Циркуляционная однокорпусная вакуум-выпарная установка

ВАКУУМ-ВЫПАРНЫЕ АППАРАТЫ

Выпаривание - это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.

Процесс выпаривания проводится в выпарных аппаратах. По принципу работы выпарные аппараты разделяются на периодические и непрерывно действующие.

Периодическое выпаривание применяется при малой производительности установки или для получения высоких концентраций. При этом подаваемый в аппарат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сливается и аппарат загружается новой порцией исходного раствора.

В установках непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается в аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.

Выпаривание может проводиться под вакуумом, избыточным давлением и под атмосферным давлением.

При выпаривании под вакуумом существуют несколько преимуществ:

- понижение температуры кипения раствора;

- увеличивается движущая сила процесса;

- возможно использования греющего пара более низкого давления;

Недостатки выпаривания под вакуумом:

- вакуум-выпарная установка должна содержать дополнительное оборудование: барометрический конденсатор, вакуум-насос и др.

Теплота для процесса выпаривания может подводиться с помощью различных теплоносителей. Наибольшее применение находит насыщенный водяной пар, характеризующийся высокими значениями удельной теплоты конденсации и коэффициента теплоотдачи. Этот пар называют греющим или первичным. Пар, образующийся при кипении раствора, называется вторичным паром.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, под избыточным давлением или при атмосферном давлении. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования теплоты вторичного пара.

При выпаривании под вакуумом снижается температура кипения раствора, что дает возможность использовать первичный пар с низкими параметрами. Этот способ применяется также при концентрировании растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах.

Выпаривание под избыточным давлением применяется при концентрировании термически стойких веществ. Сравнительно высокая температура образующегося вторичного пара дает возможность использовать его для других технологических целей.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар обычно выбрасывается в атмосферу

Циркуляционная однокорпусная вакуум-выпарная установка

Циркуляционная однокорпусная вакуум-выпарная установка периоди-ческого действия с трубчатым калоризатором и конденсатором поверхностного типа является наиболее простой в конструктивном плане. Основными ее элементами являются калоризатор, испаритель, два подогревателя, конденсатор, эжекторы (рис.1).

Рис.1. Однокорпусная вакуум-выпарная установка:

1,2,4 - вентили на паропроводах, 3,5 - манометры, 6 - вакуумметр,

7 - поверхностный конденсатор, 8 - смотровое окно, 9- осветитель,

10 - трубопровод, 11 - термометр, 12 - воздушный кран, 13 - термокомпрессор,

14 - верхняя перегородка с окном, 15 - патрубок подачи сырья, 16,22,30 - краны,

17 - пробоотборник, 18 - сферическое днище калоризатора, 19 - насос для откачивания сгущенного продукта, 20 - приводной механизм насосов, 21 - насос для откачивания конденсата, 23 - нижняя перегородка, 24 - трубопровод для конденсата,

25 - подпорная шайба, 26- трехходовой вентиль, 27- люк, 28 - зонт-отражатель,

29 - соединительный трубопровод, 31 - циркуляционная труба, 32 - вентиль на водяной трубе, 33 - вентиль, 34,36- двухступенчатый эжектор, 35 - пусковой эжектор

Подогреватели по конструкции аналогичны трубчатым пастеризаторам. Сгущаемый продукт движется по трубам, а в межтрубное пространство подаются вторичный пар или его смесь с острым паром. Если один подогреватель не обеспечивает нагрева продукта до необходимой температуры, то устанавливается несколько последовательно соединенных аппаратов.

Калоризатор представляет собой теплообменный аппарат цилиндрической формы с двумя трубными решетками, в которые ввальцованы кипятильные трубки и две циркуляционные трубы. Межтрубное пространство калоризатора служит паровой рубашкой, в которую через вентиль и термокомпрессор подается греющий пар. Получаемый в процессе работы калоризатора конденсат по трубопроводу непрерывно отводится в подогреватели, а затем в конденсатор. Подпорная шайба в трубопроводе ограничивает потери греющего пара при отводе конденсата.

Калоризатор имеет корпус, верхнюю и нижнюю крышки. Для обеспечения герметичности при сборке между крышками и корпусом укладывают резиновые прокладки. В верхней и нижней крышках калоризатора имеется две перегородки с окнами. Окно в нижней перегородке можно закрывать заслонкой. Перегородка в верхней крышке съемная. Эти перегородки служат для настройки установки на необходимый режим работы. Если поставлена верхняя перегородка, а заслонка нижней закрыта, то установка работает по принципу непрерывного сгущения. Для того чтобы установка работала по принципу периодического сгущения, необходимо удалить верхнюю перегородку, а заслонку нижней открыть.

В процессе работы калоризатора молоко перемещается в кипятильных трубках снизу вверх, а в циркуляционных трубах - сверху вниз. Объясняется это разностью между удельными массами сгущаемого продукта. В первом случае удельная масса продукта меньше, так как он насыщен пузырьками пара. В калоризаторе также расположены патрубки подачи сырья на сгущение, краны для взятия пробы и выпуска сгущенного продукта.

Испаритель служит для отделения вторичного пара от частичек продукта. Он представляет собой цилиндр с установленным на стоке зонтом-отражателем. Трубопровод соединяет верхнюю часть калоризатора с испарителем, он расположен к испарителю под углом. Поступающие в него жидкий продукт и пар приобретают вращательное движение.

Продукт под действием центробежной силы отбрасывается к стенке испарителя и стекает вниз в кольцевое пространство дна, откуда откачивается насосом через кран или по циркуляционной трубе вновь подается в калоризатор на сгущение.

В некоторых установках на соединительной трубе предусмотрен шибер для регулирования скорости движения вторичного пара, что позволяет улучшить качество разделения пара и продукта. В испарителе расположены люк, смотровое окно, осветитель; термометр и воздушный кран. Вверху испарителя имеется паросборник, от которого отходят два трубопровода: один - к термокомпрессору, другой - к подогревателю (либо прямо к конденсатору).

Конденсатор поверхностного типа выполнен в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней съемными крышками. В корпусе находятся трубки, концы которых развальцованы в верхней и нижней трубных решетках, а также патрубки для подачи вторичного пара из подогревателя или испарителя, отвода конденсата, подвода конденсата из калоризатора и подогревателей, отвода воздуха к вакуум-насосу, для подвода и отвода охлажденной воды.

Для создания вакуума в системе из котельной через вентиль пусковой эжектор подается пар, который работает только вначале для ускорения создания вакуума. В дальнейшем при сгущении работают два других эжектора, установленные последовательно.

Вакуум-выпарная установка работает следующим образом. До начала сгущения сырья в установку засасывается вода. Циркулируя в системе, она ополаскивает установку и позволяет проверить ее герметичность. Подачей пара на эжекторы в системе создают вакуум. При разрежении около 80 кПа начинает засасываться сырье. На конденсатор подают холодную воду, и по мере заполнения трубок калоризатора на 2/3 их высоты в паровую рубашку подается пар. В установившемся режиме молоко последовательно поступает в первый и второй подогреватели. В первом продукт нагревается вторичным паром до 60...66˚С, во втором – паровоздушной смесью до 70...75˚С. При такой температуре молоко подается в калоризатор, где подогревается до 80...85˚С и испаряется. По мере образования конденсата его непрерывно откачивают насосом. Если установка работает по принципу непрерывного сгущения, то готовый продукт откачивается по мере достижения заданной концентрации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: