Šilumos mainų technologiniai procesai yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose, kad būtų sudarytos būtinos sąlygos apdirbti ar keisti įrenginių, taip pat ruošinių gamybos temperatūrinę būklę. Įmonėse, kuriose yra nustatytos užduotys pakeisti skystų terpių charakteristikas, šiluma gali būti naudojama kaip virimo palaikymo priemonė. Techniškai panašios problemos išsprendžiamos garintuvų, aprūpintų specialiu funkcinių komponentų rinkiniu šilumos mainų procesui organizuoti, pagalba.
Kas yra išgarinimo procesas?
Pramonės sektoriuje garinimas laikomas skysčių tirpalų, kurių pagrindą sudaro mažai lakios arba nelakios medžiagos, ištirpintos lakiuose aktyviuose mišiniuose, koncentravimo būdas. Šis procesas atliekamas kaip rezultatastirpiklio išgaravimas verdant. Ši procedūra dažniausiai veikiama šarmų, druskų, taip pat aukštai verdančių skysčių. Tačiau kiekvienu atveju pagrindinė proceso užduotis yra gauti gryną tirpiklį arba atskiras medžiagas, turinčias didelę koncentraciją. Jei kalbame apie tikslinį tam tikro tirpalo komponento išgryninimą, garinimo procesą galima papildyti kristalizacijos operacija, kurios metu galimas tikslinės medžiagos susidarymas kietoje formoje.
Technologiniu požiūriu išgarinimas yra kelių šilumos mainų operacijų derinys. Dėl šio proceso techninio organizavimo sudėtingumo būtina naudoti specialią įrangą. Šiuo pajėgumu naudojamas optimizuoto dizaino vakuuminis garintuvas, skirtas atlikti pagrindinius garinimo procesus, taip pat pagalbines operacijas. Svarbu nepamiršti, kad garinant naudojamos agresyvios terpės – karšti skysčiai, dujos, vandens garai ir kt. Prie to prisideda ir nepalankus fonas dėl tikslinių chemiškai aktyvių medžiagų. Dėl šių ir kitų neigiamo technologinio poveikio veiksnių garintuvų surinkimui reikia naudoti specialias medžiagas, kurios padidina apsaugines konstrukcijų savybes.
Pagrindinis garintuvo įtaisas
Daugelyje šiuolaikinių pramoninių garintuvų naudojama daugiakomponentė sistema, pagrįsta šilumokaičiu su kondensatoriumi ir garinimo kamera. Siekiant optimizuoti procesą ir efektyvesnę tirpalų koncentraciją, buvimasseparatorius – tai atskira tvarka per dujų kanalą jungiamas įrenginys, organizuojantis antrinio garo pašalinimą. Dažniau naudojami išorinio tipo separatoriai, kurie veikia išcentrinės jėgos sąlygomis. Kuo iš esmės skiriasi vakuuminis garintuvas? Vakuumo sukūrimas leidžia pasiekti minkšto garavimo efektą. Tai suteikia du teigiamus taškus – garavimo proceso pagreitį (aptarnaujamas tirpalas mažiau laiko praleidžia kameroje) ir koncentruotos medžiagos kokybės padidėjimą. Išvesties produktai gali būti naudojami kitoms technologinėms operacijoms toje pačioje tikslinėje perdirbimo įmonėje. Norėdami tai padaryti, jie organizuoja atskirų modulių sujungimą su išeinančiais srautais, kurių dėka ne tik pašalinamas perteklinis dujų mišinys, bet ir užtikrinamas srauto reguliavimas su reikiamais tiekimo parametrais slėgio jėgos ir judėjimo požiūriu. greitis. Be to, daugelis garintuvų gali būti pasirinktinai suporuoti su pirminio apdorojimo arba atliekų skiedimo įrenginiais, kad atitiktų procesų, kuriuose tos pačios dujos gali būti naudojamos pakartotinai, reikalavimus.
Aparatas su priverstine cirkuliacija
Konstrukcija pagrįsta vertikaliu arba horizontaliu korpuso ir vamzdžio šilumokaičiu su šildymo kamera ir koncentriniu separatoriumi. Darbo procesą palaiko cirkuliacinio siurblio stotis ir blykstės indas. Paprastai priverstinis darbinių mišinių judėjimo procesas įgyvendinamas dvigubo apvalkalo garintuvuose supriešsrovinės cirkuliacijos schema. Tokiuose įrenginiuose taip pat yra distiliavimo ir garų valymo iš organinių ir druskų junginių įrenginys. Vidutinis priverstinės cirkuliacijos garintuvo našumas yra apie 9000 kg/h, o koncentracijos santykis siekia 65%.
Tokio įrenginio veikimo metu skystis cirkuliuoja išilgai šildymo kameros kontūrų dėl siurblio teikiamos jėgos. Kameroje skysčio temperatūra pakeliama iki virimo taško, po kurio slėgis separatoriaus bloke smarkiai sumažėja. Nuo šio momento prasideda aktyvus dalies skysčio išgarinimas. Kokie šio tipo įrenginių naudojimo pranašumai? Tai pats efektyviausias sprendimas tvarkant klampius ir probleminius užterštus mišinius. Pavyzdžiui, fiziologiniams tirpalams garinti ši parinktis tinkamesnė nei vieno efekto garintuvai, kurie gali rodyti didesnį cirkuliacijos greitį, tačiau jų galios nepakaks net vidutiniam našumo lygiui užtikrinti. Beje, šiuolaikiniai garintuvai su priverstine cirkuliacija virimo ir garinimo operacijas atlieka ne pagrindinėje kameroje esančiose šildymo sienelėse, o separatoriuje, todėl pagrindinio darbinio mazgo užterštumas yra kuo mažesnis.
Garintuvai su plokšteliniu šilumokaičiu
Tokių įrenginių dizaino ypatybė yra specialių plokščių buvimas, dėl kurių darbo terpė nukreipiama per šildymo kamerą kintamaisiais kanalais. Plokštėms sandarinti naudojamos specialios tarpinės – jos taip pat yraatlieka šilumos izoliacijos funkciją, kuri padidina šilumos perdavimo efektyvumą.
Paprastai tai yra daugiafunkciniai garintuvai, kurių našumas apie 15 t/val. Šildymo vandens srautai ir tikslinis produktas juda priešinga srove savo kanalais, atiduodami dalį energijos. Jėgą terpės judėjimui sukuria tas pats cirkuliacinis siurblys, tačiau plokščių konstrukcija skirta palaikyti turbulencijos poveikį grandinėje, o tai sumažina reikalingą galios potencialą produkto ir aušinimo skysčio perkėlimui palaikyti. Dėl aktyvaus šilumos mainų darbo terpė užverda, po to susidaro garai. Skystų produktų likučiai nupjaunami separatoriaus bloke dėl išcentrinės jėgos.
Tai vienas iš nedaugelio atvejų, kai kalbama apie universalų garintuvą, atsižvelgiant į galimybę dirbti su įvairiomis technologinėmis terpėmis. Visų pirma, garintuvo įrenginio su plokšteliniu šilumokaičiu veikimo principas leidžia naudoti garus-dujas ir vandenines terpes. Tuo pačiu užtikrinama aukšta koncentracijos kokybė, nes garinimas vyksta tolygiai švelniu režimu vienu važiavimu. Pats dizainas yra maksimaliai optimizuotas pagal dydį, o tai palengvina montavimą ir technines priemones. Taigi tokio įrenginio įrengimo erdvės aukštis su visomis komunikacijomis ir jungiamaisiais vamzdynais tokiam įrenginiui yra 3-4 m.
Trijų efektų natūralios cirkuliacijos garintuvai
Struktūriškai tokie įrenginiai išsiskiria tuo, kad yra trumpasvertikaliai išdėstytas šilumokaitis ir viršutinė separatoriaus padėtis. Darbinis skystis tiekiamas iš apačios, po kurio jis pakyla per šildymo vamzdžius per kamerą. Įgyvendinamas kylančios plėvelės arba dujinio keltuvo principas. Jei naftos ir dujų telkiniuose gaminį gamina susijusios dujos, tai trijų indų garintuve karšti garai pakelia skystį išilgai korpuso ir vamzdžio kontūrų. Visas procesas vyksta virimo fone. Skystis, atskirtas nuo garų, per grįžtamąjį vamzdį nukreipiamas į šilumokaitį, o po to vėl siunčiamas į separatorių kitam atskyrimo seansui. Šis procesas kartojamas keletą kartų, kol pasiekiamas norimas koncentracijos lygis.
Garavimo greitis šiuo atveju nustatomas pagal temperatūros skirtumą šildymo kameroje ir virimo bloke. Abu indikatoriai gali būti reguliuojami automatiniu valdymu. Natūrali cirkuliacija vakuuminiame garintuve užtikrina didelę specifinę talpą ir greitą paleidimą. Tačiau nereikėtų pasikliauti tirpalų, kuriuose yra sudėtingų ar termiškai nestabilių junginių, priežiūra. Tai itin specializuota įranga, kurios skaičiavimas atliekamas chemijos ir maisto pramonei, kur reikia atlikti taškų atskyrimo operacijas esant mažos talpos apkrovai. Pavyzdžiui, glicerino garintuvai užtikrina 3600 kg/val. apdorojimo greitį.
Kaip veikia barometrinis kondensatorius
Įvairovėmaišymo šilumokaičiai, kurie perpildymo procese neatlieka darbinių terpių paviršinio atskyrimo, tačiau leidžia jas maišyti. Kitaip tariant, kaitinimo momentu sąlyginis koncentruotas tirpalas gali liestis su proceso karšta terpe, kuri yra garai arba vanduo. Pats barometrinis kondensatorius yra sudėtingo garintuvo, atliekančio aušinimo vandens ir antrinio garo maišymo procesus, dalis. Kadangi naujai susidarančio kondensato tūriai yra mažesni už garų tūrį, susidaro natūralus vakuumas. Norint jį išlaikyti, iš kondensatoriaus reikia pašalinti atmosferos orą, kuris ten siunčiamas kartu su aušinimo skysčio srautais. Kai kuriose konstrukcijose oras taip pat gali patekti per kondensatoriaus korpuso defektus. Sumaišyti mišiniai iš kondensatoriaus išleidžiami per barometrinį vamzdelį. Jis yra iš anksto panardintas į skystį ir sudaro hidraulinį sandariklį, kuris neleidžia orui patekti į kondensatorių.
Talpinio aparato veikimo principas
Ypatinga įranga, skirta technologiniams garinimo procesams. Pagrindinis skirtumas tarp talpinių įrenginių veikimo principo požiūriu yra laisvos cirkuliacijos režimo palaikymas, kuris pasiekiamas dėl vidinės šilumos mainų sistemos grandinių vietos konfigūracijos. Šilumos mainų tinklo infrastruktūrą sudaro vamzdžių ryšuliai, ritės ir kiti elementai, kurie sudaro sąlygas daugiapakopiam ir daugeliu atžvilgių.sudėtingas šiluminės energijos perdavimo procesas. Beje, darbe su klampiais, karščiui jautriais ir kristalizuojančiais tirpalais talpiniai garintuvai praktiškai nenaudojami būtent dėl laisvos, bet lėtos srautų cirkuliacijos. Be to, šilumos perdavimo koeficientai šioje sistemoje yra maži, o tai neigiamai veikia bendrą garavimo efektyvumą. Kaip pateisina save talpiniai įrenginiai? Jie sėkmingai naudojami mažo tonažo pramonėje, kur šilumos perdavimo koeficientas nėra toks reikšmingas su produkcijos apimtimis. Vidinis talpinių garintuvų išdėstymas su visais trūkumais atveria daug galimybių organizuoti kryptingą cirkuliaciją, o tai labai svarbu mažo struktūrinio mobilumo įmonėse jungiant ryšio kanalus.
Garintuvo skaičiavimas
Integruotame garintuvo konstrukcijoje atliekami individualūs kiekvieno komponento skaičiavimai, nes gamybos proceso charakteristikos gali keistis kiekviename etape. Paprastai kaip pradiniai duomenys naudojami:
- apytikslis garų slėgis;
- koncentracijos karštis;
- pradinio sprendimo savybės;
- šilumos nuostolių lygis;
- šilumos perdavimo koeficientas;
- dizaino parametrai, kurie jau nustatyti ir kurių negalima pakeisti.
Trijų efektų garintuvų įrenginiuose apskaičiavimas naudojant pirmiau minėtus pradinius duomenis gali būti atliekamas naudojant kelis parametrus vienu metu, įskaitant cirkuliacinio siurblio galią, šildymo kameros tūrį,maksimalus aptarnaujamo skysčio kiekis ir kt. Svarbiausi projektavimo darbai – to paties barometrinio kondensatoriaus, separatoriaus projektinis skaičiavimas ir vamzdyno elementų charakteristikų nustatymas. Visų pirma, garavimo intensyvumas sistemose su nuolatiniu garavimu priklausys nuo purkštukų skersmens ir pereinamųjų vamzdžių ilgio.
Darbo eigos reikalavimai
Apskaičiuoti garavimo proceso organizavimo rodikliai gali neduoti laukiamo efekto, jei nesilaikoma išorinės aplinkos reikalavimų. Daug kas priklausys nuo sąlygų patalpoje, kurioje naudojama įranga. Pagal reikalavimus vienkartiniai garintuvai gali būti naudojami tik patalpose, kurių plotas ne mažesnis kaip 4,5 m2 ir 3,2 m aukščio kaip kaminas. Nebus nereikalinga įrengti reguliuojamą gaubtą su vartais ir traukos nustatymu.
Vėdinimo sistema suprojektuota pagal specialias taisykles. Tai turėtų apimti įtekėjimo kanalus ir išmetimo sistemas, tiesiogiai sujungtas su vietomis, kuriose tiesiogiai vykdomas garinimo procesas. Akivaizdu, kad sudėtingai vėdinimo sistemai, veikiančiai įprastu režimu dviem kryptimis, reikės rimtos galios. Tačiau tuo pačiu metu kanalų ir veikiančios įrangos skleidžiamas triukšmas neturėtų viršyti 75 dB. Ir tai jau nekalbant apie ugnies ir ugnies reikalavimų laikymąsielektros sauga. Jei garintuvas reguliariai dirba su dujų mišiniais, tuomet reikia organizuoti specialią oro degazavimo sistemą. Tai gali būti vieno šilumos mainų komunikacijų komplekso dalis, kuri kai kuriais eksploataciniais aspektais leis papildyti abiejų sistemų funkcijas.
Išvada
Garinimo ir koncentravimo operacijos jau seniai naudojamos pramonės šakose ir kaip pagrindiniai, ir kaip antriniai technologiniai procesai. Dažniausiai tokiu būdu paruošiamos medžiagos tolimesniems gaminių gamybos ar techninių priemonių paruošimo etapams. Vakuuminiai garintuvai ir įrenginiai gali būti vienas produktyviausių priemonių tokioms problemoms spręsti. Aukšti našumo rodikliai paaiškinami tuo, kad yra cirkuliacinis garintuvas, veikiantis iš išorinio maitinimo š altinio siurblinės pavidalu. Cirkuliacinės grupės sąveikos su šildymo kamera ir separatoriumi deriniai yra skirtingi, tačiau iš esmės tokio tipo daugiakomponentės sistemos užtikrina aukščiausią technologinės operacijos našumą tiek gaminio koncentracijos kokybės, tiek jo dinamikos požiūriu. išgarinimo procesas.
