Где применяется способ выпаривание

Общие сведения и область применения выпаривания, способы выпаривания

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или мало летучих веществ в жидких летучих растворителях при температуре кипения раствора.

При выпаривании происходит частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения.

Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако чаще всего в качестве нагревающего агента при выпаривании используют водяной пар, называемый греющим или первичным. Первичным служит любой пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар.

Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Выпаривание можно проводить различными способами

— под избыточным давлением;

— при атмосферном давлении.

Рассмотрим эти методы выпаривания, взяв за основу уравнение теплопередачи (5.12)

, м ,

где — полезная разность температур или движущая сила процесса.

, (5.41)

где — температура греющего пара.

При выпаривании под вакуумом процесс можно проводить при более низких температурах, что особенно важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. При разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим паром и раствором, что позволяет при прочих равных условиях уменьшить поверхность нагрева аппарата. В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривании под вакуумом можно использовать греющий пар более низких рабочих параметров (температура и давление). Применение вакуума позволяет использовать в качестве греющего агента кроме первичного пара вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Но наряду с этим применение вакуума ведет к увеличению стоимости выпарной установки, так как требуются дополнительные затраты на устройства для создания и поддержания вакуума, что увеличивает эксплуатационные расходы.

При выпаривании под давлением выше атмосферного получаемый вторичный пар можно использовать как для выпаривания, так и для других нужд. Вторичный пар, отбираемый на сторону, называют экстра-паром. Отбор экстра-пара позволяет лучше использовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание под избыточным давлением сопровождается повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ используется лишь для выпаривания термически стойких растворов. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие агенты с более высокой температурой.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание под атмосферным давлением проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). Но наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается так, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т.е. создать необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих условиях первичным паром обогревается только первый корпус. Поэтому в многокорпусных установках достигается значительная экономия первичного пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 1100 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Выпаривание и область его применения. Изменение свойств раствора при сгущении

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.

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 м 2 . 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. При выпаривании под повышенным давлением вторичный пар может быть использован как нагревающий агент в подогревателях, для отопления теплиц и т. п. Выпаривание под дав­лением связано с повышением температуры кипения раствора, поэтому применение данного способа в пищевой технологии ограни­чено свойствами растворов и температурой теплоносителя.

Δt — Физико химическая дипрессия

t — температура раствора

X_n – концентрация раствора

T_вт – температура вторичного пара

38.Виды центрифуг и их схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
Производительность центрифуги.

Центрифугимогут быть с вертикальным и горизонтальным рас­положением вала и барабана, периодического действия (подвод суспензии и выгрузка осадка производятся периодически), полуне­прерывного (суспензия подается непрерывно, а осадок выгружается периодически) и непрерывного действия (подача суспензии и выгрузка осадка осуществляются непрерывно).

Отстойная центрифуга периодического действия с ручной выгрузкой осадка (рис. 7.6) состоит из барабана, насаженного на вращающийся вал и помещен­ного в корпус. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении барабана, твердые частицы осаждаются в виде сплошного слоя осадка на стенке барабана, а осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется через расположенный внизу патрубок. По окончании процесса осадок выгружается из центрифу­ги.

Процесс в отстойной центри­фуге состоит из разделения (оса­ждения) суспензии и отжима или уплотнения осадка.

Непрерывнодействующие отстойные гори­зонтальные центрифуги со шнековой выгруз­кой осадка (НОГШ) применяют в крахмалопаточном произ­водстве для получения концентрированного крахмального осадка и в других производствах.

Центрифуга состоит из ротора и внутреннего шнекового устройства, заключенных в корпус. Суспензия подается через центральную трубу в полый вал шнека. На выходе из этой трубы внутри шнека суспензия под действием центробежной силы распре­деляется в полости ротора.

Ротор вращается в кожухе в полых цапфах. Шнек вращается в цапфах, находящихся внутри цапф ротора. Под действием центро­бежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам ротора, а жидкость образует внутреннее кольцо, толщина которого определя­ется положением сливных отверстий на торце ротора. Образовав­шийся осадок перемещается вследствие отставания скорости враще­ния шнека от скорости вращения ротора к отверстиям в роторе, через которые он выводится в камеру 6 и удаляется из центрифуги.

При движении вдоль ротора осадок уплотняется. При необходи­мости он может быть промыт.

Фильтрующие центрифугипериодического и непрерывного дей­ствия разделяются по расположению вала на вертикальные и гори­зонтальные, по способу выгрузки осадка — на центрифуги с ручной, гравитационной, пульсирующей и центробежной выгрузкой осадка. Главным отличием фильтрующих центрифуг от отстойных является то, что они имеют перфорированный барабан, обтянутый фильтро­вальной тканью.

В фильтрующей центрифуге периодиче­ского действия (рис. 8.14) суспензия загружается в барабан сверху. После загрузки суспензии барабан приводится во вращение. Суспензия под действием центробежной силы отбрасывается к внут­ренней стенке барабана. Жидкая дисперсионная фаза проходит через фильтровальную перегородку, а осадок выпадает на ней. Фильтрат по сливному патрубку направляется в сборник. Осадок после окончания цикла фильтрования выгружают вручную через крышку 3.

Конструкция фильтрующей центрифуги с перфорированным барабаном аналогична конструкции автоматической отстойной центрифуги с непрерывным ножевым съемом осадка (см. рис. 7.7).

Источник

ВЫПАРИВАНИЕ

Выпариванием называется концентрирование растворов твердых нелетучих или малолетучих веществ путем испарения летучего растворителя и отвода образовавшихся паров.

Процесс выпаривания используют в сахарной, кондитерской, молочной, консервной и других отраслях пищевой промышленности для повышения концентрации разбавленных растворов (сахарных и овощных соков, молока и др.).

В пищевой промышленности выпаривают, как правило, водные растворы при кипении раствора при пониженном давлении (в вакууме) для лучшего сохранности термолабильных веществ.

В отличие от испарения, которое происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения, при выпаривании удаляют растворитель из всего объема раствора при его температуре кипения.

Обычно в качестве греющего теплоносителя при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим, или первичным. Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным.

Теплота, необходимая для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель or раствора.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования теплоты вторичного пара.

Выпаривание под вакуумом имеет определенные преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении. В аппарате создается вакуум путем конденсации вторичного пара в конденсаторе и отсасывания из него неконденсирующихся газов с помощью вакуум-насоса.

Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру кипения пищевого раствора, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Применение вакуума позволяет увеличить движущую силу теплопередачи, а следовательно, уменьшить площадь поверхности выпарных аппаратов. В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривании под вакуумом можно использовать греющий теплоноситель более низких рабочих параметров (температура и давление). Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего теплоносителя, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара.

При выпаривании под атмосферным давлением образующийся вторичный пар сбрасывается в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

При выпаривании под повышенным давлением вторичный пар может быть использован как нагревающий агент в подогревателях и т. п. При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд.

Вторичный пар, отбираемый на сторону, называют экстрапаром. Отбор экстрапара при выпаривании под избыточным давлением позволяет лучше использовать теплоту, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие теплоносители с более высокой температурой.

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание под вакуумом проводят в однокорпусных выпарных аппаратах. Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в который вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т. е. создать необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. Следовательно, в многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

В пищевой промышленности применяются в основном непрерывнодействующие выпарные установки.

Температурные потери и температура кипения растворов. В выпарном аппарате возникают температурные потери D_S, общая величина которых складывается из температурной депрессии D_t, гидростатической депрессии D_гст и гидравлической депрессий D_гидр.

, (1)

где D_t – температурная депрессия, °С; D_гст – гидростатическая депрессия, °С; D_гидр – гидравлическая депрессия, °С.

Температурная депрессия D_t равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении. Известно, что при одной и той же температуре Т давление паров над чистым растворителем р больше, чем давление паров над раствором р_р, и соответственно при одном и том же давлении температура кипения чистого растворителя ниже температуры кипения раствора.

Гидростатическая депрессия D_гст обусловлена тем, что вследствие гидростатического давления столба жидкости в кипятильных трубах температура кипения нижерасположенных слоев жидкости будет больше, чем температура кипения вышерасположенных.

Таким образом, гидростатической депрессией называется эффект изменения температуры кипения раствора по высоте кипятильных трубок, обусловленный тем, что нижняя часть высоты кипятильных труб выпарного аппарата заполнена жидкостью, над которой находится парожидкостная эмульсия; содержание пара в которой резко возрастает по направлению к верхней кромке труб.

Гидростатическая депрессия D_гст наиболее значительна в выпарных аппаратах, работающих под вакуумом.

Гидравлическая депрессия D_гидр обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые преодолевает вторичный пар при его движении через сепарационные устройства и паропроводы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к некоторому снижению его температуры насыщения.

Источник