52.Выпарные аппараты пленочного типа. Устройство, принцип работы. Методика инженерного расчета.

Прямоточные (пленочные) аппараты. Принципиальное отличие этих аппаратов от аппаратов с естественной циркуляцией состоит в том, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении выпариваемого ра-ра по трубам нагревательной камеры. Таким образом, выпаривание осуществляется без циркуляции ра-ра. Кроме того, р-р выпаривается‚ перемещаясь (на большей части высоты кипятильных труб) в виде тонкой пленки по внутренней поверхности труб. В центральной части труб вдоль их оси движется вторичный пар. Это приводит к резкому снижению температурных потерь, обусловленных гидростатической депрессией.

Различают прямоточные выпарные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой.

Аппарат с поднимающейся пленкой (рис.1Х-15) состоит из нагревательной камеры 1, представляющей собой пучок труб небольшого диаметра (15-25 мм) длиной 7-9 м, и сепаратора 2.

Раствор на выпаривание поступает снизу в трубы нагревательной камеры, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. На уровне, соответствующем обычно 20-25% высоты труб, наступает интенсивное кипение. Пузырьки вторичного пара сливаются и пар, быстро поднимаясь по трубам, за счет поверхностного трения увлекает за собой раствор. При этом жидкость перемещается в виде пленки, «всползающей» по внутренней поверхности труб, и выпаривание происходит в тонком слое.

Вторичный пар, выходящий из труб, содержит капли жид-ти, кот-е отделяются от пара с помощью отбойника 3 и центробежного брызгоуловителя 4. В брызгоуловитель влажный пар поступает тангенциально и ему сообщается вращательное движение. Под действием центробежной силы капли жид-ти отбрасываются к периферии, жмдкоть стекает вниз, а пар уделяется сверху из ап-та.

Прямоточные выпарные ап-ты ближе к ап-там идеального вытеснения, в то время как ап-ты с многократной циркуляцией приближаются к ап-там идеального смешения. Вместе с тем в прямоточных ап-тах р-р проходит по кипятильным трубкам однократно. Поэтому время пребывания его мало и аккумулирующая способность этих аппаратов низка, что важно при выпаривании термически нестойких веществ.

Прямоточные ап-ты чувствительны к изменению режима работы и требуют для эффективного выпаривания поддерживания некоторого оптимального «кажущегося» уровня р-ра в кипятильных трубах. «Кажущийся» уровень соответствует высоте столба некипящего р-ра, которым м. б. уравновешен столб паро-жидкостной смеси в трубах. При «кажущемся» уровне ниже оптимального верхняя часть поверхности труб не омывается жидкостью и практически не участвует в теплообмене; «оголенная» часть поверхности труб при испарении на ней брызг жидкости покрывается накипью. При «кажущемся» уровне выше оптимального на большей части пов-ти труб раствор только нагревается; соответственно уменьшается высота зоны кипения, где теплопередача интенсивнее; это приводит к снижению средней величины коэф-та теплопередачи. Кроме того, для вертикальных прямоточных аппаратов необходимы высокие производственные помещения. Область применения ап-тов с поднимающейся пленкой - выпаривание маловязких растворов, в том числе пенящихся и чувствительных к высоким температурам. Эти аппараты не рекомендуются для выпаривания кристаллизующихся растворов ввиду возможности забивания труб кристаллами.

При выпаривании вязких, густых раст-ов работа аппаратов с поднимающейся пленкой ухудшается из-за значительной неравномерности «всползающей» пленки. В этом случае более целесообразно использовать аппараты с падающей пленкой, которые отличаются от аппарата, приведенного на рис. 1Х 15, тем, что исходный раствор подается сверху и стекает в виде пленки под действием силы тяжести по трубам, а вторичный пар поступает в сепаратор, расположенный ниже нагревательной камеры. При стекании пленки сводится к минимуму опасность нарушения сплошности пленки и обнажения некоторой части поверхности нагрева, Для кристаллизующихся растворов такие аппараты также непригодны.

В прямоточных (пленочных) аппаратах трудно обеспечить равномерную толщину пленки выпариваемой жидкости (что необходимо для эффективной работы аппарата), кроме того, эти аппараты весьма чувствительны к неравномерной подаче раствора, а чистка длинных труб малого диаметра затруднительна. Поэтому пленочные аппараты вытесняются вертикальными выпарными аппаратами с циркуляцией раствора.