Quy trình công nghệ trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau nhằm tạo điều kiện cần thiết cho quá trình xử lý hoặc thay đổi trạng thái nhiệt độ của thiết bị, cũng như phôi sản xuất. Tại các doanh nghiệp có nhiệm vụ thay đổi đặc tính của môi trường lỏng, nhiệt có thể được sử dụng như một phương tiện duy trì sự sôi. Về mặt kỹ thuật, các vấn đề tương tự được giải quyết với sự trợ giúp của các thiết bị bay hơi được cung cấp một bộ thành phần chức năng đặc biệt để tổ chức quá trình trao đổi nhiệt.
Quá trình bay hơi là gì?
Trong lĩnh vực công nghiệp, bay hơi được coi là một phương pháp cô đặc các dung dịch lỏng, dựa trên các chất ít bay hơi hoặc không bay hơi được hòa tan trong các hỗn hợp hoạt tính dễ bay hơi. Quá trình này được thực hiện như một kết quảsự bay hơi của dung môi trong quá trình sôi. Quy trình này thường là đối tượng của kiềm, muối, cũng như chất lỏng sôi cao. Nhưng trong mỗi trường hợp, nhiệm vụ chính của quá trình là thu được dung môi tinh khiết hoặc các chất riêng lẻ ở mức độ tập trung cao. Nếu chúng ta đang nói về việc tinh chế có mục tiêu một thành phần cụ thể của dung dịch, thì quá trình bay hơi có thể được bổ sung bằng hoạt động kết tinh, trong đó có thể hình thành chất đích ở thể rắn.
Theo quan điểm công nghệ, bay hơi là sự kết hợp của một số hoạt động trao đổi nhiệt. Sự phức tạp của tổ chức kỹ thuật của quá trình này đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị đặc biệt. Với công suất này, thiết bị bay hơi chân không có thiết kế tối ưu được sử dụng, được thiết kế để thực hiện các quá trình bay hơi chính, cũng như các hoạt động phụ trợ. Điều quan trọng cần lưu ý là sự bay hơi liên quan đến việc sử dụng các phương tiện xâm thực - chất lỏng nóng, khí, hơi nước, v.v. Thêm vào đó là nền không thuận lợi từ các chất hoạt động hóa học đích. Những yếu tố này và các yếu tố tác động bất lợi khác của công nghệ đòi hỏi phải sử dụng các vật liệu đặc biệt để lắp ráp các thiết bị bay hơi, giúp tăng tính chất bảo vệ của cấu trúc.
Thiết bị cơ bản của thiết bị bay hơi
Hầu hết các thiết bị bay hơi công nghiệp hiện đại sử dụng một hệ thống nhiều thành phần dựa trên bộ trao đổi nhiệt với bình ngưng và buồng bay hơi. Để tối ưu hóa quy trình và nồng độ dung dịch hiệu quả hơn, sự hiện diện củabộ phân tách là một bộ phận được kết nối theo thứ tự riêng biệt thông qua ống dẫn khí và tổ chức loại bỏ hơi thứ cấp. Bộ phân tách kiểu bên ngoài được sử dụng phổ biến hơn, hoạt động trong điều kiện của lực ly tâm. Cơ bản khác nhau về thiết bị bay hơi chân không là gì? Tạo chân không cho phép bạn đạt được hiệu quả của bay hơi mềm. Điều này cung cấp hai điểm tích cực - tăng tốc quá trình bay hơi (dung dịch được bảo dưỡng dành ít thời gian hơn trong buồng) và tăng chất lượng của chất cô đặc. Sản phẩm đầu ra có thể được sử dụng trong các hoạt động công nghệ khác tại cùng một xí nghiệp chế biến mục tiêu. Để làm điều này, họ tổ chức kết nối các mô-đun riêng lẻ với dòng chảy ra, nhờ đó không chỉ loại bỏ hỗn hợp khí thừa được thực hiện, mà việc điều chỉnh dòng chảy được đảm bảo với các thông số phân phối cần thiết về áp lực và chuyển động. tốc độ. Hơn nữa, nhiều thiết bị bay hơi có thể được kết hợp tùy chọn với các đơn vị tiền xử lý hoặc pha loãng chất thải để đáp ứng yêu cầu của các quy trình trong đó cùng một loại khí có thể được tái sử dụng.
Thiết bị có tuần hoàn cưỡng bức
Thiết kế dựa trên bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ thẳng đứng hoặc nằm ngang với buồng sưởi và bộ phân tách đồng tâm. Quá trình làm việc được hỗ trợ bởi một trạm bơm tuần hoàn và một tàu chớp. Thông thường, quá trình chuyển động cưỡng bức của hỗn hợp làm việc được thực hiện trong các thiết bị bay hơi vỏ kép vớisơ đồ tuần hoàn ngược dòng. Là một phần của các thiết bị như vậy, còn có thiết bị chưng cất và lọc hơi nước từ các hợp chất hữu cơ và muối. Công suất trung bình của thiết bị bay hơi tuần hoàn cưỡng bức là khoảng 9000 kg / h, và tỷ lệ cô đặc đạt 65%.
Trong quá trình vận hành của một thiết bị như vậy, chất lỏng sẽ luân chuyển dọc theo các đường viền của buồng gia nhiệt do lực do máy bơm cung cấp. Trong buồng, nhiệt độ của chất lỏng được đưa đến nhiệt độ sôi, sau đó áp suất trong khối phân tách giảm mạnh. Từ thời điểm này, quá trình bay hơi tích cực của một phần chất lỏng bắt đầu. Lợi ích của việc sử dụng loại đơn vị này là gì? Đây là giải pháp hiệu quả nhất khi xử lý các hỗn hợp bị nhiễm nhớt và có vấn đề. Ví dụ, để làm bay hơi các dung dịch muối, tùy chọn này thích hợp hơn các thiết bị bay hơi tác dụng đơn, có thể cho thấy tốc độ tuần hoàn cao hơn, nhưng công suất của chúng sẽ không đủ để cung cấp ngay cả mức năng suất trung bình. Nhân tiện, các thiết bị bay hơi hiện đại với tuần hoàn cưỡng bức thực hiện các hoạt động đun sôi và bay hơi không phải trên các bức tường sưởi ấm trong buồng chính, mà trong bộ phân tách, do đó, sự nhiễm bẩn của bộ phận làm việc chính được giảm thiểu.
Thiết bị bay hơi với bộ trao đổi nhiệt dạng tấm
Đặc điểm thiết kế của các hệ thống lắp đặt như vậy là sự hiện diện của các tấm đặc biệt, do đó môi chất làm việc được dẫn qua buồng gia nhiệt dọc theo các kênh luân phiên. Để niêm phong các tấm, các miếng đệm đặc biệt được sử dụng - chúng cũngthực hiện chức năng cách nhiệt, làm tăng hiệu quả truyền nhiệt.
Theo quy định, đây là các thiết bị bay hơi đa tác dụng với công suất khoảng 15 tấn / h. Các dòng nước nóng và sản phẩm mục tiêu di chuyển ngược dòng dọc theo các kênh của chúng, tạo ra một phần năng lượng. Lực chuyển động của môi chất được tạo ra bởi cùng một máy bơm tuần hoàn, tuy nhiên, thiết kế của các tấm được thiết kế để hỗ trợ hiệu ứng của sự hỗn loạn trong mạch, làm giảm tiềm năng công suất cần thiết để hỗ trợ việc chuyển sản phẩm và chất làm mát. Kết quả của sự trao đổi nhiệt tích cực, môi trường làm việc sôi, sau đó hơi nước được hình thành. Các sản phẩm lỏng còn lại bị tách ra khỏi khối phân tách do lực ly tâm.
Đây là một trong số ít trường hợp nói đến thiết bị bay hơi đa năng về khả năng làm việc với các phương tiện công nghệ khác nhau. Đặc biệt, nguyên lý hoạt động của nhà máy bay hơi có bộ trao đổi nhiệt dạng tấm cho phép sử dụng môi chất hơi nước và khí. Đồng thời, đảm bảo chất lượng cô đặc cao, vì quá trình bay hơi được thực hiện đồng đều ở chế độ nhẹ nhàng trong một lần đi qua. Bản thân thiết kế đã được tối ưu hóa tối đa về kích thước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt và các biện pháp kỹ thuật. Vì vậy, chiều cao của không gian lắp đặt với tất cả các đường ống liên lạc và kết nối cho một thiết bị như vậy là 3-4 m.
Thiết bị bay hơi tuần hoàn tự nhiên ba tác động
Về mặt cấu trúc, các thiết bị như vậy được phân biệt bởi sự hiện diện của một đoạn ngắnbộ trao đổi nhiệt được đặt theo phương thẳng đứng và vị trí phía trên của bộ phân tách. Chất lỏng làm việc được cung cấp từ bên dưới, sau đó nó tăng lên qua các ống sưởi qua buồng. Nguyên tắc của một bộ phim tăng dần hoặc khí nâng được thực hiện. Nếu trong các mỏ dầu khí, khí đồng hành mang sản phẩm, thì trong trường hợp thiết bị bay hơi ba bình, hơi nóng nâng chất lỏng dọc theo các mạch vỏ và ống. Toàn bộ quá trình diễn ra trong bối cảnh sôi. Chất lỏng tách khỏi hơi được thực hiện qua đường ống trở lại thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó nó lại được đưa đến thiết bị phân tách cho lần phân tách tiếp theo. Quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi đạt được mức nồng độ mong muốn.
Tốc độ bay hơi trong trường hợp này được xác định bởi sự chênh lệch nhiệt độ trong buồng đốt nóng và bộ phận đun sôi. Cả hai chỉ số đều có thể được điều chỉnh bằng điều khiển tự động. Sự tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị bay hơi chân không cho phép công suất riêng cao với khả năng khởi động nhanh. Nhưng người ta không nên dựa vào việc duy trì các dung dịch chứa các hợp chất phức tạp hoặc không bền nhiệt. Đây là thiết bị chuyên dụng cao, tính toán được sản xuất dành cho ngành hóa chất và thực phẩm, những nơi yêu cầu thực hiện các thao tác tách điểm với tải trọng công suất nhỏ. Ví dụ, thiết bị bay hơi glycerin cung cấp tốc độ xử lý 3600 kg / h.
Cách hoạt động của bình ngưng khí áp
Đa dạngtrộn các bộ trao đổi nhiệt, không thực hiện tách bề mặt của môi trường làm việc trong quá trình chảy tràn, nhưng cho phép trộn lẫn chúng. Nói cách khác, tại thời điểm đun nóng, dung dịch đậm đặc có điều kiện có thể tiếp xúc với môi trường nóng của quá trình được biểu thị bằng hơi nước hoặc nước. Bản thân bình ngưng khí áp là một phần của nhà máy bay hơi phức hợp, thực hiện các quá trình trộn nước làm mát và hơi thứ cấp. Vì thể tích của phần ngưng tụ mới tạo thành nhỏ hơn thể tích của hơi nước, nên hiện tượng chân không tự nhiên xảy ra. Để duy trì nó, cần phải loại bỏ không khí trong khí quyển khỏi bình ngưng, được gửi đến đó cùng với các dòng chất làm mát. Trong một số thiết kế, không khí cũng có thể xâm nhập qua các khuyết tật trong vỏ tụ điện. Đầu ra của hỗn hợp đã trộn từ bình ngưng được thực hiện thông qua một ống khí áp. Nó được ngâm trước trong chất lỏng và tạo thành một con dấu thủy lực ngăn không khí đi vào bình ngưng.
Nguyên lý hoạt động của bộ máy điện dung
Một loại thiết bị đặc biệt cho quy trình công nghệ bốc hơi. Sự khác biệt chính giữa các đơn vị điện dung về nguyên tắc hoạt động là sự hỗ trợ của chế độ tuần hoàn tự do, có được do cấu hình bên trong vị trí của các mạch trong hệ thống trao đổi nhiệt. Cơ sở hạ tầng của mạng lưới trao đổi nhiệt được hình thành bởi các bó ống, cuộn dây và các phần tử khác tạo điều kiện cho một giai đoạn và nhiều khía cạnhkhó quá trình truyền nhiệt năng. Nhân tiện, thiết bị bay hơi điện dung thực tế không được sử dụng trong công việc với các dung dịch nhớt, nhạy cảm với nhiệt và kết tinh chính xác vì các dòng chảy tự do, nhưng lưu thông chậm. Hơn nữa, hệ số truyền nhiệt trong hệ thống này nhỏ, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất bay hơi tổng thể. Làm thế nào để các thiết bị điện dung tự biện minh? Chúng được sử dụng thành công trong các ngành công nghiệp có trọng tải nhỏ, nơi hệ số truyền nhiệt không quá lớn với khối lượng đầu ra. Việc bố trí bên trong các thiết bị bay hơi điện dung, với tất cả các khuyết điểm của nó, mở ra rất nhiều cơ hội để tổ chức lưu thông có hướng, điều này rất quan trọng trong các doanh nghiệp có cấu trúc cơ động thấp khi kết nối các kênh thông tin liên lạc.
Tính toán thiết bị bay hơi
Trong thiết kế thiết bị bay hơi tích hợp, các tính toán riêng được thực hiện cho từng thành phần, vì các đặc tính của quy trình sản xuất có thể thay đổi ở mỗi giai đoạn. Theo quy tắc, những thông tin sau được sử dụng làm dữ liệu ban đầu:
- áp suất hơi nước gần đúng;
- nhiệt của nồng;
- thuộc tính của giải pháp ban đầu;
- mức độ mất nhiệt;
- hệ số truyền nhiệt;
- thông số thiết kế đã được thiết lập và không thể thay đổi.
Đối với nhà máy thiết bị bay hơi ba hiệu ứng, việc tính toán với các dữ liệu ban đầu nêu trên có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số thông số cùng một lúc, bao gồm công suất của bơm tuần hoàn, thể tích của buồng gia nhiệt,lượng chất lỏng bảo dưỡng tối đa, v.v … Các nhiệm vụ thiết kế quan trọng nhất bao gồm tính toán thiết kế của cùng một bình ngưng khí áp, bộ phân tách và xác định các đặc tính của các phần tử đường ống. Đặc biệt, cường độ bay hơi trong hệ thống bay hơi liên tục sẽ phụ thuộc vào đường kính của vòi phun và chiều dài của các ống chuyển tiếp.
Yêu cầu về quy trình làm việc
Các chỉ số được tính toán để tổ chức quá trình bay hơi có thể không mang lại hiệu quả như mong đợi nếu các yêu cầu đối với môi trường bên ngoài không được đáp ứng. Rất nhiều sẽ phụ thuộc vào các điều kiện bên trong phòng nơi thiết bị được sử dụng. Theo yêu cầu, thiết bị bay hơi một lần chỉ có thể được sử dụng trong các phòng có diện tích ít nhất là 4,5 m2và chiều cao 3,2 m. Giống như ống khói. Sẽ không thừa nếu cung cấp một mui xe có thể điều chỉnh được với cổng và cài đặt lực đẩy.
Hệ thống thông gió được thiết kế theo quy tắc đặc biệt. Nó nên bao gồm các kênh dẫn vào và hệ thống thoát khí có kết nối trực tiếp đến các khu vực trực tiếp thực hiện quá trình bay hơi. Rõ ràng là một hệ thống thông gió phức tạp hoạt động theo chế độ thường xuyên theo hai hướng sẽ cần sự hỗ trợ nghiêm túc về nguồn điện. Nhưng đồng thời, tiếng ồn phát ra từ các kênh và thiết bị vận hành không được vượt quá 75 dB. Và đây là chưa kể đến việc tuân thủ các yêu cầu của lửa vàan toàn điện. Nếu thiết bị bay hơi thường xuyên làm việc với hỗn hợp khí thì phải tổ chức hệ thống khử khí đặc biệt. Nó có thể là một phần của một tổ hợp liên lạc trao đổi nhiệt duy nhất, sẽ cho phép, trong một số khía cạnh hoạt động, bổ sung cho các chức năng của cả hai hệ thống.
Kết
Hoạt động cô đặc và bay hơi từ lâu đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp với tư cách là quy trình công nghệ chính và phụ. Trong hầu hết các trường hợp, vật liệu được chuẩn bị theo cách này cho các giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất sản phẩm hoặc chuẩn bị phương tiện kỹ thuật. Các thiết bị bay hơi và lắp đặt chân không có thể được xếp vào một trong những công cụ hiệu quả nhất để giải quyết những vấn đề như vậy. Các chỉ số hiệu suất cao được giải thích bởi sự hiện diện của chức năng của thiết bị bay hơi tuần hoàn hoạt động từ nguồn điện bên ngoài dưới dạng một trạm bơm. Có những sự kết hợp khác nhau về sự tương tác của nhóm tuần hoàn với buồng gia nhiệt và thiết bị phân tách, nhưng về nguyên tắc, các hệ thống đa thành phần của loại này cung cấp hiệu suất cao nhất của hoạt động công nghệ, cả về chất lượng của nồng độ sản phẩm và động lực của quá trình bay hơi.
