Tekniska processer för värmeväxling används i stor utsträckning i olika industrier för att skapa de nödvändiga förutsättningarna för bearbetning eller ändring av temperaturtillståndet för utrustning, såväl som ämnen för produktion. På företag där uppgifterna är satta att förändra egenskaperna hos flytande medier kan värme användas som ett medel för att upprätthålla kokningen. Tekniskt sett löses liknande problem med hjälp av förångare försedda med en speciell uppsättning funktionskomponenter för att organisera värmeväxlingsprocessen.
Vad är förångningsprocessen?
Inom industrisektorn betraktas indunstning som en metod för att koncentrera flytande lösningar, som är baserade på lågflyktiga eller icke-flyktiga ämnen lösta i flyktiga aktiva blandningar. Denna process utförs som ett resultatavdunstning av lösningsmedlet under kokning. Denna procedur utsätts oftast för alkalier, s alter, såväl som högkokande vätskor. Men i varje fall är processens huvuduppgift att erhålla ett rent lösningsmedel eller enskilda ämnen i en hög koncentrationsgrad. Om vi talar om riktad rening av en specifik komponent i lösningen, kan förångningsprocessen kompletteras med en kristallisationsoperation, där bildningen av målämnet i fast form är möjlig.
Ur teknisk synvinkel är förångning en kombination av ett antal värmeväxlingsoperationer. Komplexiteten i den tekniska organisationen av denna process kräver användning av specialutrustning. I denna egenskap används en vakuumförångare med en optimerad design, utformad för att utföra de huvudsakliga förångningsprocesserna, såväl som hjälpoperationer. Det är viktigt att komma ihåg att avdunstning innebär användning av aggressiva medier - heta vätskor, gaser, vattenånga, etc. Till detta kommer den ogynnsamma bakgrunden från kemiskt aktiva målämnen. Dessa och andra faktorer med negativa tekniska effekter kräver användning av speciella material för montering av förångare, vilket ökar strukturernas skyddande egenskaper.
grundläggande enhet för förångaren
De flesta moderna industriella förångare använder ett flerkomponentsystem baserat på en värmeväxlare med en kondensor och en förångningskammare. För att optimera processen och mer effektiv koncentration av lösningar, närvaron avseparator är en enhet som är ansluten i en separat ordning genom gaskanalen och organiserar avlägsnandet av sekundär ånga. Separatorer av extern typ används oftare, som arbetar under centrifugalkraftsförhållanden. Vad är fundament alt annorlunda vakuumförångare? Genom att skapa ett vakuum kan du uppnå effekten av mjuk avdunstning. Detta ger två positiva punkter - accelerationen av förångningsprocessen (den betjänade lösningen spenderar mindre tid i kammaren) och en ökning av kvaliteten på det koncentrerade ämnet. Utgångsprodukterna kan användas i andra tekniska verksamheter på samma målbearbetningsföretag. För att göra detta organiserar de anslutningen av enskilda moduler med utloppsflöden, tack vare vilket inte bara avlägsnandet av överskottsgasblandningar utförs, utan regleringen av flödet säkerställs med de nödvändiga leveransparametrarna när det gäller tryckkraft och rörelse hastighet. Dessutom kan många förångare valfritt paras ihop med förbehandlings- eller avfallsutspädningsenheter för att uppfylla kraven för processer där samma gas kan återanvändas.
Apparat med tvångscirkulation
Designen är baserad på en vertikal eller horisontell skal-och-rörvärmeväxlare med en värmekammare och en koncentrisk separator. Arbetsprocessen stöds av en cirkulationspumpstation och ett flashkärl. Vanligtvis implementeras den påtvingade rörelseprocessen av arbetsblandningar i dubbelskalsförångare medmotströms cirkulationsschema. Som en del av sådana anordningar finns också en anordning för destillation och ångrening från organiska och s altföreningar. Medelkapaciteten hos den tvångscirkulationsförångaren är cirka 9000 kg/h, och koncentrationsförhållandet når 65%.
Under driften av en sådan enhet cirkulerar vätskan längs värmekammarens konturer på grund av kraften från pumpen. I kammaren bringas vätskans temperatur till kokpunkten, varefter trycket i separatorblocket reduceras kraftigt. Från detta ögonblick börjar processen med aktiv avdunstning av en del av vätskan. Vilka är fördelarna med att använda denna typ av enhet? Detta är den mest effektiva lösningen vid hantering av trögflytande och problematiska förorenade blandningar. Till exempel, för förångning av koks altlösningar, är detta alternativ mer lämpligt än enkeleffektsförångare, som kan visa en högre cirkulationshastighet, men deras kraft kommer inte att räcka till för att ge ens en genomsnittlig produktivitetsnivå. Förresten, moderna förångare med forcerad cirkulation utför koknings- och förångningsoperationer inte på värmeväggarna i huvudkammaren, utan i separatorn, så kontamineringen av huvudarbetsenheten minimeras.
Evaporatorer med plattvärmeväxlare
Designfunktionen hos sådana installationer är närvaron av speciella plattor, på grund av vilka arbetsmediet riktas genom värmekammaren längs alternerande kanaler. För att täta plattorna används speciella packningar - det är de ocksåutföra funktionen av värmeisolering, vilket ökar effektiviteten för värmeöverföring.
I regel är dessa multieffektförångare med en kapacitet på cirka 15 t/h. Uppvärmningsflödena av vatten och målprodukten rör sig i motström längs deras kanaler och avger en del av energin. Kraften för medias rörelse genereras av samma cirkulationspump, men plattornas design är utformad för att stödja effekten av turbulens i kretsen, vilket minskar den erforderliga effektpotentialen för att stödja överföringen av produkten och kylvätskan. Som ett resultat av aktiv värmeväxling kokar arbetsmediet, varefter ånga bildas. Flytande restprodukter skärs av i separatorblocket på grund av centrifugalkraften.
Detta är ett av få fall när det kommer till en universell förångare när det gäller förmågan att arbeta med olika tekniska medier. I synnerhet tillåter driftprincipen för en förångningsanläggning med en plattvärmeväxlare användningen av ånga-gas och vattenh altiga medier. Samtidigt säkerställs en hög koncentrationskvalitet, eftersom avdunstning utförs jämnt i ett skonsamt läge i en passage. Själva designen är maxim alt optimerad i storlek, vilket underlättar installation och tekniska åtgärder. Så höjden på installationsutrymmet med all kommunikation och anslutningsrör för en sådan enhet är 3-4 m.
Treeffektsförångare för naturlig cirkulation
Strukturellt kännetecknas sådana enheter av närvaron av en kortslutningvertik alt placerad värmeväxlare och den övre placeringen av separatorn. Arbetsvätskan tillförs underifrån, varefter den stiger genom värmerören genom kammaren. Principen för en stigande film eller gaslyft är implementerad. Om i olje- och gasfält transporterar tillhörande gas produkten, då i fallet med en förångare med tre kärl, lyfter heta ångor vätskan längs skal-och-rörkretsarna. Hela processen sker mot bakgrund av kokning. Vätskan som separeras från ångan leds genom returröret till värmeväxlaren, varefter den återigen skickas till separatorn för nästa separationssession. Denna process upprepas flera gånger tills önskad koncentrationsnivå uppnås.
Förångningshastigheten i detta fall bestäms av temperaturskillnaden i värmekammaren och kokenheten. Båda indikatorerna kan justeras med automatisk kontroll. Den naturliga cirkulationen i vakuumförångaren tillåter en hög specifik kapacitet med snabb uppstart. Men man bör inte förlita sig på underhållet av lösningar som innehåller komplexa eller termiskt instabila föreningar. Detta är en mycket specialiserad utrustning, vars beräkning är gjord för kemi- och livsmedelsindustrin, där det krävs att utföra punktseparationsoperationer med en liten kapacitetsbelastning. Till exempel ger glycerinförångare en bearbetningshastighet på 3600 kg/h.
Så fungerar en barometrisk kondensor
Mångfaldblandningsvärmeväxlare, som inte utför ytseparation av arbetsmedier i processen för översvämning, men tillåter deras blandning. Med andra ord, vid uppvärmningsögonblicket kan den villkorade koncentrerade lösningen komma i kontakt med det processvarma mediet representerat av ånga eller vatten. Den barometriska kondensorn i sig är en del av en komplex förångningsanläggning, som utför processerna för att blanda kylvatten och sekundär ånga. Eftersom volymerna av det nybildade kondensatet är mindre än volymen av ånga uppstår ett naturligt vakuum. För att upprätthålla det är det nödvändigt att ta bort atmosfärisk luft från kondensorn, som skickas dit tillsammans med kylvätskeflödena. I vissa utföranden kan luft även komma in genom defekter i kondensatorhuset. Utmatningen av blandade blandningar från kondensorn utförs genom ett barometriskt rör. Den är försänkt i vätskan och bildar en hydraulisk tätning som förhindrar att luft passerar in i kondensorn.
Funktionsprincipen för den kapacitiva apparaten
En speciell sorts utrustning för tekniska förångningsprocesser. Huvudskillnaden mellan kapacitiva enheter när det gäller driftprincipen är stödet för fri cirkulationsläge, vilket uppnås på grund av den interna konfigurationen av placeringen av kretsarna i värmeväxlingssystemet. Värmeväxlingsnätverkets infrastruktur bildas av rörbuntar, spolar och andra element som skapar förutsättningar för ett flersteg och i många avseendensvår process för överföring av termisk energi. Förresten, kapacitiva förångare används praktiskt taget inte i arbete med viskösa, värmekänsliga och kristalliserande lösningar just på grund av den fria men långsamma cirkulationen av flöden. Dessutom är värmeöverföringskoefficienterna i detta system små, vilket negativt påverkar den totala förångningsprestandan. Hur motiverar kapacitiva enheter sig själva? De används framgångsrikt i småtonnageindustrier, där värmeöverföringskoefficienten inte är så signifikant med utgående volymer. Det interna arrangemanget av kapacitiva förångare, med alla dess brister, öppnar upp för många möjligheter för att organisera riktad cirkulation, vilket är mycket viktigt i företag med låg strukturell rörlighet vid anslutning av kommunikationskanaler.
Evaporator beräkning
I en integrerad förångarkonstruktion görs individuella beräkningar för varje komponent, eftersom tillverkningsprocessens egenskaper kan ändras i varje steg. Som regel används följande som initialdata:
- ungefärligt ångtryck;
- koncentrationsvärme;
- egenskaper för den ursprungliga lösningen;
- värmeförlustnivå;
- värmeöverföringskoefficient;
- designparametrar som redan är inställda och inte kan ändras.
För treeffektsförångaranläggningar kan beräkningen med ovan nämnda initiala data utföras med flera parametrar samtidigt, inklusive cirkulationspumpens effekt, värmekammarens volym,den maximala mängden servad vätska etc. De viktigaste designuppgifterna inkluderar designberäkning av samma barometriska kondensor, separator och bestämning av rörelementens egenskaper. I synnerhet kommer förångningsintensiteten i system med kontinuerlig förångning att bero på munstyckenas diametrar och längden på övergångsrören.
Arbetsflödeskrav
Beräknade indikatorer för organisationen av förångningsprocessen kanske inte ger den förväntade effekten om kraven på den yttre miljön inte uppfylls. Mycket kommer att bero på förhållandena i rummet där utrustningen används. Enligt kraven kan engångsförångare endast användas i rum med en yta på minst 4,5 m2 och en höjd av 3,2 m. som en skorsten. Det kommer inte att vara överflödigt att tillhandahålla en justerbar huva med en grind och en tryckinställning.
Ventilationssystemet är utformat enligt särskilda regler. Den bör innefatta inflödeskanaler och avgassystem med direkt anslutning till de områden där förångningsprocessen direkt utförs. Det är uppenbart att ett komplext ventilationssystem som arbetar i ett vanligt läge i två riktningar kommer att kräva seriöst kraftstöd. Men samtidigt bör det emitterade bruset från kanaler och driftutrustning inte överstiga 75 dB. Och detta är inte att tala om överensstämmelse med kraven för brand ochelsäkerhet. Om förångaren regelbundet arbetar med gasblandningar, måste ett speciellt luftavgasningssystem organiseras. Det kan vara en del av ett enda komplex av värmeväxlingskommunikation, vilket i vissa operativa aspekter gör det möjligt att komplettera funktionerna i båda systemen.
Slutsats
Förångnings- och koncentrationsoperationer har länge använts i industrier både som huvud- och sekundära tekniska processer. I de flesta fall framställs material på detta sätt för ytterligare stadier av tillverkning av produkter eller förberedelse av tekniska medel. Vakuumförångare och installationer kan räknas till de mest produktiva verktygen för att lösa sådana problem. Högpresterande indikatorer förklaras av närvaron av funktionen hos en cirkulationsförångare som arbetar från en extern kraftkälla i form av en pumpstation. Det finns olika kombinationer av interaktionen mellan cirkulationsgruppen och värmekammaren och separatorn, men i princip ger flerkomponentsystem av denna typ den högsta prestanda för den tekniska driften, både när det gäller kvaliteten på produktkoncentrationen och dynamiken hos indunstningsprocessen.
