Министерствообразования и науки РФ
Федеральноеагентство по образованию
Иркутскийгосударственный технический университет
Тепловые имассообменные процессы
Методическиеуказания к лабораторным работам по курсу
«Процессыи аппараты химической технологии»
Иркутск 2007
Тепловые и массообменныепроцессы. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Процессы иаппараты химической технологии» для студентов очной, заочной и вечерней формобучения специальностей:
240401.65 — Химическаятехнология органических веществ
240403.65 — Химическаятехнология природных энергоносителей и углеродных материалов
240406.65 -Технологияхимической переработки древесины.
Составители: Губанов Н.Д.,Баяндин В.В. – Иркутск, 2007. – 33 с.
Иркутский государственныйтехнический университет
664074, Иркутск, ул.Лермонтова, 83
ИСПЫТАНИЕ ДВУХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙУСТАНОВКИ
Цель работы: изучениедвухкорпусной выпарной установки непрерывного действия, определение количествавыпариваемой воды, коэффициентов теплопередачи по корпусам и удельного расходагреющего пара.
Приборы и принадлежности:двухкорпусная выпарная установка, раствор глицерина, денсиметры.
Введение
Выпаривание – это процессконцентрирования растворов нелетучих веществ, заключающийся в удалениирастворителя путем испарения его при кипении. Движущей силой выпаривания являетсяразность температур между горячим теплоносителем и кипящим раствором,называемая полезной разностью температур.
Выпаривание являетсяодним из наиболее энергоемких процессов химической и пищевой технологии, как поабсолютному количеству расходуемой энергии, так и по ее удельному расходу на1кг перерабатываемого раствора. В промышленности в большинстве случаеввыпаривают водные растворы нелетучих веществ.
Выпаривание ведут как податмосферным давлением, так и под повышенным или пониженным давлениях. Привыпаривании под атмосферным давлением образующийся вторичный пар удаляется ватмосферу. При выпаривании под пониженным давлением вакуум в аппарате создаютза счет конденсации вторичного пара в барометрическом конденсаторе. Выпариваниепод вакуумом позволяет снизить температуру кипения раствора, а значит увеличитьразность температур между греющим паром и кипящим раствором, то есть повыситьдвижущую силу процесса. Это дает возможность уменьшить поверхностьтеплообмена. Выпаривание под повышенным давлением позволяет образующийсявторичный пар использовать в качестве греющего или для других технологическихнужд.
В промышленностиприменяют как однокорпусные, как и многокорпусные выпарные установки.Многокорпусные выпарные установки состоят из нескольких соединенных друг сдругом выпарных аппаратов (корпусов). Различают прямоточные и противоточные многокорпусные выпарные установки.
В прямоточных выпарныхустановках греющий пар и выпариваемый раствор движутся прямотоком от корпуса ккорпусу, а в противоточных – навстречу друг другу. Подробнее о многокорпусных выпарныхустановках в [1, 2]. В многокорпусных выпарных установках первичным паромобогревают только первый корпус, а вторичный пар, образующийся в каждом предыдущемкорпусе, используют для обогрева последующего корпуса. Таким образом, вмногокорпусных выпарных установках осуществляется многократное использованиетепла, отдаваемого первичным греющим паром. Это позволяет значительно снизитьрасход первичного греющего пара. В качестве горячего теплоносителя в первомкорпусе в основном используют насыщенный водяной пар.
1Требования безопасности
Перед пуском установкипо наружному осмотру проверить исправность аппаратов, трубопроводов, арматуры, приборов КИПиА, заземления, защитного отключения, тепловой изоляции. Пускустановки проводить в присутствии учебного мастера и при его непосредственномруководстве. Работая на площадках с высокой отметкой и вблизи вращающихсячастей проявлять осторожность и аккуратность.
К выполнению лабораторнойработы студенты допускаются только после прохождения инструктажа побезопасности труда и пожарной безопасности в лаборатории и на рабочем месте.
2 Описаниеустановки и порядок выполнения работы
Выпарная установка (рисунок1) состоит из двух аппаратов 1 и 1а с внутренней греющей камерой и центральнойциркуляционной трубой. Выпарной аппарат состоит из двух основных частей:греющей камеры, в которой происходит кипение раствора, и сепаратора, в которомвторичный пар отделяется от раствора. Высота выпарного 1500мм, диаметр 408мм,поверхность теплообмена 1,5м2 .
Водный раствор глицеринаиз бака 2, снабженного указателем уровня, центробежным насосом 13 подается ввыпарной аппарат 1. Расход раствора измеряется ротаметром 7. Обогрев корпуса 1осуществляется насыщенным водяным паром, поступающим от электропарового котла. Давление пара в трубопроводе измеряется манометром и регулируется клапанами.Вторичный пар из корпуса 1 проходит брызгоуловитель 5 и поступает в греющуюкамеру корпуса 1а.
Раствор, упаренный донекоторой концентрации в корпусе 1, под действием разности давлений поступаетв корпус 1а, где упаривается до заданной концентрации. Концентрированныйраствор из корпуса 1а, пройдя через холодильник 9 и фонарь 16, поступает всборники упаренного раствора 3 или 4, работающие попеременно. По мере их заполненияупаренный раствор переливается в бак 2.