3.6 Описание установки

Установка для проведения процесса выпаривания (рисунок 10) представляет собой выпарной аппарат, соединенный с парогенератором 1.

Исходный разбавленный раствор поступает в нижнюю часть сепаратора 5 и затем попадает в кипятильные трубы. Первичный пар направляют в межтрубное пространство греющей камеры 6, где он конденсируется, отдавая теплоту конденсации через стенки кипятильных труб к кипящему раствору.

Выпарной аппарат работает по принципу направленной естественной циркуляции, которая вызывается различием плотностей кипящего раствора в циркуляционной трубе 7 и в кипятильных трубах гре-ющей камеры 6. Разность плотностей обуславливается различием удельного теплового потока, приходящегося на единицу объема раствора: в кипятильных трубах он выше, чем в циркуляционной трубе. Поэтому интенсивность кипения и парообразование в них тоже выше; образующаяся здесь парожидкостная смесь имеет меньшую плотность, чем в циркуляционной трубе. Это приводит к направленной циркуляции кипящего раствора, который по циркуляционной трубе опускается вниз, а по кипятильным трубам поднимается вверх. Парожидкостная смесь попадает затем в сепаратор, в котором пар отделяется от раствора, и его выводят из аппарата. Упаренный раствор выходит из штуцера в днище аппарата.

1 – устройство для обогрева жидких сред «острым» водяным паром; 2 – манометр; 3 – сопло; 4, 8, 11, 12 – вентиль; 5 – сепаратор; 6 – греющая камера; 7 – циркуляционная труба; 9 – емкость для упаренного раствора; 10 – емкость для конденсата; 13 – воронка

Рисунок 10 – Схема однокорпусной выпарной установки

3.7 Методика проведения работы

Приготовленный раствор соли определенной концентрации заливают в аппарат через воронку 13, предварительно измерив температуру. При этом вентиль 8 закрыт. Включают парогенератор 1. Когда давление пара достигает установленного давления, открывают вентиль 4 и греющий пар поступает в греющую камеру 6, где он конденсиру-ется, отдавая теплоту конденсации через стенки кипятильных труб к кипящей жидкости, вентиль 10 для отвода конденсата открыт. Парожидкостная смесь попадает в сепаратор, в котором пар отделяется от раствора и его выводят из аппарата. Упаренный раствор выводят через вентиль 8 и измеряют его температуру.

3.8 Обработка опытных данных

3.8.1 Определение коэффициента теплоотдачи от пара к системе

а) По заданному давлению водяного пара в справочнике находят температуру его конденсации и удельную теплоту парообразования.

б) Определяют общую разность температур

, (13)

где – температура кипения раствора, °С.

в) Рассчитывают температуру стенки

. (14)

г) Определяют среднюю температуру пленки конденсата

. (15)

д) Находят в справочнике плотность ρ (кг/м³), (см. Приложе- ние В) теплоемкость и кинематическую вязкость пленки конденсата при средней температуре пленки конденсата.

е) Рассчитывают коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации насыщенного пара и ламинарном стекании пленки конденсата под действием силы тяжести

, (16)

где С – коэффициент, зависящий от расположения поверхности нагрева: для вертикальной поверхности А=1,15, для горизонтальной поверхности А=0,72.

ж) Полученный коэффициент сравнивают со справочным. Коэффициенты теплоотдачи при пленочной конденсации водяного пара должны изменяться в пределах от 7000 до 12000 Вт/м² ·К. При капельной конденсации они значительно выше, но устойчивой капельной конденсации в промышленной теплообменной аппаратуре реализовать обычно не удается.