Классификация выпарных аппаратов и установок

По принципу работы выпарные установки разделяются на периодические и непрерывно действующие.

В периодически действующих установках жидкость подается в аппарат, выпаривается до необходимой более высокой концентрации, затем упаренный раствор удаляется из аппарата. Опорожненный аппарат вновь наполняется неконцентрированным раствором. Периодическое выпаривание применяется при небольшой производительности установки или когда сгущенная жидкость не поддается откачке насосом либо в тех случаях, когда требуется выпарить весь растворитель.

В аппаратах непрерывного действия неконцентрированный (слабый) раствор непрерывно подается в аппарат, а упаренный (крепкий) раствор непрерывно отводится из него.

По сравнению с аппаратами периодически действующими аппараты непрерывного действия более экономичны в тепловом отношении, так как в них отсутствуют потери, связанные с расходом тепла на периодический разогрев аппарата.

В большинстве случаев аппараты непрерывного действия компонуются в так называемые многокорпусные выпарные установки, в которых упариваемый раствор последовательно проходит через ряд отдельных аппаратов. В каждом последующем аппарате устанавливается большая концентрация раствора, чем в предыдущем.

По давлению внутри аппарата различают выпарные аппараты, работающие при избыточном и атмосферном давлениях и вакууме.

Вакуум в выпарных аппаратах применяется в следующих случаях: а) когда раствор под влиянием высокой температуры разлагается, изменяется цвет, запах (например, сахар, молоко); б) когда раствор при атмосферном давлении имеет высокую температуру кипения, т.е. обладает большой физико-химической температурной депрессией, и требует высоких параметров греющего пара (например, раствор аммиачной селитры, едкого кали и т.п.); в) когда греющий теплоноситель имеет низкую температуру и, следовательно, нужно снижать температуру кипения раствора; г) для увеличения располагаемого температурного перепада в многокорпусной установке.

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.

В качестве греющего теплоносителя наибольшее применение в выпарных установках получил водяной пар.

Обогрев дистиллированной водой, высокотемпературными теплоносителями: горячим маслом, дифенильной смесью и др. применяется только в аппаратах периодического действия небольшой производительности и требующих высокой температуры обогрева. Система обогрева таких аппаратов состоит обычно из двух соединенных трубопроводами змеевиков, заполненных одним из указанных теплоносителей; один змеевик обогревается в печи, а второй является греющей поверхностью выпарного аппарата. Греющий теплоноситель может иметь в змеевиках естественную или принудительную циркуляцию при помощи насоса. В случае принудительной циркуляции греющий теплоноситель полностью заполняет систему и находится в ней под давлением, исключающим вскипание его, что необходимо для нормальной работы циркуляционных насосов. При естественной циркуляции с возможностью парообразования система может быть заполнена теплоносителем частично.

Обогрев топочными газами можно встретить в примитивных выпарных установках периодического действия или при концентрировании растворов в распыленном состоянии, т.е. практически при сушке растворов.

Электрообогрев методами электрического сопротивления или индукционных токов применяется в основном только в лабораторных выпарных аппаратах. По литературным данным одна из наиболее крупных электровыпарных установок потребляет 1250 квтч электроэнергии (1 075 000 ккал/ч), в то время как первый корпус мощной выпарной установки с паровым обогревом, например, для сахарного завода, расходует до 3 млн. ккал/ч.