Автор: Пользователь скрыл имя, 25 Марта 2012 в 10:27, курсовая работа
Выпариванию подвергают растворы твердых веществ (водные растворы щелочей, солей и др.), а также высококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малым давлением пара, — некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомные спирты и др. Выпаривание иногда применяют также для выделения растворителя в чистом виде: при опреснении морской воды выпариванием образующийся из нее водяной пар конденсируют и воду используют для питьевых или технических целей.
Задание на курсовое проектирование 2
Введение 3
1. Пищевая ценность сырья и конечного продукта 5
2. Аппаратная линия производства 10
3. Устройство аппарата 11
4. Процессы в аппарате 19
5. Расчет показателей 22
6. Заключение 25
7. Список источников 26
Разнообразные конструкции выпарных аппаратов, применяемые в промышленности, можно классифицировать по типу поверхности нагрева (паровые рубашки, змеевики, трубчатые различных видов) и по ее расположению в пространстве (аппараты c вертикальной, горизонтальной, иногда с наклонной нагревательной камерой), по роду теплоносителя (водяной пар, высокотемпературные теплоносители, электрический ток| и др.), а также в зависимости от того, движется ли теплоносители снаружи или внутри труб нагревательной камеры. Однако более существенным признаком классификации выпарных аппаратов, характеризующим интенсивность их действия, следует считать вид и кратность циркуляции раствора.
Различают выпарные аппараты с неорганизованной, или свободной, направленной естественной и принудительной циркуляцией раствора.
Выпарные аппараты делят также на аппараты прямоточные, в которых выпаривание раствора происходит за один его проход через аппарат без циркуляции раствора и аппараты, работающие с многократной циркуляцией раствора.
В зависимости от организации процесса различают периодический и непрерывно действующие выпарные аппараты.
Аппараты со свободной циркуляцией раствора. Простейшими аппаратами этого типа являются периодически действующие открытые выпарные чаши с паровыми рубашками (для работы при атмосферном давлением) и закрытые котлы с рубашками, работающие под вакуумом.
В выпарных аппаратах с рубашками происходит малоинтенсивная неупорядоченная циркуляция выпариваемого раствора вследствие разности плотностей более нагретых и менее нагретых частиц. Поэтому в аппаратах с рубашками коэффициенты теплопередачи низки.
Поверхности нагрева рубашек и
соответственно нагрузки этих аппаратов
очень невелики. Поэтому выпарные
аппараты с рубашками лишь изредка
применяются в небольших
Значительно большей поверхностью нагрева в единице объема обладают змеевиковые выпарные аппараты (рис. 6). В корпусе 1 такого аппарата размещены паровые змеевики 2, а в паровом пространстве установлен брызгоуловитель 3. При проходе через брызгоуловитель поток вторичного пара изменяет направление своего движения и из него, выделяются унесенные паром капли жидкости.
Змеевики выполняют из отдельных
секций, так как у длинных змеевиков,
вследствие накопления конденсата, поверхность
нагрева плохо используется. Кроме
того, при секционировании змеевиков
можно последовательно
Змеевиковые аппараты более компактны,
чем аппараты с рубашками и
отличаются несколько большей
К той же группе относятся выпарные аппараты с горизонтальной трубчатой нагревательной камерой и с вертикальным цилиндрическим корпусом (рис. 6). В нижней части корпуса таких аппаратов находится нагревательная камера 2, состоящая из пучка горизонтальных прямых труб, по которым движется греющий пар. Верхняя часть корпуса служит сепаратором 3, предназначенным для уменьшения механического уноса жидкости паром.
Известны также аналогичные аппараты с горизонтальным корпусом (полуцилиндрической, или сундучной формы). Они выгодно отличаются от вертикальных меньшей высотой слоя выпариваемого раствора, что значительно снижает температурные потери вследствие гидростатической депрессии. Кроме того, горизонтальные аппараты имеют больший объем парового пространства, что облегчает выпаривание в них сильно пенящихся растворов. Вместе с тем эти аппараты обладают и значительными недостатками по сравнению с вертикальными: более громоздки и металлоемки; непригодны для выпаривания кристаллизующихся растворов из-за трудности механической очистки наружной поверхности труб; имеют невысокие коэффициенты теплоотдачи в горизонтальных паровых трубах (внутри которых накапливается слой конденсата).
Вследствие указанных
Вертикальные аппараты с направленной естественной циркуляцией. В аппаратах этого типа выпаривание осуществляется при естественной многократной циркуляции раствора. Они обладают рядом преимуществ сравнительно с аппаратами других конструкций, благодаря чему получили широкое распространение в промышленности.
Основным достоинством таких аппаратов является улучшение теплоотдачи к раствору при его многократной организованной циркуляции в замкнутом контуре, уменьшающей скорость отложения накипи на поверхности труб. Кроме того, большинство этих аппаратов компактны. Занимают небольшую производственную площадь, удобны для осмотра и ремонта.
Развитие конструкции таких
аппарат происходит в направлении
усиления естественной циркуляции Последнее
возможно путем увеличения разности
весов столбов жидкости в опускной
трубе и парожидкостной смеси
в подъемной части контура. Это
достигается посредством: 1) увеличения
высоты кипятильных (подъемных труб
и повышения интенсивности
Прямоточные (пленочные) аппараты. Принципиальное отличие этих аппаратов от аппаратов с естественной циркуляцией состоит в том, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении выпариваемого раствора по трубам нагревательной камеры. Таким образом, выпаривание осуществляется без циркуляции раствора. Кроме того, раствор выпаривается, перемещаясь (на большей части высоты кипятильных труб) в виде тонкой пленки по внутренней поверхности труб. В центральной части труб вдоль их оси движется вторичный пар. Это приводи к резкому снижению температурных потерь, обусловленных гидростатической депрессией.
Различают прямоточные выпарные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой.
Аппарат с поднимающейся пленкой (рис. 84) состоит из нагревательной камеры, представляющей собой пучок труб небольшого диаметра (15—25мм) длиной 7—9м, и сепаратора 2.
Раствор на выпаривание поступает
снизу в трубы нагревательной
камеры, межтрубное пространство которой
обогревается греющим паром. На уровне,
соответствующем обычно
Вторичный пар, выходящий из труб,
содержит капли жидкости, которые
отделяются от пара с помощью отбойника
3 и центробежного
Прямоточные выпарные аппараты ближе к аппаратам идеального вытеснения, в то время как аппараты с многократной циркуляцией приближаются к аппаратам идеального смешения. Вместе с тем в прямоточных аппаратах раствор проходит по кипятильным трубкам однократно. Поэтому время пребывания его мало и аккумулирующая способность этих аппаратов низка, что важно при выпаривании термически нестойких веществ.
Прямоточные аппараты чувствительны
к изменению режима работы и требуют
для эффективного выпаривания поддерживания
некоторого оптимального «кажущегося»
уровня раствора в кипятильных трубах.
«Кажущийся» уровень
В прямоточных (пленочных) аппаратах
трудно обеспечить равномерную толщину
пленки выпариваемой жидкости (что
необходимо для, эффективной работы
аппарата), кроме того, эти аппараты
весьма чувствительны к неравномерной
подаче раствора, а чистка длинных
труб малого диаметра затруднительна.
Поэтому пленочные аппараты вытесняются
вертикальными выпарными
Роторные прямоточные аппараты. Для выпаривания нестойких к повышенным температурам вязких и листообразных растворов применяют роторные прямоточные аппараты (рис, 9). Внутри цилиндрического корпуса 1 аппарата, снабженного паровыми рубашками 2, вращается ротор 3, состоящий из вертикального вала (расположенного по оси аппарата) и шарнирно закрепленных на уем скребков 4.
Выпариваемый раствор
В роторных прямоточных аппаратах
достигается интенсивный
Аппараты с принудительной циркуляцией. Для того чтобы устранить. отложение накипи в трубах, особенно при выпаривании кристаллизующихся растворов, необходимы скорости циркуляции не менее 2—2,5 м/сек т.е. больше тех скоростей, при которых работают аппараты с естественной циркуляцией. В принципе такие высокие скорости достижимы и в условиях естественной циркуляции, но при этом необходимы очень большие полезные разности температур (между греющим паром и кипящим раствором).
В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость ее определяется производительностью циркуляционного насоса и не зависит от высоты уровня жидкости в трубах, а также от интенсивности парообразования Поэтому в аппаратах с принудительной циркуляцией выпаривание эффективно протекает при малых полезных разностях температур, не превышающих 3—5 °С и при значительных вязкостях растворов
Одна из конструкций выпарного аппарата с принудительной циркуляцией показана на рис 10. Аппарат имеет выносную вертикальную нагревательную камеру 1, сепаратор 2 и не обогреваемую циркуляционную трубу 3, в которую подается исходный раствор. Циркуляция раствора производится насосом 4.
Конструкция выпарного аппарата должна
удовлетворять ряду общих требований,
к числу которых относятся: высокая
производительность и интенсивность
теплопередачи при возможно меньших
объёме аппарата и расходе металла
на его изготовление, простота устройства,
надёжность в эксплуатации, легкость
очистки поверхности
Вместе с тем выбор
Как указывалось, высокие коэффициенты
теплопередачи и большие
Ниже приводятся области преимущественного использования выпарных аппаратов различных типов.
Для выпаривания растворов