ВЫПАРИВАНИЕ
концентрирование
растворов (чаще всего твёрдых веществ в воде) частичным испарением растворителя
при кипении. При этом повышаются концентрация, плотность и вязкость раствора,
а также темп-pa его кипения. При пересыщении раствора растворённое вещество
выпадает в осадок. Темп-pa кипения растворов всегда выше темп-ры кипения
растворителей; разность между ними, наз. температурной депрессией, растёт
с увеличением концентрации растворённого вещества и внешнего давления.
В. производится за счёт подводимого извне
тепла: при темп-ре ниже 200°С теплоносителем является водяной пар, выше
200°С - высококипящие жидкости (дифенильная смесь, масло) и топочные газы.
Обогрев производится через стенку аппарата, а при сильно агрессивных средах
- барботажем пузырьков газа сквозь раствор или распылением последнего в
струе газа.
В. ведут при атмосферном, пониженном или
повышенном давлении. В большинстве случаев экономически выгодно работать
под давлением выше 0,1 Mн/M2 (1 кгс/см2),
т.
к. в этом случае можно использовать вторичный пар для обогрева др. аппаратов.
При работе с термически нестойкими веществами пользуются вакуум-выпаркой,
что позволяет снизить темп-ру кипения растворов и уменьшить поверхность
нагрева (вследствие увеличения разности темп-р между нагревающими агентами
и кипящим раствором). Вакуум в аппаратах создаётся конденсацией вторичного
пара и отсасыванием вакуум-насосом несконденсировавшейся паровоздушной
смеси.
В. используется в химич., пищевой и др.
отраслях пром-сти. Существует более 80 разновидностей выпарных аппаратов
с паровым обогревом. В малотоннажных произ-вах обычно применяют вертикальные
и горизонтальные цилиндрич. выпарные аппараты с обогревом змеевиками или
нагревательными рубашками; в крупнотоннажных произ-вах - аппараты с внутренними
и выносными нагревательными камерами (рис. 1), плёночные аппараты, в к-рых
струя пара увлекает вверх тонкую плёнку раствора, в результате чего создаются
благоприятные условия для В., и аппараты с принудительной циркуляцией (рис.
2). Последние применяют при необходимости предотвратить осаждение солей
на поверхности нагрева, атакже при упаривании вязких растворов.
В однокорпусных аппаратах расход греющего
пара составляет 1,2-1,25 кг на испарение 1 кг воды. Значительно
экономнее многокорпусные выпарные установки, из к-рых наиболее распространены
прямоточные (рис. 3); в них слабый раствор и греющий пар, движущиеся
в одном направлении, последовательно поступают в выпарные аппараты. В последнем
аппарате, присоединённом к барометрич. конденсатору и вакуум-насосу, создаётся
разрежение, вследствие чего давление и темп-pa кипения раствора постепенно
понижаются от первого корпуса к последнему; благодаря этому осуществляется
переток раствора и его испарение при обогреве вторичными парами. В противоточных
установках раствор и греющий пар движутся навстречу друг другу, при параллельном
питании слабый раствор подаётся одновременно во все корпуса.
Рис. 1. Выпарные аппараты: а - с центральной
циркуляционной трубой; 6 - с выносной нагревательной камерой;1 - корпус;
2 - нагревательные трубки; 3 - циркуляционная труба; 4 - сепаратор; 5 -
отбойник.
Рис. 2. Выпарной аппарат с принудительной
циркуляцией: 1 - корпус; 2 - циркуляционный насос; 3 -циркуляционная труба;
4 - сепаратор; 5 - отбойник.
Рис. 3. Схема прямоточной многокорпусной
выпарной установки: 1 - подогреватель; 2 - выпарные аппараты; 3- конденсатор;
4 - барометрическая труба.
На практике число корпусов редко бывает
больше пяти, т. к. дальше полезная разность темп-р становится очень малой.
Расход греющего пара на испарение 1 кг выпариваемой воды составляет
для трёхкорпусной установки 0,4 кг, а для пятикорпусной 0,25-0,28
кг.
Многокорпусные
выпарные установки широко применяются в многотоннажных произ-вах, потребляющих
большое количество греющего пара (напр., произ-во сахара).
Лит.: Касаткин А. Г., Основные процессы
и аппараты химической технологии, 7 изд., М., 1961; Гельперин Н. И., Выпарные
аппараты, М.- Л., 1947; Кичигин М. А., К о с т е н к о Г. Н., Теплообменные
аппараты и выпарные установки, М.- Л., 1955; Колач Т. А., Радун Д. В.,
Выпарные станции, М., 1963; Лунин О. Г., Теплообменные аппараты пищевой
промышленности, М., 1967.
В. Л. Пебалк.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я