🗊Презентация Выпаривание. Методы выпаривания

Выпаривание

Введение . Выпаривание — процесс концентрирования растворов твердых нелетучих или малолетучих веществ путем испарения летучего рас­творителя и отвода образовавшихся паров. В промышленности выпаривание обычно проводят при кипении раствора. При выпаривании растворов твердых веществ в ряде пищевых производств достигают насыщения раствора; при дальнейшем уда­лении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, в результате которой выделяется растворенное вещество. Выпаривание применяют для повышения концентрации разбав­ленных растворов или выделения из них растворенного вещества путем кристаллизации.

Изменение свойств раствора при сгущении. Методы выпаривания Процесс выпаривания широко используют в сахарном и консерв­ном производствах при концентрировании сахарных и томатных соков, молока и др. В пищевой технологии выпаривают, как правило, водные рас­творы. Выпаривание проводят в выпарных аппаратах. Процесс выпари­вания может проводиться непрерывно и периодически. Аппараты периодического действия используют в основном в производствах малого масштаба. В крупнотоннажных производствах применяют непрерывнодей-ствующие выпарные установки, площадь поверхности нагрева кото­рых достигает 6000... 10 000 м2. При таких поверхностях нагрева решающим фактором, который определяет экономичность установ­ки, является расход греющего пара и воды. Выпаривание осуществляют как под вакуумом, так и при атмос­ферном и избыточном давлениях. Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру кипения раствора, что особенно важно при выпаривании пищевых растворов, которые особенно чувствительны к высоким температу­рам. Применение вакуума позволяет увеличить движущую силу теп­лопередачи и, как следствие, уменьшить площадь поверхности выпарных аппаратов, а следовательно, их материалоемкость.При выпаривании под атмосферным давле­нием образующийся вторичный пар сбрасывается в атмосферу

Однокорпусные вакуумные выпарные установка Рассмотрим принципиальную схему одиночного непрерывнодействующего выпарного аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. 1). Аппарат состоит из теплообменного устройства – нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате, или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами. Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры. Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решетку одиночной (однокорпусной) греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата. Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом (на рис. 1 не показаны). Упаренный раствор удаляется из конического днища аппарата Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решетку одиночной (однокорпусной) греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата. Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом (на рис. 1 не показаны). Упаренный раствор удаляется из конического днища аппарата

Многокорпусные вакуумные выпарные установка Основные схемы многокорпусных установок . Многокорпусные выпарные установки классифицируются: – по давлению вторичного пара в последнем корпусе на работающие под разряжением и избыточным давлением. В пищевой промышленности из-за термолабильности пищевых растворов наиболее распространены выпарные установки, работающие под разряжением. – по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на установки с прямоточным и противоточным движением пара и раствора.

Рис. 2. Схема трехкорпусной выпарной установки: 1, 2, 3 – корпуса; 4 – подогреватель; 5 – барометрический конденсатор; 6 – ловушка-брызгоулавливатель; 7 – вакуум-насос

Устройство выпарных аппаратов Наибольшее распространение получили выпарные аппараты с паровым обогревом, имеющие поверхность теплообмена, выполненную из труб. Выпарные аппараты с паровым обогревом состоят из двух основных частей: а) кипятильник (греющая камера), в котором расположена поверхность теплообмена и происходит выпаривание раствора; б) сепаратор — пространство, в котором вторичный пар отделяется от раствора.  

Расчетное соотношение выпаривания. Для предварительного нагрева исходного раствора от начальной температуры tн (°С) используют часть вторичного пара. Поверхность нагрева предварительного подогревателя исходного раствора Fп (м2), а коэффициент теплопередачи Кп (Вт/м2 К). Потерями тепла в окружающую среду и теплотой концентрирования раствора можно пренебречь. Исходные данные: производительность по исходному раствору                                                Gн = 2 кг/с начальная концентрация раствора (масс, доли)                                            хн = 0,08 конечная концентрация раствора (масс, доли)                                             хк = 0,17 давление выпаривания                                                                                     атмосферное температура раствора перед теплообменником-подогревателем                tн = 15°С полезная разность температур                                                                         ∆tп = 25°С гидростатическая депрессия                                                                            ∆΄΄ = 1,3°С поверхность теплообменника - подогревателя                                              Fп = 15 м2 коэффициент теплопередачи теплообменника –подогревателя                   Кп = 650 Вт/м2К коэффициент теплопередачи выпарного аппарата                                        К = 1250 Вт/м2К Решение: Расчетная схема установки. 1.Температура кипения раствора                         tкип = tвп + ∆΄+∆΄΄  , где      tвп = 100°С – температура вторичного пара при атмосферном давлении[ 2, табл. LVII]      ∆΄ = 4°С – температурная депрессия [2,табл XXXVI] Подставляя численные значения получим :                                                    tкип = 100+4+1,3 = 105,3 °С                                                        Количество вторичного пара, образующегося при выпаривании, определяется из материального баланса по формуле: W = Gн (1 – xн/хк)  W = 2(1 – 0,08/0,17) = 1,059 кг/с  Температура раствора на входе в выпарной аппарат определяется из теплового баланса теплообменника-

Схема установки 1-сепаратор; 2-труба циркуляционная;3-камера греющая;4-отвод;5-заглушка;6-болт;7-гайка;8-шайба.

Спасибо за внимание!!! Спасибо за внимание!!!