Багатокорпусні випарні установки

У сучасних випарних установках випарюються дуже великі кількості води.

На попередній лекції ми установили, що в однокорпусному апараті на випарювання 1 кг води потрібно більш 1 кг гріючої пари. Це призвело б до надзвичайно великих його витрат. Однак витрати пари на випарювання можна значно знизити, якщо проводити процес у багатокорпусній випарній установці. Принцип її дії зводиться до багаторазового використання тепла гріючої пари, що надходить у перший корпус установки, шляхом обігріву кожного наступного корпуса (крім першого) вторинною парою з попереднього корпуса.

Розглянемо схему багатокорпусної вакуум-випарної установки, що працює при прямотечійному русі гріючої пари і розчину (Рисунок 2.2.).

Рисунок 2.2. Багатокорпусна прямоточна вакуум-випарна установка

1-3 – корпуса установки;

4 – підігрівач вихідного розчину;

5 – конденсатор;

6 – пастка (бризгоуловлювач);

7 – вакуум-насос.

Установка складається з декількох (у даному випадку 3) корпусів. Вихідний розчин, попередньо нагрітий до температури кипіння, надходить у перший корпус, що обігрівається свіжою (первинною) парою. Вторинна пара з цього корпуса направляється вже як гріюча в другий корпус, де внаслідок зниженого тиску розчин кипить при більш низький температурі, ніж у першому.

В наслідок більш низького тиску в другому корпусі розчин, упарений у першому корпусі, переміщується самопливом у другий корпус і тут охолоджується до температури кипіння в цьому корпусі. За рахунок тепла, що виділяється при цьому, утвориться додатково деяка кількість вторинної пари. Таке явище, що відбувається у всіх корпусах установки, крім першого, називається самовипар розчину.

Аналогічно, упарений розчин із другого корпуса перетікає в третій корпус, що обігрівається вторинною парою з другого корпуса.

Попереднє нагрівання початкового розчину до температури кипіння в першому корпусі провадиться в окремому підігрівачу 4. Це дозволяє уникнути збільшення поверхні нагрівання у першому корпусі.

Вторинна пара з останнього корпуса потрапляє в барометричний конденсатор 5, у якому при конденсації пари створюється необхідне розрідження. Повітря і гази, що не сконденсуються і попадають в установку з парою й охолодною водою, а також через нещільності трубопроводів, і різко погіршують теплопередачу, відсмоктуються через пастку - бризкоуловлювач 6 вакуум-насосом 7.

За допомогою вакуум-насоса підтримується також стійкий вакуум, тому що залишковий тиск у конденсаторі може змінюватися з коливанням температури води, яка надходить у конденсатор.

Необхідною умовою передачі тепла в кожнім корпусі повинна бути наявність деякої корисної різниці температур, яка обумовлена різницею температур гріючої пари і киплячого розчину. Разом з тим, тиск вторинної пари в кожному попередньому корпусі повинний бути більше її тиску в наступному. Ці різниці тисків створюються при надлишковому тиску в першому корпусі, чи вакуумі в останньому корпусі, чи ж при тому та іншому одночасно.