Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Найпростіші апарати з вільною циркуляцією розчину — це періодично діючі відкриті випарні чаші з паровими сорочками або закриті котли з сорочками, які працюють під вакуумом. Ix застосовують на невеликих виробництвах при випарюванні сильно агресивних розчинів, з яких випадає тверда фаза. Поверхня нагріву і відповідно навантаження цих апаратів невеликі.
Апарати з винесеною нагрівальною камерою. Розміщення нагрівальної камери поза корпусом апарата дає можливість підвищити інтенсивність випарювання не тільки внаслідок збільшення різниці густини рідини і парорідинної суміші, а й завдяки збільшенню довжини кип'ятильних труб. Апарат з винесеною нагрівальною камерою має кип'ятильні труби до 7 м завдовжки. Він працює при більш інтенсивній звичайній циркуляції. Винесена нагрівальна камера легко відділяється від корпусу, що значно полегшує і прискорює її очищення і ремонт. Це дає змогу випарювати в них концентровані розчини, незважаючи на швидке забруднення поверхні теплообміну. Апарати такого типу дуже поширені в промисловості.
Апарати з винесеною зоною кипіння за основними показниками роботи є ще кращими. В них (рис. 63) розчин надходить знизу в нагрівальну камеру / і, піднімаючись вгору по трубах 4—7 м завдовжки, нагрівається, проте внаслідок гідростатичного тиску в них не закипає. При виході з труб перегрітий розчин надходить у розширену догори трубу кипіння 2, встановлену в нижній частині сепаратора 3. Внаслідок значно нижчого гідростатичного тиску в цій трубі розчин закипає, і, отже, пароутворення відбувається за межами поверхні нагрівання. Ці апарати мають велику швидкість циркуляції і пов'язану з цим велику продуктивність і інтенсивність теплообміну, тому їх ефективно використовують для випарювання розчинів, що кристалізуються.
Прямоточні (плівкові) апарати принципово відрізняються від апаратів із звичайною циркуляцією тим, що випарювання в них відбувається при однократному проходженні розчину по трубах нагрівальної камери без його циркуляції. Розчин випарюється, рухаючись у вигляді тонкої плівки по внутрішній поверхні труб. У центральній частині труб вздовж їх осі рухається вторинна пара. Це різко знижує температурні втрати, зумовлені гідростатичною депресією. Відрізняють прямоточні випарні апарати з плівкою, що піднімається, і з плівкою, що опускається. Плівкові апарати застосовують переважно для випарювання малов'язких розчинів, в тому числі й таких, що піняться або чутливі до високих температур.
Роторні (механічні) прямоточні апарати використовують для випарювання термічно нестійких, в'язких і пастоподібних розчинів (рис. 64). Всередині циліндричного корпусу /, що має парові сорочки 2, обертається ротор 3, який складається з вертикального валу і розміщених на ньому скребків 4. Розчин, що надходить в апарат згори, захоплюється скребками, які швидко обертаються. Під дією відцентрової сили він відкидається на стінки апарата, по яких переміщується у вигляді плівки. Плівка поступово випарюється, а на стінках апарата
залишається тонкий шар порошку або пасти, які знімаються цими самими скребками. Твердий або пастоподібний продукт видаляється через секторний затвор. У роторних апаратах досягається досить інтенсивний теплообмін, проте вони складні і дорогі в експлуатації.
Барботажні випарні апарати застосовують для випарювання агресивних і висококиплячих розчинів, таких як сірчана, соляна і фосфорна кислоти, розчини мірабіліту, хлориду магнію тощо. При цьому випарювання здійснюється внаслідок безпосереднього дотику розчину з нагрітими інертними газами: топкові гази, нагріте повітря. Барботажні випарні апарати — це апарати з металічним кожухом, який футерований всередині корозійностійкими матеріалами, такими як діабаз, кераміка, кислототривка або шамотна цегла та ін. Барботажні труби виготовляються з термосиліду, графіту та інших кислототривких матеріалів.
Ще ефективніше випарювання досягається в випарних апаратах з зануреними пальниками (безполуменеві пальники, що мають вогнетривку насадку). За принципом випарювання вони аналогічні бар-ботажним випарним апаратам. У барботажних випарних апаратах коефіцієнти теплопередачі значно вищі, ніж при випарюванні через стінку.
Вторинна пара Рис. 63. Випарний апарат з винесеною зо-
і ною кипіння.
5*
131
§ 6. ПРОЦЕСИ ОХОЛОДЖЕННЯ ТА ПРИНЦИПИ БУДОВИ ХОЛОДИЛЬНИХ МАШИН
Для здійснення багатьох процесів хімічної технології потрібна значно нижча температура, ніж та, яка досягається при використанні охолоджуючих агентів — повітря, води, льоду. До таких процесів можна віднести деякі процеси абсорбції, кристалізації, розділення газових сумішей, сублімаційного сушіння, заморожування грунтів, кондиціонування повітря та ін. Велике значення набувають холодильні процеси в металургії, електротехніці, електроніці, ядерній, ракетній, вакуумній та інших галузях техніки. Низькі температури широко використовують у медицині, біології, при наукових дослідженнях.
Штучне охолодження пов'язане з перенесенням тепла від тіла з нижчою температурою до тіла з вищою температурою. Таке перенесення, відповідно до другого закону термодинаміки, потребує витрати енергії. Тому введення енергії в систему є необхідною умовою одержання холоду.
