Практическое занятие № 25

Тема: Выпаривание.

Цель работы: Анализ работы вакуум – выпарных установок циркуляционного типа.

Порядок выполнения работы:

1. Записать в тетради тему практической работы.

2. Ознакомится с конструкцией и принципом действия вакуум – выпарных установок.

3. Произвести сравнительный анализ

4. Записать вывод о проделанной практической работе.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание работы: Наибольшее распространение в пищевых производствах полу­чили трубные выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией при площади поверхности нагрева 10... 1800 м². В зави­симости от расположения греющей камеры аппараты бывают с соосной или с вынесенной греющими камерами.

Кроме перечисленных аппаратов применяют различные кон­струкции пленочных выпарных аппаратов.

При выборе конструкции выпарного аппарата учитывают теплофизические свойства раствора, склонность к кристаллизации, чув­ствительность к высоким температурам, полезную разность темпе­ратур в каждом корпусе, площадь поверхности теплообменного аппарата, технологические особенности.

Выпарные аппараты изготовляют из углеродистой, коррозиестойкой и двухслойной стали.

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией просты по кон­струкции и применяются для выпаривания растворов невысокой вяз­кости, не склонных к кристаллизации. Эти аппараты бывают с соос­ной и вынесенной греющими камерами (рис. 15.8, а, б).

Выпарной аппарат состоит из сепаратора (2), греющей камеры (1) и циркуляционной трубы (3). Сепаратор представляет собой цилиндри­ческую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают отбойники различной конструкции. Греющая камера выполнена в виде верти­кального кожухотрубного теплообменника, в межтрубное про­странство которого поступает греющий пар, а в греющих трубках кипит раствор. Нижние части сепаратора и греющей камеры соеди­нены циркуляционной трубой.

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состо­ящей из необогреваемой циркуляционной трубы и кипятильных труб. Если жидкость в трубах нагрета до кипения, то в результате выпаривания части жидкости в этих трубах образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидко­сти. Таким образом, масса столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы — паро­вое пространство — циркуляционная труба — трубы и т. д. При цир­куляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипя­щей жидкости и снижается образование накипи на поверхности труб.

Рис. 15.8. Выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора:

а — с соосной греющей камерой; б — с вынесенной греющей камерой; 1 — греющая камера; 2 —сепаратор; 3 — циркуляционная труба; Dc, D_к, D_ц — диаметры соответственно сепаратора, камеры и циркуляционной трубы; L — длина камеры

Для естественной циркуляции требуются два условия: 1) доста­точная высота уровня жидкости в циркуляционной трубе, чтобы уравновесить столб парожидкостной смеси и создать необходимую скорость; 2) достаточная интенсивность парообразования в кипя­тильных трубах, чтобы парожидкостная смесь имела возможно малую плотность.

Представленные на рис. 15.8 аппараты выгодно отличаются от устаревших конструкций аппаратов с центральной циркуляционной трубой. Наличие обогреваемой центральной циркуляционной трубы приводило к снижению интенсивности циркуляции.

Парообразование в кипятильных тру­бах определяется физическими свой­ствами раствора (главным образом вяз­костью) и разностью температур между стенкой трубы и жидкостью. Чем ниже вязкость раствора и чем больше раз­ность температур, тем интенсивнее парообразование и больше скорость циркуляции. Для создания интенсивной циркуляции разность температур между греющим паром и раствором должна быть не ниже 10 ⁰ С.

Рис. 15.9. Размещение кипятильных труб в распределительной решетке греющей камеры.

Выпарные аппараты, показанные на рис. 15.8, имеют площадь поверхности решетке греющей камеры теплопередачи от 10 до 1200 м², длину кипятильных труб от 3 до 9 м в зависимо­сти от их диаметра. Диаметр кипятиль­ных труб составляет 25, 38 и 57 мм. Избыточное давление в гре­ющей камере 0,3...1,6 МПа, а в сепараторе вакуум примерно 93,0 кПа. Соотношение площадей сечения циркуляционной трубы и греющей камеры составляет не менее 0,3.

На рис. 15.9 показано размещение кипятильных труб в трубной решетке.

Диаметр кипятильных труб, мм
Шаг разбивки t, мм

Выпарные аппараты с естественной циркуляцией характеризу­ются простотой конструкции и легкодоступны для ремонта и очи­стки.