4.4.7. Апарати з виносною нагрівальною камерою

Підвищення інтенсивності випарювання досягають не тільки за рахунок збільшення різниці густин рідини і парорідинної суміші в циркуляційному контурі, але і за рахунок збільшення довжини кип’ятильних труб у разі розміщення нагрівальної камери за межами корпусу апарата.

Апарат з виносною нагрівальною камерою, показаний на рис. 4.12, містить кип’ятильні труби завдовжки 7 м. Інтенсивна природна циркуляція в ньому обумовлена тим, що циркуляційна труба не обігрівається, а підіймальна і опускна ділянки циркуляційного контура мають значну висоту. Виносна нагрівальна камера 1 легко відділяється від корпусу апарата, що полегшує її обслуговування. Огляд та ремонт нагрівальної камери можна проводити без повної зупинки апарата (під час зменшення його продуктивності), якщо приєднати до його корпусу дві камери.

Вихідний розчин надходить під нижні трубні решітки нагрівальної камери і, підіймаючись кип’ятильними трубами, випарюється. Інколи подачу вихідного розчину проводять, як показано на рис. 4.11, в циркуляційну трубу. Вторинна пара відділяється від рідини в сепараторі 2. Рідина опускається циркуляційною трубою 3, яка не обігрівається, змішується з вихідним розчином, і цикл циркуляції повторюється знову. Вторинна пара після краплевловлювача 4 виходить зверху сепаратора. Випарений розчин відбирається через бічний штуцер в конічному днищі сепаратора.

В апаратах з виносною нагрівальною камерою можна випаровувати концентровані розчини і розчини, які кристалізуються, не побоюючись дуже швидкого забруднення поверхні теплообміну, оскільки швидкість циркуляції в них може досягати 1,5 м/с. Апарати цього типу отримали широке розповсюдження завдяки універсальності, зручності експлуатації і хорошій теплопередачі.

У деяких конструкціях випарних апаратів з виносною нагрівальною камерою циркуляційна труба не передбачена і випаровування відбувається за один прохід розчину через нагрівальну камеру, тобто він працює як прямотечійний. Для випарювання розчинів, що кристалізуються, такі прямотечійні апарати не придатні.

Рис. 4.12. Випарний апарат з виносною нагрівальною камерою: 1 – нагрівальна камера; 2 – сепаратор; 3 – необігрівальна циркуляційна труба; 4 – краплевловлювач

Апарат з горизонтальною виносною нагрівальною камерою, показаний на рис. 4.13, є різновидом випарних апаратів з виносною камерою. Кипіння розчину в цих апаратах відбувається в горизонтальних трубах, приєднаних до корпусу 1 нагрівальної камери 2.

Рис. 4.13. Випарний апарат з горизонтальною виносною нагрівальною камерою: 1 – корпус; 2 – нагрівальна камера; 3 – краплевловлювач

У міжтрубному просторі камери рухається гріюча пара. Вторинна пара видаляється зверху корпусу апарата після краплевловлювача, а випарений розчин – через штуцер в нижній частині конічного днища корпусу апарата. Якщо випарювання проводиться одночасно з кристалізацією, то з конічного днища видаляються кристали і апарат з’єднується із збірником або фільтром.

Умови кипіння розчину в трубах несприятливі, оскільки в них утворюються застійні зони, що знижують інтенсивність циркуляції і погіршують теплопередачу, а інколи приводять до місцевої кристалізації речовин.

Для випарювання концентрованих, а також розчинів, що кристалізуються (наприклад, електролітичних лугів), передбачене легке від’єднання нагрівальної камери, встановленої на візку, для очищення, ремонту або заміни, що є основною перевагою такого апарата. Однак конструкція апарата є громіздкою, очищення U-подібних труб є ускладненим, а витрата металу на одиницю поверхні нагрівання є значною. Для полегшення очищення U-подібні труби заміняють прямими горизонтальними, развальцьованими в трубних решітках.