструкций таких аппаратов приведена на рис. 1Х-20. При барботаже нагретых газов через слой раствора создается значительная межфазовая поверхность и происходит перемешивание жидкости пузырьками газа. В результате достигается интенсивный теплообмен. [c.376]

В циркуляционной трубе на единицу объема раствора приходится меньшая теплообменная поверхность, чем на единицу объема раствора в греющих трубах, поэтому хотя в циркуляционной трубе также происходит выпаривание раствора и образуется паро-жидкостная эмульсия, доля пара в этой эмульсии меньше, чем в эмульсии, образующейся в кипятильных трубах. Удельный вес паро-жидкостной эмульсии в циркуляционной трубе больше удельного веса эмульсии в кипятильных трубах, вследствие этого в аппарате происходит упорядоченное движение (естественная циркуляция) кипящего раствора в циркуляционной трубе сверху вниз, а в кипятильных трубах снизу вверх. [c.239]

Иногда теплообмен в скрубберах сопровождается абсорбцией некоторых компонентов газовой смеси, поглощением ныли или тумана (мокрая газоочистка), увлажнением или осушкой газа, выпариванием растворов и т. д. [c.544]

В циркуляционной трубе на единицу объема раствора приходится меньшая теплообменная поверхность, чем в греющих трубах, поэтому хотя в циркуляционной трубе также происходит выпаривание раствора и образуется паро-жиДкостная эмульсия, доля пара в этой эмульсии меньше, чем в эмульсии, образую- [c.220]

Последовательно изложены теоретические основы гидродинамических, теплообменных и массообменных процессов, включая гидромеханическое разделение гетерогенных систем, получение искусственного холода, выпаривание растворов, процессы абсорбции и адсорбции, перегонки и ректификации, растворения и кристаллизации, экстракции, ионного обмена, а также термической сушки. Приведены основные виды аппаратов и технологические схемы установок. [c.2]

Теплообмен при выпаривании растворов [c.255]

В тех случаях, когда получаемый в результате выпаривания раствора вторичный пар может быть использован как теплоноситель в других теплообменных устройствах и поэтому нет надобности удорожать выпарную установку подключением вакуум-насоса и конденсатора, может оказаться более рациональным выпаривание под давлением. [c.106]

С помощью этого метода концентрируют сульфатные щелока, радиоактивные сточные воды, солевые растворы. Чтобы предотвратить отложение солей на теплообменных поверхностях, уменьшить коррозию оборудования, при выпаривании солевых стоков иногда вводят в стоки жидкий гидрофобный теплоноситель (например, парафины, минеральные масла, силиконы). Уменьшить расход теплоносителя на выпаривание можно, используя установки мгновенного испарения (УМИ). В этом случае вода нагревается в выносных теплообменниках до температуры кипения, затем она поступает в камеры испарения под более высоким давлением. Испарение происходит с поверхности воды и с поверхности капель, образующихся в результате диспергирования жидкости. [c.490]

Испарение воды — восьмой фактор — приводит к прямому повышению концентрации солей и, следовательно, к увеличению степени пересыщения раствора. Этот фактор наиболее сильно сказывается на высокотемпературных промысловых объектах, таких, как погружной электродвигатель, теплообменные аппараты на установках подготовки промысловой продукции и т. д. Интенсивное выпаривание пластовой продукции может происходить и при низких температурах при газлифтном способе добычи нефти, так как [c.234]

Для предотвращения оголения теплообменной поверхности периодическое выпаривание часто проводят с постоянным добавлением свежего раствора в количестве, достаточном для поддержания первоначального уровня (объема) раствора в аппарате. Такой процесс иногда еще называют полунепрерывным, или дифференциальным. Кстати, такой способ периодического выпаривания является одним из основных вариантов вывода установки на непрерывный режим работы. [c.690]

Наибольшее распространение теплообменники пластинчатого типа получили в пищевой промышленности вследствие относительной простоты разборки и легкости очистки и дезинфекции теплообменных поверхностей. Пластины могут изготавливаться из нержавеющей стали, титана, никеля или других металлов или сплавов, необходимых для конкретных химически активных теплоносителей. В качестве материала прокладок между соседними пластинами используются силикон или фторуглерод, резины и асбест. Герметичность многочисленных соединений пластин в разборных пластинчатых аппаратах представляет известную проблему, поэтому здесь вероятно некоторое взаимное проникновение теплоносителей. В герметичных сварных пластинчатых аппаратах исчезает возможность осмотра и очистки теплообменных поверхностей. Впрочем, турбулизация потоков внутри волнистых щелевых каналов более чем в два раза замедляет отложение зафязнений по сравнению с ТА кожухотрубчатого типа. Пластинчатые ТА используются, как правило, для теплообмена между теплоносителями, не изменяющими своего фазового состояния (чаще — для капельных жидкостей), но в некоторых случаях они находят применение и в качестве конденсаторов или даже испарителей, например при выпаривании небольших количеств высоковязких растворов. Существует до 60 конфигураций пластин, изготовление которых не является легкой механической операцией, особенно для пластин крупных размеров. Поэтому пластинчатые ТА обычно имеют относительно скромные габариты или собираются из наборов пластин, размеры которых не превышают одного метра. Комбинированием пластинчатых ТА сравнительно просто организуются системы противотока теплоносителей или теплообмен между тремя или более теплоносителями (рис. 6.2.5.9). Расчеты пластинчатых ТА проводятся по корреляционным соотношениям, получаемым в соответствующих опытах [1, 50, 51]. Подробные данные о конструкциях существующих пластинчатых аппаратов приводятся в [43, 44]. [c.355]

Если выпаривание сопровождается кристаллизацией растворенного вещества, то в аппаратах с передачей теплоты раствору через теплообменные поверхности возникает опасность отложения на этих поверхностях слоя твердого вещества, ухудшающего теплопередачу. В таких случаях оказывается целесообразным применение вакуумных испарительных установок, в которых парообразование и выделение твердого вещества происходят за счет понижения температуры раствора вследствие понижения давления в последовательно соединенных ступенях установки (рис. IV. 40). Вторичный пар используется для подогрева раствора, подаваемого в установку. Раствор в выпарном аппарате 1 доводится до концентрации, близкой к состоянию насыщения, и затем направляется в ряд емкостей 2 с последовательно понижающимся давлением. За счет понижения температуры раствора растворитель частично выпаривается, что сопровождается выделением растворенного вещества в виде твердой фазы. Последняя удаляется из установки с помощью транспортных устройств 3. Исходный раствор и раствор, отбираемый из последнего корпуса, с помощью насоса 5 последовательно проходит через теплообменники 4, в которых нагревается за счет конденсации вторичного пара. Пар, выходящий из последней ступени, конденсируется в конденсаторе смешения 6. [c.386]

При первом этапе количество тепла, выделенное погружной горелкой, будет расходоваться только на нагревание раствора. Такое взаимодействие можно характеризовать сухим теплообменом, так как выпаривания воды из раствора не наблюдается. По мере нагревания раствора его температура возрастает и наступает момент, при котором дальнейший Нагрев станет невозможным. Все тепло, получаемое раствором от нагретых дымовых газов горелки, будет расходоваться на испарение воды. Подобный процесс испарения при постоянной температуре называют кипением раствора. [c.123]

Преимущества аппаратов- с принудительной циркуляцией увеличение коэффициента теплопередачи возможность выпаривания вязких растворов, для которых естественная циркуляция невозможна уменьшение поверхности теплообмена уменьшение загрязнения поверхности теплообменных трубок при выпаривании кристаллизующихся растворов возможность работы аппарата при малой разности температур греющего пара и раствора. [c.170]

Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются в тех случаях, когда нет необходимости в механической очистке меж-Трубного пространства (очистка от осадка возможна только для трубного пространства). Поэтому в трубное пространство подают ту жидкость (воду или водные растворы), которая при нагревании или выпаривании может выделять нерастворимый осадок на стенках труб, а в межтрубное пространство подают чистую жидкость или конденсирующийся пар. [c.132]

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 холодного раствора, которым может быть уравновешен столб паро-жидкостной смеси 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 оптимального 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.392]

Механизм процесса выпаривания чрезвычайно сложен, поскольку превращение воды в пар происходит на поверхности концентрируемого раствора, но главным образом внутри паровых пузырьков, образующихся в объеме жидкости. Пузырьки пара зарождаются преимущественно на стенках теплообменной поверхности их образованию способствуют также содержащиеся в любом растворе газы, которые при нагревании выделяются из жидкости с образованием большого числа газовых пузырьков. Зародившиеся пузырьки газа и пара увеличиваются в объеме за счет испарения в них воды их подъемная сила при этом возрастает, они всплывают на поверхность и лопаются. Наряду с этим идет образование новых пузырьков. Так осуществляется непрерывный процесс превращения растворителя в пар и выход его в паровое пространство. [c.122]

Трубчатые выпарные аппараты. Из большого числа конструкций выпарных аппаратов преимущественное распространение имеют трубчатые выпарные аппараты, теплообменное устройство которых (греющая камера или кипятильник) выполняется в виде какого-либо трубчатого теплообменника. С одной стороны стенок труб находится выпариваемый раствор, с другой - теплоноситель, подводящий тепло (обычно водяной пар). В выпарных аппаратах при выпаривании растворов образуется парожидкостная эмульсия, которую необходимо разделить прп непрерыгном выводе пара из аппарата. Отде ленпе жидкости от пара осуществляется в специально приспособленной для этого сепарационной части аппарата — сепараторе. Наличие сеиарационной части является специфичным для выпарных аппаратов. [c.239]

Ребра размещают с той стороны теплообменной поверхности, где значение коэффициента теплоотдачи сравнительно меньше. Ребра значительно улучшают теплообмен только в том случае, если к ним обеспечивается хороший подвод тепла от стенки трубы, поэтому ребристые трубы изготовляют из материалов с большими коэффициентами теплопроводности. Направление ребер выбирают в зависимости от направления потока теплоносителя, омывающего ребра. Во всех случаях поверхность ребер должна быть параллельна направлению потока теплоносителя. Трубчатые выпарные аппараты. Из большого числа конструкций выпарных аппаратов преимущественное распространение имеют трубчатые выпарные аппараты, теплообменное устройство которых (греющая камера или кипятильник) выполнено в виде ка-кого-либо трубчатого теплообменника. С одной стороны стенок труб находится выпариваемый раствор, с другой — теплоноситель, подводящий тепло (обычно водяной пар). В выпарных аппаратах при выпаривании растворов образуется парожидкостная эмульсия, которую необходимо разделить при непрерывном выводе пара из аппарата. Отделение жидкости от пара осуществляется в специально приспособленной для этого сепара-ционной части аппарата — сепараторе. Наличие сепарационной части является специфичным для выпарных аппаратов. [c.219]

Принпишально это многообразие конструкций аппаратов можно разделить на две категории аппараты с короткими теплообмепными трубами и аппараты с длинными теплообменными трубами. Деление это весьма условно, ио разница в особенностях расчетов и эксплуатации аппаратов этих категорий есть (обычно теплообменные трубы считаются длинными, если отношение длины трубы к ее внутреннему диаметру более 120-140). Так, к достоинствам аппаратов с короткими теплообменными трубами можно отнести высокий коэффициент теплопередачи при большом температурном напоре, отсутствие необходимости в высоких производственньк помещениях, легкость механической очистки от накипи, относительно невысокую стоимость к недостаткам — плохую теплопередачу при небольшом температурном напоре и низкой температуре кипения [1], а также при выпаривании растворов с повышенной вязкостью, относительно бoJл.-шие значения массы аппарата и длительности пребывания продукта в аппарате. [c.188]

Аппаратурно-технологическое оформление процессов кристаллизации. При выборе аппаратурно-технологического оформления процесса кристаллизации определяющую роль играет обеспечение необходршого качества получаемого продукта. Если рост кристаллов происходит достаточно быстро, то процесс может проводиться в одном аппарате. В противном случае кристаллизацию проводят в каскаде аппаратов так, чтобы в каждом нз них процесс протекал при сравнительно небольшой двилсущей силе, обеспечивающей получение продукта высокого качества. Основная трудность заключается в то.м, что как при кристаллизации путем выпаривания растворителя, так и при охлаждении суспензии па теплообменных поверхностях имеет место наибольшее пересыщение раствора. Этот фактор и шероховатость приводят к образованию твердой фазы (инкрустации) на теплообменной поверхности, что ухудшает теплопередачу и уменьшает производительность. Имеются различные методы борьбы с этим явлением механическое разрушение отложений, интенсивное перемешивание суспензии, введение затравки, тщательная обработка внутренних поверхностей аппаратов, применение выпарных аппаратов с погружными греющими камерами, с погруженными горелками и самоиснареиием раствора. [c.486]

Процесс упаривания растворов проводится в выпарных аппаратах (ВА), представляющих собой кожухотрубчатый теплообменник, несколько измененный применительно к специфическим условиям процесса выпаривания (ср. рис. 3.12 и 4.1). Основных этих условий два. Во-первых, при интенсивном кипении раствора внутри вертикальных труб 3 капли растворителя не должны уноситься из аппарата 1 вместе с парами растворителя, так как это означало бы потерю части раствора. Поэтому верхняя крышка 2 вертикально располагаемого теплообменного аппарата значительно увеличена и выполняет функцию сепаратора. Для повышения эффективности брызгоулавливания внутри сепаратора дополнительно устанавливаются различного рода механические брызгоуловители 9. Во-вторых, скорость отложения твердого вещества из раствора на внутренних поверхностях кипятильных труб 3 уменьшается, если кипящий раствор непрерывно движется со скоростью 2-3 м/с. [c.310]

На отечественных системах экстракции проектной мощностью ПО тыс. т Р2О5 в год для концентрирования кислоты от 28—30 до 52—55 % Р2О5 обычно устанавливают 3—4 однокорпусных ва-куум-выпарных аппарата (рис. 4.23) с выносной греющей камерой, обогреваемой паром (130 °С). С помощью вакуум-насоса внутри аппарата поддерживают разрежение 0,09 МПа. Это позволяет осуществлять выпаривание при сравнительно низких (80—90 °С) температурах. Корпус аппарата гуммирован, нагревательная камера графитовая (графитовые блоки с просверленными каналами для кислоты и пара, площадь теплообменной поверхности 158 м ). Для уменьшения инкрустации подогревателя процесс осуществляют при интенсивной принудительной циркуляции (кратность циркуляции 100—150) концентрированной кислоты, непрерывно добавляя к ней слабую кислоту, благодаря этому концентрация циркулирующего раствора поел смешения мало изменяется. Растворимость примесей в такой кислоте значительно меньше, чем в исходной. Поэтому при смешении содержащиеся [c.183]

Аппарат с соосной греющей камерой и естественной циркуляцией раствора (рис. 129) состоит из стального корпуса 1, трубчатой теплообменной поверхности 2, сепаратора 3 с брызгоуловителем 4 и циркуляционой трубы 5. Раствор поступает па выпаривание в нижнюю часть трубчатой поверхности 2 и вскипает в трубках за счет теплоты греющего пара, поступающего в межтрубное пространство. Образующийся в трубках вторичный пар отделяется в сепараторе 3, брызгоуловителе 4 от образующихся капель и удаляется из верхней части аппарата. В растворе за счет разности плотностей в трубчатке и циркуляционной трубе возникает циркуляция, интенсифицирующая процесс теплообмена. Упаренный раствор удаляется из верхней части циркуляционной трубы. Аппараты изготавливаются с поверхностями нагрева от 10 до 800 м . [c.144]

Выпарной аппарат (испаритель, кристаллизатор) — аппарат для концентрирования растворов или частичного выделения из них растворенных твердых веществ с удалением растворителя в виде пара. Обычно представляют собой трубчатые нагревательные камеры. Выпарные аппараты для выпаривания воды, поступающей на питание котлов, а также хладагента в холодильных установках, азывают испарителями. К теплообменным аппаратам можно отнести н сушнлкн. По конструкции различают испарители горизонтальные паротрубные, в которых греющий пар проходит внутри труб, а испаряемая вода омывает трубы снаружи, и вертикальные водотрубные, в которых вода проходит внутри труб, [c.51]

Основными и оптимальными типами выпариых аппаратов, используемых для обработки растворов с выделением кристаллической фазы, являются аппараты с вынесенной из греющей поверхности зоной кипения, с принудительной или естественной циркуляцией раствора. В этих аппаратах теплообмен имеет конвективный характер, характеризующийся при небольших скоростях движения раствора (>1 —1,5 м/с) сравнительно невысоким коэффициентом теплоотдачи от поверхности нагрева к раствору. С другой стороны, при выпаривании солеобразующих растворов высокая полезная разность температур (более 10—15 град) нежелательна по многим причинам, в том числе из-за более интенсивной инкрустации поверхности нагрева и, следовательно, необходимости более частых остановок оборудования для промывки (уменьшение времени полезной работы). Увеличение скорости циркуляции раствора в трубках в аппаратах естественной циркуляции требует повышения температурного напора, что, как указано выше, нежелательно, или увеличения затрат энергии в аппаратах с принудительной циркуляцией. Но повышение скорости циркуляции увеличением расхода энергии (в аппаратах с принудительной циркуляцией) вызывает при выпаривании кристаллизующихся растворов повышенное изнашивание, а следовательно, и снижение долговечности греющей поверхности (греющих трубок). В связи с этим наиболее важна интенсификация процесса выпаривания — увеличение коэффициента теплопередачи при сравнительно небольших температурных напорах, а в случае принудительной циркуляции при сравнительно невысоких скоростях вынужденного движения. [c.126]

Процесс упаривания растворов проводится в ВА, представляющем собой кожухотрубчатый теплообменный аппарат, измененный применительно к специфическим условиям процесса выпаривания. Основных таких условий два. Во-первых, при интенсивном кипении раствора внутри вертикальных труб капли раствора не должны уноситься из аппарата вместе с парами растворителя, так как это означало бы потерю части растворенного вещества. Поэтому верхняя крышка теплообменного аппарата здесь значительно увеличена, особенно по вертикальному размеру, и выполняет роль сепаратора (для улучшения брызгоулавливания в сепараторе дополнительно устанавливаются различного рода брызгоулавливатели). Во-вторых, исследования и практика эксплуатации ВА показали, что скорость отложения твердого вещества из раствора уменьшается, если раствор перемещается по кипятильным трубам со скоростью 2—3 м/с. Циркуляция кипящего раствора в наиболее простой конструкции ВА с внутренней циркуляционной трубой (рис. 9.1) происходит без использования насоса за [c.256]

Выпаривание агрессивных растворов при высоких температурах не допускает применения ВА, в которых развитая теплообменная поверхность выполнена из высокотеплопроводной стали. В таких условиях используется сосуд простой конструкции со стойкой защитой внутренней поверхности (например, эмалирование), а теплота, необходимая для испарения растворителя, подводится с горячими газами непосредственно в массу кипящего раствора. Когда раствор по своим химическим свойствам допускает контакт с продуктами сгорания топлив, используются ВА с беспламенными газовыми горелками, погруженными непосредственно в кипящий раствор. Достоинства такой организации теплоподвода — высокие значения коэффициентов теплопередачи и относительно малые потери теплоты в-окружающую среду [151, 152]. [c.284]

Типичным представителем пленочных аппаратов, предназначенных для выпаривания фильтрованных некристаллизующихся растворов, является аппарат Центритерм , выпускаемый с 1962 г. шведской фирмой Альфа-Ловаль [71]. Центробежный выпарной аппарат с погруженной поверхностью нагрева [72] изготовлен одесским заводом Продмаш . Схема аппарата представлена на рис. Г-10. При вращении ротора возникают значительные относительные скорости движения жидкости. При этом существенно интенсифицируется теплообмен при испарении, снижаются отложения, повышается коэффициент теплоотдачи при конденсации пара вследствие уменьшения толщины пленки конденсата. [c.36]

В прямоточном контактном аппарате выпаривание жидкости протекает в пределах оптимальных режимов барботажа дымовых газов, когда достигается интенсивный теплообмен при соответствующих гидродинамических условиях. Скорость газового потока в контактной камере при обычных условиях достигает 3— 4 м/с, а скорость подъема жидкости соответствует 0,03—0,04 м/с, что опреде у1ет время контакта и производительность выпарной установки по концентрированному раствору. Газ в виде продуктов сгорания и водяного пара поднимается вверх и разделяется на отражателе 11, а затем удаляется через брызгоуловитель 12 в конденсатор. Концентрированный раствор накапливается в отстойнике 10. [c.262]

В абсорбционных холодильных машинах периодического действия (рис. 10) нельзя осуществить теплообмен между крепким и слабым раствором. Стадии выпаривания и конденсации, кипения и абсорбции проходят раздельно. Аппараты должны быть рассчитаны на емкость, достаточную для накопления в ресивере жидк010 аммиака на весь рабочий период. При большой частоте циклов тепловой коэффициент резко понижается. [c.403]

Для выпаривания концентрированных растворов, обладающих большой вязкостью, применяют горизонтальный выпарной аппарат (рис. 308). Теплообменные трубки и обе крышки аппарата выполняются из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т, кожух — из углеродистой стали. Поверхность теплообмена в таких аппаратах различна — от 10 и больше наиболее широко применяют аппараты с поверхностью 60 м . [c.777]