Схемы многокорпусных выпарных установок

Применением выпаривания в многокорпусных установках достигается значительная экономия пара по сравнению с однокорпусным выпариванием при одинаковых производительностях.

С учетом потерь тепла расход греющего пара при многокорпусном выпаривании может быть приближенно подсчитан по формуле:

. (6.4)

где W - количество выпариваемой воды во всех корпусах, кг/ч; n - число корпусов; 0,85 - коэффициент, учитывающий увеличение теплоты фазового перехода с понижением давления, потери тепла с недоиспользованием конденсата, потери в окружающую среду и т. п.

Оптимальное число корпусов выпарной установки определяется:

. (6.5)

где k - средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙°С); t_н - температура насыщения греющего пара, °С; - начальная и конечная температуры охлаждающей воды, °С; t_n - температура кипения раствора в последнем корпусе, °С; i_п - энтальпия пара, уходящего из последнего корпуса, кДж/кг; р_к и р_п - давление в конденсаторе и парциальное давление водяного пара и газовоздушной смеси, отсасываемой вакуум-насосом, Па; а - стоимость 1 кг греющего пара, руб.; b - стоимость эксплуатации 1 м² поверхности нагрева, руб/ч; С - стоимость 1 кг охлаждающей воды, руб.; d - стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии, руб.

Схемы многокорпусных установок. В схеме прямоточной выпарной установки (рис. 6.6 а) греющий пар, вторичный пар и раствор проходят в одном направлении. Однако для сгущения вязких растворов прямоточная установка может быть неприменима, или иметь большую поверхность нагрева.

В схеме противоточной выпарной установки (рис. 6.6 б) слабый раствор подается в последний корпус, а в последующие при помощи насосов, установленных между аппаратами, и проходит последовательно через все корпуса к первому.

Рисунок 6.6 - Принципиальные схемы многокорпусных выпарных установок

а - прямоточная; б - противоточная; е - с параллельным питанием; г - со смешанной подачей раствора и отбором экстрапара; д - с нуль-корпусом и двойным первым корпусом; е - с двумя греющими агентами (паром и маслом)

Выпарные установки с параллельным питанием раствором (рис. 6.6 в) применяются при выпарке кристаллизующихся (насыщенных) растворов, в которых удаление небольших количеств воды из раствора вызывает выпадение кристаллов.

Вторичный пар, отбираемый из какого-либо корпуса для целей подогрева раствора или для других технологических целей, принято называть экстрапаром. Схема выпарной установки со смешанной подачей раствора и отбором экстрапара показана на рис. 6.6 г.

На рис. 6.6 д показана схема выпарной установки с нулевым и двойным корпусами. Нулевой корпус (нуль-корпус) является как бы редуктором острого пара, дающим добавочный пар при недостатке мятого пара. Необходимость двойного корпуса может встретиться в том случае, когда, например, поверхность нагрева всех корпусов должна быть одинаковой, а первый корпус должен использовать как мятый пар, так и вторичный пар из нуль-корпуса, с тем чтобы обеспечить обогрев второго корпуса и отпуск значительного количества экстрапара, как показано на этой схеме.

Схема двухкорпусной выпарной установки с двумя греющими агентами, например паром и маслом (рис. 6.6 е), применяется в случаях, когда увеличение концентрации раствора в первом корпусе резко повышает температуру кипения во втором корпусе и температура вторичного пара как греющего оказывается недостаточной.