Преподаватель: Сологуб Ирина Васильевна

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Лекция 1: Выпарные установки (часть 1)Выпарные установки (часть 1) Лекция 2: Выпарные установки (часть 2)Выпарные установки (часть 2) Лекция 3: Сушильные установки (часть 1)Сушильные установки (часть 1) Лекция 4: Сушильные установки(часть 2)Сушильные установки(часть 2) Лекция 5: Перегонные и ректификационные установки Перегонные и ректификационные установки Лекция 6: Сорбционные процессы и установки (часть 1)Сорбционные процессы и установки (часть 1) Лекция 7: Сорбционные процессы и установки (часть 2)Сорбционные процессы и установки (часть 2) Лекция 8: Вспомогательное оборудование тепломассообменных установок Вспомогательное оборудование тепломассообменных установок Глоссарий

3 3 Литература Основная литература: Цветков, Ф. Ф. Тепломассообмен: учеб. пособие для вузов / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев.- 3-е изд., стер. - М. : Изд-во МЭИ, с. Теплотехника: учеб. для вузов / под ред. В. Н. Луканина.- 7-е изд., испр. - М.: Высш. шк., с. Филиппов, И. Ф. Теплообмен в электрических машинах [Текст] : учеб. пособие для вузов / И. Ф. Филиппов. - Л. : Энергоатомиздат, с. Кудинов, А. А. Тепломассообмен: учебное пособие. - М.: Инфра-М, с. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: учеб.для вузов / А. М. Бакластов [и др.]; под ред. А. М. Бакластова. - М. :Энергоатомиздат, с. Бакластов, А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок / А.М. Бакластов - М.: Энергия, с.

Дополнительная литература: Товажнянский Л.Л., Готлинская А.П. и др. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник. В двух книгах. / Под общ. ред. Л.Л. Товажнянского. – Харьков: НТУ «ХПИ», – 1176 с.: ил. Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-ое издание, переработанное и дополненное. - М.: Химия, с. Касаткин А.Г.Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 14-е изд., стереотипное. Перепечатка с 9-го издания 1973 г. - М.:ООО ИД «Альянс», с. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий: Учеб.пособие для вузов по спец. "Пром. теплоэнергетика" / О.Т. Ильченко, Б.А. Левченко, Г.И. Павловский, В.С. Фокин; Под. ред. О.Т. Ильченко. - Харьков :Вищашк., с. 4 Литература

Периодические издания: «Теплоэнергетика»; «Энергосбережение»; «Энергохозяйство за рубежом»; «Промышленная теплотехника»; «Энергохозяйство за рубежом»; «Теоретические основы теплотехники. Промышленная теплотехника» Электронные издания: Литература

Преподаватель: Сологуб Ирина Васильевна

Лекция Выпаривание Выпаривание 2. Свойства растворов Свойства растворов 3. Технологические схемы выпарных установок Технологические схемы выпарных установок 4. Глоссарий Глоссарий План:

Выпаривание термический процесс концентрирования растворов твердых веществ при кипении и частичном удалении жидкого растворителя в виде пара. В технике процесс выпаривания (упаривания) получил широкое распространение, так как многие вещества получают в виде слабых водных растворов, а в готовом для потребления, хранения или транспорта виде они должны быть полностью или частично обезвожены Выпаривание

Концентрацией или составом раствора в технике принято называть массовое количество растворенных твердых веществ в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя Для большинства растворов в определенном количестве воды или другого растворителя нельзя растворить неограниченное количество твердого вещества. Раствор, содержащий при данных условиях предельное количество растворенного вещества, называется насыщенным Свойства растворов

10 Присутствие кристаллов в растворе при выпаривании нежелательно, так как они осаждаются на стенках аппарата и поверхностях нагрева кипятильников и образуют слой накипи или осадка, которые снижают теплопередачу и ухудшают работу выпарных аппаратов. Переход вещества из жидкого состояния в парообразное происходит при любой температуре со свободной поверхности жидкости в виде простого испарения или кипения. Для снижения накипеобразования в аппаратах иногда применяют «затравку» в виде мела или гипса с целью ускоренного удаления солей с поверхности нагрева при периодических промывках аппарата водой. Свойства растворов

11 Если в жидкости, выделяющей пары, находится растворенное твердое вещество, то при одной и той же температуре давление этих паров ниже давления паров химически чистой жидкости. Раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель. При кипении раствора в выпарном аппарате температура выделяющегося пара всегда меньше температуры кипения раствора. Эту разность температур называют физико- химической температурной депрессией. В выпарной технике принято называть пар, образующийся над кипящим раствором, вторичным. Свойства растворов

12 В процессе выпаривания с повышением концентрации увеличиваются плотность и вязкость, понижаются удельная теплоемкость, теплопроводность и интенсивность теплоотдачи, изменяется теплота растворения. При растворении твердых веществ в воде наблюдается охлаждение раствора, так как разрушается кристаллическая решетка, что требует затрат энергии. Теплота растворения зависит от природы вещества и растворителя, а также от концентрации раствора. Свойства растворов

На современных крупных предприятиях выпарные процессы ведут преимущественно в многоступенчатых (многокорпусных) установках непрерывного действия с аппаратами поверхностного типа с использованием образующегося над раствором так называемого «вторичного пара» каждой ступени в последующих ступенях с более низким давлением или с передачей части вторичного пара (экстрапара) другим тепловым потребителям. 13 Выпаривание растворов

14 По числу ступеней Одноступенчатые Многоступенчатые 3. Технологические схемы выпарных установок

15 Повышенного давления С ухудшенным вакуумом С глубоким вакуумом По давлению вторичного пара в последней ступени

16 По подводу источника теплоты С двумя источниками С одним источником С тепловыми насосами

17 По технологии обработки раствора Двух- и более стадийные Одностадийные Одностадийные выпарные установки, в которых раствор проходит при выпаривании последовательно все ступени и не отводится для других промежуточных операций обработки; Двух- и более стадийные выпарные установки, в которых раствор после одной из промежуточных ступеней может быть направлен для дополнительной обработки (для осветления, центрифугирования и т. п.), а затем снова поступает из до выпаривание в следующую ступень

18 По относительному движению греющего пара и выпариваемого раствора Прямоточ ные Противо- точные С параллельным питанием корпусов С отпуском вторичных паров Со смешанным питанием корпусов

а прямоточная с конденсатором б - прямоточная с противодавлением Технологические схемы выпарных установок Выпарные установки с достаточно глубоким вакуумом в последней ступени (до 90 %) и следующим за ней конденсатором для поддержания этого вакуума, соответствующего температуре охлаждающей воды. Такая схема встречается наиболее часто (рис. а); в ней обеспечивается наибольшая разность температур между первичным греющим теплоносителем и вторичным паром последней ступени, поступающим в конденсатор.

в - с ухудшенным вакуумом г с нуль-корпусом Технологические схемы выпарных установок Выпарные установки с ухудшенным вакуумом (рис. в) По такой схеме установка может работать или на конденсатор, или на потребителя низкопотенциальной теплоты со сбросом излишков пара в конденсатор с ухудшенным вакуумом. Пар с большим давлением обогревает предвключенную ступень установки, называемую в схеме нуль-корпусом, а пар с меньшим давлением подается в следующую ступень, получившую название первого корпуса

1 выпарной аппарат; 2 конденсатор; 3 солеотделитель; 5 водосборник; 6 вход первичного и выход вторичного пара; 7 вход охлаждающей воды; 8 вход и выход раствора; 9 – выход конденсата 21 д двухстадийная, с обогревом аппарата второй стадии свежим паром

е двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии вторичным паром первой ступени ж противоточная: 4 насос

з с параллельным током пара и раствора; 23 и с отбором экстрапаров посторонним потребителем;

к со смешанным током раствора; л трехступенчатая с двумя корпусами в первой ступени

Схемы выпарных установок с тепловым насосом: а с паровым инжектором; б с турбокомпрессором и турбоприводом; в с турбокомпрессором и электроприводом 25 Выпарные установки с тепловыми насосами

Выпаривание воды из растворов минеральных солей часто ведут в установках адиабатного испарения. Концентрирование раствора в этих установках происходит вследствие испарения предварительно перегретой жидкости, подаваемой в камеру мгновенного испарения, давление в которой ниже давления насыщения, соответствующего температуре поступающей в камеру жидкости Установки адиабатного испарения применяют для опреснения морской воды и других слабо минерализованных растворов. 26 Адиабатные выпарные установки

Схемы адиабатных выпарных установок с рекуперативным (поверхностным) головным подогревателем: а - одноступенчатая; б - многоступенчатая; 1-насосы, 2 конденсатор; 3-головной подогреватель 4 камеры выпаривания; 5 поддоны 27

Концентрацию растворов можно повышать в установках, в которых жидкость не контактирует с поверхностью нагрева. В таких установках теплота от греющего теплоносителя к раствору передается непосредственным соприкосновением без поверхности теплообмена. Установки, в которых испарение осуществляется непосредственно в греющий теплоноситель, а образующиеся пары уносятся с ним, получили название одноступенчатых контактных выпарных установок 28 Выпарные установки с контактными нагревателями

Основным недостатком одноступенчатых контактных выпарных установок является большой удельный расход теплоты на испарение воды до 8000 к Дж/кг. Схемы одноступенчатых контактных выпарных установок: а- испарение в камере контактного теплообменника б- испарение в адиабатном расширителе с конденсатором 1- насос; 2- адиабатных расширитель с конденсатором; 3-контактный испаритель; 4- камера выпаривания; 5- поддон 29 Схемы одноступенчатых контактных выпарных установок

Более эффективными установками для выпаривания минерализованных вод являются многоступенчатые адиабатные выпарные установки с использованием в качестве теплоносителя горячего воздуха, продуктов сгорания и других газов и смесей. Схема многоступенчатой контактной выпарной установки с доупариванием в топке: 1- насос; 2- конденсаторы; 3- контактный подогреватель; 4-камеры выпаривания; 5-поддоны; 6-топка 30 Схема многоступенчатой контактной выпарной установки

1- расходный бак 2-насос 3-мерник 4-выпарной аппарат 5-кристализатор 6-центрифуга 7-транспортер 8-насос 9-сборник 10-каплеотделитель 11-скруббер 12-вентилятор 13-погружная горелка 31 Выпарные установки с аппаратами погружного горения (АПГ)

32 Выпаривание карбомида

В лекции 1 рассмотрены следующие вопросы: Понятие выпаривания Свойства растворов Классификации выпарных установок (по числу ступеней, по давлению вторичного пара в последней ступени, по подводу источника теплоты, по технологии обработки раствора, по относительному движению греющего пара и выпариваемого раствора Технологические схемы выпарных установок (прямоточная с конденсатором, прямоточная с противодавлением, с ухудшенным вакуумом, с нуль-корпусом, двухстадийная, с обогревом аппарата второй стадии свежим паром, двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии вторичным паром первой ступени, с параллельным током пара и раствора и пр.) Выводы по содержанию лекции