Пленочные выпарные аппараты
Пленочные выпарные аппараты отличаются от аппаратов с циркуляцией раствора тем, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении раствора по трубкам греющей камеры в виде тонкой пленки на внутренней поверхности трубок. В центральной части трубок греющей камеры с большой скоростью движется вторичный пар. Такая организация движения потоков приводит к резкому увеличению коэффициентов теплопередачи от стенки к выпариваемому раствору и снижению температурных потерь.
В настоящее время в промышленности применяют пленочные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой жидкости, устройство которых представлено на рис. 10.17.
Рисунок 10.17 – Пленочные выпарные аппараты:
1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – брызгоотделитель. Назаначения штуцеров см. текст к рис. 10.13
Выпарной аппарат с поднимающейся пленкой (рис. 10.17 а, б) состоит из греющей камеры 1, сепаратора 2, брызгоотделителя 3. Длина греющей камеры больше, чем у аппаратов других типов, и составляет 7 ÷ 9 м.
Раствор на выпаривание, в аппарате с поднимающейся пленкой, поступает в греющую камеру снизу через штуцер. На уровне около 20 % от общей высоты труб наступает интенсивное кипение раствора. Образовавшийся пар за счет трения увлекает за собой раствор, который в виде пленки движется вверх. Вторичный пар и выпаренный раствор удаляются из аппарата через соответствующие штуцера, 4 и 5.
Опыт эксплуатации этих аппаратов свидетельствует о том, что в них не обеспечивается условие прямоточности движения. Раствор движется вверх по трубкам неравномерно, не все частицы раствора проходят путь по трубке до верхнего ее конца. Многие из них, пройдя часть пути, обрываются вниз, увлекая частички, движущиеся им навстречу. Таким образом, в данном случае однопроходного режима движения раствора нет. К тому же в реальных условиях не выдерживается уровень раствора в трубках, и скорость ввода исходного раствора в трубный пучок, как правило, ниже оптимальной. Все это приводит к тому, что аппараты с поднимающейся пленкой работают, как аппараты с естественной циркуляцией, но с ухудшенным циркуляционным контуром. Область применения этих аппаратов – выпаривание маловязких растворов без твердой фазы, в том числе склонных к пенообразованию и термически нестойких.
При выпаривании вязких растворов более целесообразно использовать выпарные аппараты с падающей пленкой (рис. 10.17 б), в которых исходный раствор подается сверху через штуцер и стекает вниз в виде пленки под действием силы тяжести. Вторичный пар поступает в сепаратор, расположенный ниже греющей камеры, Условия пленкообразования в таких аппаратах лучше, однако значительные трудности вызывает распределение исходного раствора по трубкам греющей камеры (особенно при поверхности аппаратов больше 100 м2).
В целом, вследствие серьезных недостатков, пленочные аппараты вытесняются вертикальными аппаратами с циркуляцией раствора по контуру.