В глиноземном производстве применяются выпарные аппараты с трубчатой теплообменной поверхностью. Основные из них предусмотрены ГОСТ 1198—66. Ниже приводятся конструкции аппаратов, нашедших применение в глиноземной промышленности.[ ...]
Большое распространение получили пленочные выпарные аппараты. На рис. 54 показан выпарной аппарат с поднимающейся пленкой (при кипении раствора в трубках). Раствор, подлежащий выпариванию, поступает через штуцер 1 в нижнюю растворную камеру 8. Кипятильные трубки 7 заполняются раствором только на 1/4—1/. их высоты. При достижении температуры кипения в растворе бурно образуются пузырьки пара, которые, двигаясь вверх, увлекают за собой раствор, распределяя его тонким слоем по внутренней поверхности трубки. Процесс кипения в таких аппаратах характеризуется большим коэффициентом теплоотдачи к кипящему раствору. Это объясняется значительно мейьшим термическим сопротивлением ламинарного подслоя раствора у стенки трубы (вследствие высокой скорости вползания пленки) по сравнению с аппаратами, имеющими циркуляционную трубу.[ ...]
Парожидкостная эмульсия из трубок поступает в сепаратор 6, где происходит отделение жидкости от пара. Вторичный пар поступает через штуцер 4 в трубопровод, а концентрированный раствор отбирается через патрубок 5 для производственных целей или в следующий корпус. Греющий пар поступает в аппарат через штуцер 3, конденсат удаляется через штуцер 2.[ ...]
В описываемом аппарате циркуляция раствора отсутствует, т. е. каждая частица раствора однократно проходит через кипятильную трубку. Эффективность действия таких аппаратов зависит от уровня и полезного температурного напора. При заполнении аппарата на полную высоту трубок коэффициент теплообмена получается наименьшим вследствие малого паросодержания в трубках. При снижении уровня в трубках ниже допустимого получается недостаточное количество жидкости в кипятильных трубках, а вся она превращается в пар, не достигнув концов трубок — наступают условия так называемой сухой стенки [9].[ ...]
В таких условиях коэффициент теплоотдачи от стенки ко вторичному пару на несколько порядков ниже, чем к раствору, в результате чего производительность аппарата резко уменьшается. При увеличении полезного температурного напора производительность аппарата возрастает (увеличивается скорость вползания пленки), но лишь до некоторого предела. Этот предел называется критической тепловой нагрузкой, после прохождения которой наступают условия «сухой стенки», и производительность резко уменьшается. Таким образом, существует оптимальная высота уровня и полезный температурный напор, которые определяются опытным путем с учетом экономических соображений.[ ...]
В таких аппаратах раствор, подлежащий концентрированию, поступает в аппарат через штуцер /; естественная циркуляция раствора происходит за счет разности плотностей парожидкостной эмульсии в трубках 3 и циркуляционной трубе 8. Пар из раствора выделяется в паровое пространство сепаратора 6, через штуцер 5 поступает в паропровод вторичного пара. Крепкий раствор из аппарата удаляется через штуцер 7. Греющий пар поступает через штуцер 4, а конденсат удаляется через штуцер 2.[ ...]
В таких аппаратах наружная циркуляционная труба обеспечивает интенсивную естественную циркуляцию раствора. На кратность циркуляции влияют уровень раствора в аппарате, физические свойства раствора и температурный напор. Аппараты такого типа применяются для кристаллизующихся растворов. В аппаратах с выносными кипятильниками для выпарки вязких растворов устанавливают насос на циркуляционной трубе, что значительно интенсифицирует теплообмен с кипящей жидкостью. Производительность такого аппарата не зависит от температурного напора и определяется гидродинамическими характеристиками циркулирующего раствора.[ ...]
Одним из приемов, которым в какой-то мере решается проблема интенсификации процесса выпаривания кристаллизующихся растворов, является применение аппаратов с вынесенной зоной кипения. На рис. 57 показан аппарат со сниженным кипятильником, в котором выпариваемую жидкость в циркуляционной трубе держат на высоком уровне. Под влиянием столба жидкости в кипятильнике возрастает давление и жидкость не кипит, а перегревается, поэтому кристаллы в кипятильнике почти не выделяются. В сепараторе жидкость вскипает за счет энергии перегрева ее и образуются кристаллы, которые отводятся из аппарата с крепким раствором. Принцип работы аналогичен принципу работы аппарата, изображенного на рис. 56.[ ...]
Установка насоса в таком аппарате позволяет обеспечить устойчивую его работу и высокие скорости движения жидкости. Выбор естественной или вынужденной циркуляции раствора должен решаться технико-экономическими расчетами.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой |
 |
| Выпарной аппарат с восходящей пленкой |
|
| Выпарной аппарат с вынесенным кипятильником и циркуляционной трубой |
 |
| Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения |
|