Technologische Prozesse mit Wärmeaustausch werden in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt, um die notwendigen Bedingungen für die Verarbeitung oder Änderung des Temperaturzustands von Geräten sowie von Produktionsrohlingen zu schaffen. In Betrieben, in denen die Aufgabe gestellt wird, die Eigenschaften flüssiger Medien zu verändern, kann Wärme als Mittel zur Aufrechterh altung des Siedens eingesetzt werden. Technisch werden ähnliche Probleme mit Hilfe von Verdampfern gelöst, die mit einem speziellen Satz funktioneller Komponenten zur Organisation des Wärmeaustauschprozesses ausgestattet sind.
Was ist der Verdunstungsprozess?
In der Industrie gilt die Verdampfung als Methode zur Aufkonzentrierung flüssiger Lösungen, die auf schwerflüchtigen oder nichtflüchtigen Stoffen beruhen, die in flüchtigen Wirkstoffmischungen gelöst sind. Dieser Vorgang wird als Ergebnis durchgeführtVerdunstung des Lösungsmittels beim Kochen. Dieses Verfahren wird am häufigsten Alkalien, Salzen sowie hochsiedenden Flüssigkeiten ausgesetzt. Die Hauptaufgabe des Verfahrens besteht jedoch in jedem Fall darin, ein reines Lösungsmittel oder einzelne Substanzen in hoher Konzentration zu erh alten. Handelt es sich um eine gezielte Aufreinigung eines bestimmten Bestandteils der Lösung, so kann der Verdampfungsprozess durch einen Kristallisationsvorgang ergänzt werden, bei dem die Bildung der Zielsubstanz in fester Form möglich ist.
Aus technologischer Sicht ist die Verdampfung eine Kombination aus mehreren Wärmeaustauschvorgängen. Die Komplexität der technischen Organisation dieses Prozesses erfordert den Einsatz spezieller Geräte. Dabei kommt ein Vakuumverdampfer mit optimiertem Design zum Einsatz, der für die Durchführung der Hauptverdampfungsprozesse sowie Nebenoperationen ausgelegt ist. Es ist wichtig zu beachten, dass beim Verdampfen aggressive Medien verwendet werden - heiße Flüssigkeiten, Gase, Wasserdampf usw. Hinzu kommt der ungünstige Hintergrund von chemisch aktiven Zielsubstanzen. Diese und andere Faktoren mit nachteiligen technologischen Auswirkungen erfordern die Verwendung spezieller Materialien für die Montage von Verdampfern, was die Schutzeigenschaften der Strukturen erhöht.
Grundgerät des Verdampfers
Die meisten modernen Industrieverdampfer verwenden ein Mehrkomponentensystem, das auf einem Wärmetauscher mit Kondensator und einer Verdampfungskammer basiert. Um den Prozess zu optimieren und Lösungen effizienter zu konzentrieren, ist das Vorhandensein vonAbscheider ist eine Einheit, die in einer separaten Reihenfolge durch den Gaskanal verbunden ist und die Entfernung von Sekundärdampf organisiert. Häufiger werden Separatoren vom externen Typ verwendet, die unter Zentrifugalkraftbedingungen arbeiten. Was ist grundlegend anders Vakuumverdampfer? Durch das Erstellen eines Vakuums können Sie den Effekt einer sanften Verdunstung erzielen. Dies bietet zwei positive Punkte - die Beschleunigung des Verdampfungsprozesses (die gewartete Lösung verbringt weniger Zeit in der Kammer) und eine Qualitätssteigerung der konzentrierten Substanz. Die Ausgangsprodukte können in anderen technologischen Vorgängen desselben Zielverarbeitungsunternehmens verwendet werden. Dazu organisieren sie die Verbindung einzelner Module mit Auslassströmungen, wodurch nicht nur die Entfernung überschüssiger Gasgemische erfolgt, sondern auch die Regulierung der Strömung mit den erforderlichen Lieferparametern in Bezug auf Druckkraft und Bewegung sichergestellt wird Geschwindigkeit. Darüber hinaus können viele Verdampfer optional mit Vorbehandlungs- oder Abfallverdünnungseinheiten gekoppelt werden, um die Anforderungen von Prozessen zu erfüllen, bei denen dasselbe Gas wiederverwendet werden kann.
Apparat mit Zwangsumlauf
Die Konstruktion basiert auf einem vertikalen oder horizontalen Rohrbündelwärmetauscher mit Heizkammer und konzentrischem Abscheider. Der Arbeitsprozess wird durch eine Umwälzpumpstation und einen Entspannungsbehälter unterstützt. Üblicherweise wird der Zwangsbewegungsprozess von Arbeitsgemischen in Doppelmantelverdampfern mit umgesetztGegenstrom-Zirkulationsschema. Als Teil solcher Geräte gibt es auch ein Gerät zur Destillation und Dampfreinigung von organischen und Salzverbindungen. Die durchschnittliche Kapazität des Zwangsumlaufverdampfers beträgt etwa 9000 kg/h und das Konzentrationsverhältnis erreicht 65 %.
Während des Betriebs eines solchen Geräts zirkuliert die Flüssigkeit aufgrund der von der Pumpe bereitgestellten Kraft entlang der Konturen der Heizkammer. In der Kammer wird die Temperatur der Flüssigkeit auf den Siedepunkt gebracht, wonach der Druck im Separatorblock stark reduziert wird. Ab diesem Moment beginnt der Prozess der aktiven Verdampfung eines Teils der Flüssigkeit. Was sind die Vorteile bei der Verwendung dieser Art von Einheit? Dies ist die effektivste Lösung beim Umgang mit viskosen und problematisch kontaminierten Mischungen. Beispielsweise ist diese Option für die Verdampfung von Salzlösungen geeigneter als einstufige Verdampfer, die eine höhere Umwälzrate aufweisen können, aber ihre Leistung wird nicht ausreichen, um auch nur eine durchschnittliche Produktivität bereitzustellen. Übrigens führen moderne Verdampfer mit Zwangsumlauf den Siede- und Verdampfungsvorgang nicht an den Heizwänden in der Hauptkammer, sondern im Abscheider durch, wodurch die Verschmutzung des Hauptarbeitsaggregats minimiert wird.
Verdampfer mit Plattenwärmetauscher
Das Konstruktionsmerkmal solcher Anlagen ist das Vorhandensein spezieller Platten, durch die das Arbeitsmedium entlang abwechselnder Kanäle durch die Heizkammer geleitet wird. Zum Abdichten der Platten werden spezielle Dichtungen verwendet - das sind sie aucherfüllen die Funktion der Wärmedämmung, was die Effizienz der Wärmeübertragung erhöht.
In der Regel handelt es sich um Mehrstufenverdampfer mit einer Leistung von ca. 15 t/h. Die Heizströme aus Wasser und Zielprodukt bewegen sich in ihren Kanälen im Gegenstrom und geben dabei einen Teil der Energie ab. Die Kraft für die Medienbewegung wird von der gleichen Umwälzpumpe erzeugt, jedoch ist das Design der Platten so ausgelegt, dass sie die Wirkung von Turbulenzen im Kreislauf unterstützen, was das erforderliche Leistungspotential zur Unterstützung des Produkt- und Kühlmitteltransfers reduziert. Durch den aktiven Wärmeaustausch siedet das Arbeitsmedium, woraufhin Dampf entsteht. Restliche flüssige Produkte werden durch die Zentrifugalkraft im Separatorblock abgetrennt.
Dies ist einer der wenigen Fälle, in denen es um einen universellen Verdampfer geht, was die Fähigkeit anbelangt, mit unterschiedlichen technologischen Medien zu arbeiten. Insbesondere das Funktionsprinzip einer Verdampferanlage mit Plattenwärmetauscher erlaubt den Einsatz von Dampf-Gas und wässrigen Medien. Gleichzeitig wird eine hohe Konzentrationsqualität gewährleistet, da die Verdampfung schonend und gleichmäßig in einem Durchgang erfolgt. Das Design selbst ist maximal größenoptimiert, was die Installation und technische Maßnahmen erleichtert. Die Höhe des Installationsraums mit allen Kommunikations- und Verbindungsleitungen für ein solches Gerät beträgt also 3-4 m.
Dreistufige Naturumlaufverdampfer
Strukturell zeichnen sich solche Geräte durch das Vorhandensein eines Kurzschlusses ausvertikal angeordneter Wärmetauscher und die obere Platzierung des Abscheiders. Das Arbeitsmedium wird von unten zugeführt, wonach es durch die Heizrohre durch die Kammer aufsteigt. Das Prinzip eines aufsteigenden Film- oder Gaslifts wird umgesetzt. Wenn in Öl- und Gasfeldern Begleitgas das Produkt austrägt, dann heben bei einem Verdampfer mit drei Gefäßen heiße Dämpfe die Flüssigkeit entlang der Rohrbündelkreisläufe. Der gesamte Prozess findet vor dem Hintergrund des Kochens statt. Die vom Dampf getrennte Flüssigkeit wird durch das Rücklaufrohr zum Wärmetauscher geleitet, wonach sie für die nächste Trennsitzung erneut zum Separator geleitet wird. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist.
Die Verdunstungsrate wird in diesem Fall durch die Temperaturdifferenz in der Heizkammer und der Siedeeinheit bestimmt. Beide Blinker können automatisch eingestellt werden. Der Naturumlauf im Vakuumverdampfer ermöglicht eine hohe spezifische Leistung bei schneller Inbetriebnahme. Aber man sollte sich nicht auf die Pflege von Lösungen verlassen, die komplexe oder thermisch instabile Verbindungen enth alten. Dies ist eine hochspezialisierte Ausrüstung, deren Berechnung für die chemische und Lebensmittelindustrie durchgeführt wird, wo es erforderlich ist, punktuelle Trennvorgänge mit geringer Kapazitätslast durchzuführen. Glyzerinverdampfer bieten zum Beispiel eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 3600 kg/h.
Wie ein barometrischer Kondensator funktioniert
Vielf altMischwärmetauscher, die beim Überlauf keine Oberflächentrennung der Arbeitsmedien durchführen, sondern deren Vermischung ermöglichen. Mit anderen Worten, im Moment des Erhitzens kann die konditionierte konzentrierte Lösung mit dem durch Dampf oder Wasser repräsentierten heißen Prozessmedium in Kontakt kommen. Der barometrische Kondensator selbst ist Teil einer komplexen Verdampferanlage, die die Mischprozesse von Kühlwasser und Sekundärdampf durchführt. Da das Volumen des neu gebildeten Kondensats kleiner ist als das Dampfvolumen, entsteht ein natürliches Vakuum. Um es aufrechtzuerh alten, muss atmosphärische Luft aus dem Kondensator entfernt werden, die zusammen mit den Kühlmittelströmen dorthin geleitet wird. Bei einigen Konstruktionen kann Luft auch durch Defekte im Kondensatorgehäuse eindringen. Der Ausgang der gemischten Mischungen aus dem Kondensator erfolgt durch ein barometrisches Rohr. Es wird vorab in die Flüssigkeit eingetaucht und bildet eine hydraulische Dichtung, die das Eindringen von Luft in den Kondensator verhindert.
Das Funktionsprinzip des kapazitiven Apparats
Anlagen der besonderen Art für technologische Verdampfungsprozesse. Der Hauptunterschied zwischen kapazitiven Einheiten in Bezug auf das Funktionsprinzip besteht in der Unterstützung des Modus der freien Zirkulation, der durch die interne Konfiguration der Anordnung der Kreisläufe im Wärmeaustauschsystem erreicht wird. Die Infrastruktur des Wärmetauschernetzes wird durch Rohrbündel, Spulen und andere Elemente gebildet, die in vielerlei Hinsicht Bedingungen für eine Mehrstufigkeit schaffenschwieriger Prozess der Übertragung von Wärmeenergie. Übrigens werden kapazitive Verdampfer bei der Arbeit mit viskosen, wärmeempfindlichen und kristallisierenden Lösungen gerade wegen der freien, aber langsamen Zirkulation der Strömungen praktisch nicht eingesetzt. Außerdem sind die Wärmeübertragungskoeffizienten in diesem System klein, was sich negativ auf die Gesamtverdampfungsleistung auswirkt. Wie rechtfertigen sich kapazitive Geräte? Sie werden erfolgreich in Industrien mit kleinen Tonnagen eingesetzt, wo der Wärmedurchgangskoeffizient bei den Ausgangsvolumina nicht so bedeutend ist. Die interne Anordnung von kapazitiven Verdampfern mit all ihren Mängeln eröffnet viele Möglichkeiten zur Organisation einer gerichteten Zirkulation, was in Unternehmen mit geringer struktureller Mobilität bei der Verbindung von Kommunikationskanälen sehr wichtig ist.
Verdampferberechnung
Bei einem integrierten Verdampferdesign werden individuelle Berechnungen für jede Komponente durchgeführt, da sich die Eigenschaften des Produktionsprozesses auf jeder Stufe ändern können. Als Anfangsdaten werden in der Regel verwendet:
- ungefährer Dampfdruck;
- Konzentrationswärme;
- Eigenschaften der Ausgangslösung;
- Wärmeverlustniveau;
- Wärmedurchgangskoeffizient;
- Designparameter, die bereits festgelegt sind und nicht geändert werden können.
Für dreistufige Verdampferanlagen kann die Berechnung mit den oben genannten Anfangsdaten mit mehreren Parametern auf einmal durchgeführt werden, darunter die Leistung der Umwälzpumpe, das Volumen der Heizkammer,die maximale Menge an gewarteter Flüssigkeit usw. Zu den wichtigsten Konstruktionsaufgaben gehören die Konstruktionsberechnung des gleichen barometrischen Kondensators, Abscheiders und die Bestimmung der Eigenschaften der Rohrleitungselemente. Insbesondere bei Systemen mit kontinuierlicher Verdampfung hängt die Intensität der Verdampfung von den Durchmessern der Düsen und der Länge der Übergangsrohre ab.
Workflow-Anforderungen
Berechnete Indikatoren für die Organisation des Verdampfungsprozesses ergeben möglicherweise nicht die erwartete Wirkung, wenn die Anforderungen an die äußere Umgebung nicht erfüllt werden. Vieles hängt von den Bedingungen in dem Raum ab, in dem das Gerät verwendet wird. Gemäß den Anforderungen dürfen Durchlaufverdampfer nur in Räumen mit einer Fläche von mindestens 4,5 m2 und einer Höhe von 3,2 m wie ein Schornstein eingesetzt werden. Es ist nicht überflüssig, eine verstellbare Haube mit einem Tor und einer Schubeinstellung vorzusehen.
Die Lüftungsanlage ist nach besonderen Regeln ausgelegt. Es sollte Zuflusskanäle und Abgassysteme mit direkter Verbindung zu den Bereichen umfassen, in denen der Verdampfungsprozess direkt durchgeführt wird. Es liegt auf der Hand, dass ein komplexes Lüftungssystem, das in einem regulären Modus in zwei Richtungen arbeitet, eine ernsthafte Leistungsunterstützung benötigt. Gleichzeitig sollte das von Kanälen und Betriebsgeräten abgestrahlte Geräusch 75 dB nicht überschreiten. Ganz zu schweigen von der Einh altung der Brand- und Brandschutzanforderungenelektrische Sicherheit. Arbeitet der Verdampfer regelmäßig mit Gasgemischen, so muss eine spezielle Luftentgasung organisiert werden. Es kann Teil eines einzigen Wärmeaustauschkommunikationskomplexes sein, der es in einigen betrieblichen Aspekten ermöglicht, die Funktionen beider Systeme zu ergänzen.
Schlussfolgerung
Verdampfungs- und Konzentrationsvorgänge werden seit langem in der Industrie sowohl als Haupt- als auch als sekundäre technologische Prozesse eingesetzt. In den meisten Fällen werden auf diese Weise Materialien für weitere Schritte der Herstellung von Produkten oder der Vorbereitung technischer Mittel vorbereitet. Vakuumverdampfer und -anlagen können zu den produktivsten Werkzeugen zur Lösung solcher Probleme gezählt werden. Hochleistungsindikatoren werden durch das Vorhandensein der Funktion eines Umlaufverdampfers erklärt, der von einer externen Stromquelle in Form einer Pumpstation betrieben wird. Es gibt verschiedene Kombinationen des Zusammenwirkens der Zirkulationsgruppe mit der Heizkammer und dem Separator, aber grundsätzlich bieten Mehrkomponentensysteme dieser Art die höchste Leistung des technologischen Vorgangs, sowohl hinsichtlich der Qualität der Produktkonzentration als auch der Dynamik der Verdunstungsprozess.
