2) Конденсация смешением. Расчёт конденсатора смешения с барометрической трубой.

Если конденсации подвергаются пары жидкостей, не растворимых в воде, или пар, являющийся неиспользуемым отходом того или иного процесса, охлаждение и конденсация этих аппаратов можно проводить путем непосредственного смешения с водой. Этот процесс осуществляется в аппаратах, называемых конденсаторами смешения. Эффективность работы конденсаторов смешения зависит от поверхности соприкосновения охлаждающей воды и пара, поэтому ее увеличивают, распыливая охлаждающую воду при помощи различных устройств. Разилачют прямоточные конденсаторы смешения (вода и пар подаются сверху) и противоточные (вода сверху вниз, пар снизу вверх). Рассмотрим противоточный барометрический конденсатор.

1-брызгоуловитель; 2-перфорированная полка; 3-конденсатор; 4-барометрическая труба; 5-гидравлический затвор.

Пар на конденсацию поступает в конденсатор 3 через штуцер в нижней части аппарата. Охлаждающая вода подается на верхнюю полку 2. Затем она перетекает с полки на полку в виде тонких струй через отверстия и борта. Обазовавшийся конденсат вместе с водой выводится через патрубок в нижней части аппарата. Воздух отводится через патрубок в верхней части аппарата и, пройдя брызгоуловитель1, осушенным удаляется из системы с помощью вакуум-насоса. По способу выхода потоков этот конденсатор относится к группе сухих.

Барометрический конденсатор применяется в тех случаях, когда конденсация идет при разряжении (под вакуумом).

Для отвода из аппарата воды и конденсата служит барометрическая труба 4. Высота ее определяется:

H=h_з+h_д+0,5 (м). h_з – затворная высота-высота столба воды в баром. трубе, уравновешивающего разность давлений в конденсаторе и атмосферного;

h_з=1,02*10^-4*В

0,1МПа – 10м

В – х, В-разрежение в конденсаторе

h_д – динамическая высота-высота столба воды в баром. трубе,создающего динамический напор, который обеспечивает движение жидкости по трубе; 0,5 м –запасная высота, которая компенсирует нестабильность атмосферного давления.

D*i+W*C_В*t_н=(В+Ц)*С_В*t_к

D – кол-во пара, W – кол-во воды.

h_д=ω²/2g*(2,5+λ*H/d), ω-скорость жидкости в барометрической трубе,

λ-коэф-т трения при движении жидкости по трубе.

d – диаметр барометрической трубы

3) Выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой.

Он относится к рекуперативным теплообменным аппаратам. Для них существенным является наличие стенки из теплопроводного материала, разделяющей потоки теплоносителей. Эта стенка служит поверхностью теплообмена, через которую теплоносители обмениваются теплом.

Различают выпарные аппараты с естественной и искусственной циркуляцией раствора, а также плёночные выпарные аппараты.

Простейшим аппаратом с естественной циркуляцией раствора является выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой. Он изображён на рис.10.15. В нижней части аппарата размещена греющая камера. В кипятильных трубах 2 греющей камеры происходит выпаривание раствора. Снаружи кипятильные трубы обогреваются паром. По оси греющей камеры расположена циркуляционная труба 3 значительно большего диаметра, чем кипятильные трубы. В результате выпаривания раствора в кипятильных трубах образуется парожидкостная эмульсия, плотность которой значительно меньше плотности раствора.

Плотность парожидкостной эмульсии в циркуляционной трубе больше плотности эмульсии в греющих трубах; вследствие этого в аппарате происходит упорядоченное движение (естественная циркуляция) кипящего раствора: в циркуляционной трубе сверху вниз, в кипятильных трубах – снизу вверх.

При циркуляции раствора возрастают значения коэффициентов теплоотдачи от кипящего раствора к стенкам кипятильных труб. Кроме того циркуляция предотвращает образование накипи на поверхности труб. Отделение капель раствора от образующегося при выпаривании вторичного пара происходит в сепараторе 4 и при движении пара через систему отстойников 5.