Technologické procesy výměny tepla jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích k vytvoření nezbytných podmínek pro zpracování nebo změnu teplotního stavu zařízení, ale i výroby polotovarů. V podnicích, kde jsou úkoly nastaveny na změnu charakteristik kapalných médií, lze teplo použít jako prostředek k udržení varu. Technicky se podobné problémy řeší pomocí výparníků vybavených speciální sadou funkčních součástí pro organizaci procesu výměny tepla.
Jaký je proces odpařování?
V průmyslovém sektoru je odpařování považováno za způsob zahušťování kapalných roztoků, které jsou založeny na málo těkavých nebo netěkavých látkách rozpuštěných v těkavých aktivních směsích. Tento proces se provádí jako výsledekodpařování rozpouštědla během varu. Tento postup je nejčastěji vystaven alkáliím, solím a také vysokovroucím kapalinám. Ale v každém případě je hlavním úkolem procesu získat čisté rozpouštědlo nebo jednotlivé látky ve vysokém stupni koncentrace. Pokud mluvíme o cíleném čištění konkrétní složky roztoku, pak lze proces odpařování doplnit o krystalizační operaci, při které je možný vznik cílové látky v pevné formě.
Z technologického hlediska je odpařování kombinací řady operací výměny tepla. Složitost technické organizace tohoto procesu vyžaduje použití speciálního vybavení. V této kapacitě je použit vakuový odpařovač s optimalizovanou konstrukcí, určený k provádění hlavních odpařovacích procesů i pomocných operací. Je důležité mít na paměti, že odpařování zahrnuje použití agresivních médií - horkých kapalin, plynů, vodní páry atd. K tomu se přidává nepříznivé pozadí od cílových chemicky aktivních látek. Tyto a další faktory nepříznivého technologického dopadu vyžadují použití speciálních materiálů pro montáž výparníků, což zvyšuje ochranné vlastnosti konstrukcí.
Základní zařízení výparníku
Většina moderních průmyslových výparníků používá vícesložkový systém založený na tepelném výměníku s kondenzátorem a odpařovací komorou. Pro optimalizaci procesu a účinnější koncentraci roztoků je přítomnostseparátor je jednotka, která je připojena v samostatném pořadí přes plynové potrubí a organizuje odvod sekundární páry. Častěji se používají separátory vnějšího typu, které pracují v podmínkách odstředivé síly. Čím se zásadně liší vakuová odparka? Vytvoření vakua umožňuje dosáhnout efektu měkkého odpařování. To poskytuje dva pozitivní body - zrychlení procesu odpařování (servisovaný roztok tráví méně času v komoře) a zvýšení kvality koncentrované látky. Výstupní produkty mohou být použity v jiných technologických operacích ve stejném cílovém zpracovatelském podniku. K tomu organizují propojení jednotlivých modulů s výstupními toky, díky čemuž se provádí nejen odstraňování přebytečných směsí plynů, ale je zajištěna regulace průtoku s potřebnými parametry dodávky z hlediska tlakové síly a pohybu. Rychlost. A co víc, mnoho výparníků lze volitelně spárovat s jednotkami pro předúpravu nebo ředěním odpadu, aby byly splněny požadavky procesů, kde lze znovu použít stejný plyn.
Přístroj s nuceným oběhem
Konstrukce je založena na vertikálním nebo horizontálním trubkovém výměníku tepla s topnou komorou a koncentrickým separátorem. Pracovní proces je podporován oběhovou čerpací stanicí a flash nádobou. Obvykle se nucený proces pohybu pracovních směsí realizuje u dvouplášťových výparníků sschéma protiproudé cirkulace. Součástí takových zařízení je i zařízení na destilaci a čištění páry od organických a solných sloučenin. Průměrná kapacita výparníku s nuceným oběhem je asi 9000 kg/h a poměr koncentrací dosahuje 65 %.
Během provozu takové jednotky kapalina cirkuluje podél obrysů topné komory v důsledku síly, kterou poskytuje čerpadlo. V komoře se teplota kapaliny přivede k bodu varu, načež se tlak v bloku separátoru prudce sníží. Od tohoto okamžiku začíná proces aktivního odpařování části kapaliny. Jaké jsou výhody použití tohoto typu jednotky? Jedná se o nejúčinnější řešení při manipulaci s viskózními a problematickými kontaminovanými směsmi. Například pro odpařování solných roztoků je tato možnost vhodnější než jednočinné odpařovače, které mohou vykazovat vyšší rychlost cirkulace, ale jejich výkon nebude stačit k zajištění ani průměrné úrovně produktivity. Mimochodem, moderní výparníky s nuceným oběhem neprovádějí operace vaření a odpařování ne na topných stěnách v hlavní komoře, ale v separátoru, takže je minimalizována kontaminace hlavní pracovní jednotky.
Výparníky s deskovým výměníkem tepla
Konstrukčním rysem těchto instalací je přítomnost speciálních desek, díky nimž je pracovní médium nasměrováno topnou komorou podél střídajících se kanálů. K utěsnění desek se používají speciální těsnění - také jsouplní funkci tepelné izolace, která zvyšuje účinnost přenosu tepla.
Zpravidla se jedná o víceúčelové výparníky o výkonu cca 15 t/h. Topné toky vody a cílového produktu se pohybují v protiproudu podél svých kanálů a uvolňují část energie. Síla pro pohyb média je generována stejným oběhovým čerpadlem, avšak konstrukce desek je navržena tak, aby podporovala efekt turbulence v okruhu, což snižuje požadovaný výkonový potenciál pro podporu přenosu produktu a chladiva. V důsledku aktivní výměny tepla dochází k varu pracovního média, po kterém se tvoří pára. Zbytkové kapalné produkty jsou v bloku separátoru odříznuty v důsledku odstředivé síly.
Toto je jeden z mála případů, kdy jde o univerzální výparník z hlediska schopnosti pracovat s různými technologickými médii. Zejména princip činnosti odpařovacího zařízení s deskovým výměníkem tepla umožňuje použití paroplynových a vodných médií. Současně je zajištěna vysoká kvalita koncentrace, protože odpařování probíhá rovnoměrně v šetrném režimu v jednom průchodu. Samotné provedení je co do velikosti maximálně optimalizováno, což usnadňuje instalaci a technická opatření. Výška instalačního prostoru se všemi komunikacemi a propojovacím potrubím pro takové zařízení je tedy 3-4 m.
Výparníky s přirozenou cirkulací se třemi efekty
Strukturálně se taková zařízení vyznačují přítomností zkratuvertikálně umístěný výměník tepla a horní umístění separátoru. Pracovní tekutina je přiváděna zespodu, poté stoupá skrz topné trubky skrz komoru. Je implementován princip stoupající fólie nebo plynového výtahu. Jestliže v ropných a plynových polích přidružený plyn nese produkt, pak v případě třínádobového výparníku horké páry zvedají kapalinu podél obvodů pláště a trubek. Celý proces probíhá na pozadí varu. Kapalina oddělená od páry je vedena zpětným potrubím do tepelného výměníku, načež je opět odeslána do separátoru pro další separaci. Tento proces se několikrát opakuje, dokud není dosaženo požadované úrovně koncentrace.
Rychlost odpařování je v tomto případě určena rozdílem teplot v ohřívací komoře a varné jednotce. Oba ukazatele lze nastavit automatickým ovládáním. Přirozená cirkulace ve vakuovém výparníku umožňuje vysokou specifickou kapacitu s rychlým náběhem. Člověk by však neměl spoléhat na údržbu roztoků obsahujících složité nebo tepelně nestabilní sloučeniny. Jedná se o vysoce specializované zařízení, jehož výpočet je zpracován pro chemický a potravinářský průmysl, kde je potřeba provádět bodové separační operace s malým kapacitním zatížením. Například glycerinové výparníky poskytují rychlost zpracování 3600 kg/h.
Jak funguje barometrický kondenzátor
Rozmanitostsměšovací výměníky tepla, které neprovádějí povrchovou separaci pracovních médií v procesu přepadu, ale umožňují jejich míchání. Jinými slovy, v okamžiku ohřevu může podmíněný koncentrovaný roztok přijít do kontaktu s procesním horkým médiem představovaným párou nebo vodou. Vlastní barometrický kondenzátor je součástí komplexního odpařovacího zařízení, které provádí procesy míchání chladicí vody a sekundární páry. Protože objemy nově vzniklého kondenzátu jsou menší než objem páry, vzniká přirozené vakuum. Pro jeho udržení je nutné z kondenzátoru odstranit atmosférický vzduch, který se tam posílá spolu s proudy chladicí kapaliny. V některých provedeních může vzduch vnikat také defekty v pouzdru kondenzátoru. Výstup směsných směsí z kondenzátoru se provádí barometrickou trubicí. Je předem ponořen do kapaliny a tvoří hydraulické těsnění, které zabraňuje průchodu vzduchu do kondenzátoru.
Princip činnosti kapacitního aparátu
Speciální druh zařízení pro technologické procesy odpařování. Hlavním rozdílem mezi kapacitními jednotkami z hlediska principu činnosti je podpora režimu volného oběhu, které je dosaženo díky vnitřní konfiguraci umístění okruhů v systému výměny tepla. Infrastruktura teplosměnné sítě je tvořena trubkovými svazky, hady a dalšími prvky, které vytvářejí podmínky pro vícestupňovou a v mnoha ohledechnáročný proces přenosu tepelné energie. Mimochodem, kapacitní výparníky se při práci s viskózními, tepelně citlivými a krystalizujícími roztoky prakticky nepoužívají právě kvůli volné, ale pomalé cirkulaci toků. Navíc koeficienty prostupu tepla v tomto systému jsou malé, což negativně ovlivňuje celkový výkon odpařování. Jak se kapacitní zařízení ospravedlňují? S úspěchem se používají v malotonážních průmyslových odvětvích, kde součinitel prostupu tepla není při výstupních objemech tak významný. Vnitřní uspořádání kapacitních výparníků se všemi svými nedostatky otevírá mnoho příležitostí pro organizování řízené cirkulace, což je velmi důležité v podnicích s nízkou strukturální mobilitou při propojování komunikačních kanálů.
Výpočet výparníku
V konstrukci integrovaného výparníku se pro každou součást provádějí individuální výpočty, protože charakteristiky výrobního procesu se mohou v každé fázi měnit. Jako výchozí údaje se zpravidla používají následující údaje:
- přibližný tlak páry;
- teplo koncentrace;
- vlastnosti původního řešení;
- úroveň tepelných ztrát;
- koeficient prostupu tepla;
- parametry návrhu, které jsou již nastaveny a nelze je změnit.
U výparníků se třemi efekty lze výpočet s výše uvedenými počátečními údaji provést pomocí několika parametrů najednou, včetně výkonu oběhového čerpadla, objemu ohřívací komory,maximální množství obsluhované kapaliny atd. Mezi nejdůležitější konstrukční úkoly patří návrhový výpočet téhož barometrického kondenzátoru, separátoru a stanovení charakteristik potrubních prvků. Zejména intenzita odpařování v systémech s nepřetržitým odpařováním bude záviset na průměrech trysek a délce přechodových trubek.
Požadavky na pracovní postup
Vypočítané ukazatele pro organizaci procesu odpařování nemusí poskytovat očekávaný efekt, pokud nejsou splněny požadavky na vnější prostředí. Hodně bude záležet na podmínkách uvnitř místnosti, kde se zařízení používá. Průtokové výparníky lze podle požadavků používat pouze v místnostech o ploše minimálně 4,5 m2 a výšce 3,2 m. jako komín. Nebude nadbytečné opatřit si nastavitelnou kapuci s brankou a nastavením tahu.
Větrací systém je navržen podle zvláštních pravidel. Měl by zahrnovat přívodní kanály a výfukové systémy s přímým napojením na oblasti, kde se přímo provádí proces odpařování. Je zřejmé, že komplexní ventilační systém pracující v běžném režimu ve dvou směrech bude vyžadovat seriózní podporu napájení. Zároveň by však hluk vydávaný z kanálů a provozních zařízení neměl překročit 75 dB. A to nemluvím o dodržování požadavků na požární a požární ochranuelektrická bezpečnost. Pokud výparník pravidelně pracuje se směsmi plynů, musí být uspořádán speciální systém odplyňování vzduchu. Může být součástí jediného komplexu tepelných výměnných komunikací, což v některých provozních aspektech umožní doplňovat funkce obou systémů.
Závěr
Odpařovací a koncentrační operace se v průmyslových odvětvích již dlouho používají jako hlavní i jako vedlejší technologické procesy. Ve většině případů se tímto způsobem připravují materiály pro další fáze výroby produktů nebo přípravy technických prostředků. Mezi nejproduktivnější nástroje pro řešení takových problémů lze zařadit vakuové výparníky a instalace. Ukazatele vysokého výkonu jsou vysvětleny přítomností funkce cirkulačního výparníku pracujícího z externího zdroje energie ve formě čerpací stanice. Existují různé kombinace interakce cirkulační skupiny s ohřívací komorou a separátorem, ale v zásadě vícesložkové systémy tohoto typu poskytují nejvyšší výkon technologické operace, a to jak z hlediska kvality koncentrace produktu, tak dynamiky procesu. proces odpařování.
