1.4 Многокорпусные выпарные аппараты

Рисунок 5. Схемы прямоточной и противоточной установок

Многокорпусные выпарные установки делятся по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на прямоточные, противоточные и комбинированные. Схемы с прямоточным и противоточным движением греющего пара относительно выпариваемого раствора представлены на рисунке 5.

Многократное выпаривание проводят в ряде последовательно установленных выпарных аппаратов. С целью экономии греющего пара в выпарных установках многократного выпаривания в качестве греющего пара во всех корпусах, кроме первого, используется пар из предыдущего корпуса.

Многократное выпаривание можно осуществить при использовании греющего пара высокого давления либо при применении вакуума в выпарной установке.

Давление в корпусах установок должно поддерживаться таким образом, чтобы температура поступающего в корпус пара была выше, чем температура кипения раствора в этом корпусе.

Выпаривание под избыточным давлением связано с повышением температуры кипения раствора. Поэтому требуется греющий пар более высокого давления. Этот способ выпаривания применяют при концентрировании термически стойких растворов.

Преимуществом прямоточной схемы является то, что раствор самотеком перетекает из корпуса с более высоким давлением в корпус с меньшим давлением. Недостатком прямоточных установок является более низкий средний коэффициент теплопередачи, чем в противоточных установках.

В противоточной выпарной установке, греющий пар поступает, как и в предыдущем случае, только в первый корпус, а вторичные пары обогревают все последующие корпуса. Выпариваемый раствор вводится в последний корпус и перемещается противотоком вторичному пару к первому корпусу. Вследствие того, что давление от последнего корпуса к первому постепенно возрастает, для перекачки раствора устанавливают центробежные насосы.

Противоточные установки используют в основном для выпаривания растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации, а также, если возможно выпадение твердого вещества из раствора в последнем случае.

2. Описание установки

Установка состоит из: выпарного аппарата первого корпуса, выпарного аппарата второго корпуса, регенеративного подогревателя, конденсатора, бака конденсата греющего пара, бака готового продукта, бака исходного продукта, бака конденсата вторичного пара, насос отвода конденсата греющего пара, насоса отвода готового продукта, насоса подачи исходного продукта, насоса отвода конденсата вторичного пара, вакуумного насоса.

В двухкорпусной выпарной установке подвергают выпариванию сахарный раствор.

Исходный раствор - 12% концентрацией из емкости 7 центробежным насосом подачи исходного продукта подается в регенеративный подогреватель (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем -- в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса.

Самопроизвольный перетек раствора и вторичного пара в последующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом II подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Технологический расчет включает в себя составление и расчет тепловых балансов регенеративного подогревателя, выпарного аппарата первого корпуса, выпарного аппарата второго корпуса, конденсатора.