Другие предметы \ Тепловые процессы

Устройство выпарных аппаратов. Роторные тонкопленочные испарители. Выпарные аппараты погружного горения, страница 7

Образование пленки на вертикальной поверхности корпуса аппарата обеспечивается (при равномерной подаче раствора) распределительным кольцом и роторной мешалкой. В аппаратах с жестким ротором (рис. 26.10 а) между корпусом и ротором создается строго фиксированный зазор, а в аппаратах с шарнирными или подвижными лопастями (рис. 26.10 б, в) толщина пленки определяется величиной центробежной силы и физико-химическими свойствами раствора. Стекающая пленкой жидкость размазывается вращающимся ротором по периметру поверхности нагрева, что способствует интенсификации процесса теплоотдачи и, следовательно, испарению растворителя. Вторичный пар удаляют из аппарата через штуцер в верхней части аппарата, а готовый продукт удаляют из испарителя через штуцер в конусном днище.

Одним из отрицательных явлений, сопровождающих работу роторных тонкопленочных аппаратов, является уменьшение количества выпариваемого раствора по высоте аппарата. При этом на стенках может образоваться несмачиваемая поверхность, что крайне отрицательно влияет на работу аппарата.

Для устранения этого явления применяют аппараты со ступенчатым корпусом, у которых поверхность теплообмена уменьшается по мере перемещения раствора вниз (рис. 26.11).

Рисунок 26.11 – Роторный испаритель со ступенчатым корпусом:
1 – штуцер ввода исходного раствора; 2 – корпус; 3 – лопатка; 4 – диск; 5 – вал ротора; 6 – рубашка;
7 – штуцер выхода вторичного пара; 8 – штуцер выхода готового продукта.

Основы технологического расчета. При расчете роторных тонкопленочных аппаратов необходимо определить поверхность теплообмена, которая обеспечит необходимую тепловую нагрузку и основные размеры аппарата.

Для расчета тепловой нагрузки испарителя и поверхности теплообмена используют уравнения, полученные ранее для расчета трубчатых выпарных аппаратов.

Рисунок 26.12 – Схема образования пленки на стенке аппарата

Значительно сложнее определить тепловую нагрузку аппарата и коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору при глубоком концентрировании растворов, которое сопровождается, помимо нагревания и испарения, сушкой конечного продукта.

Для расчета процесса теплопередачи рассмотрим вначале движение пленки раствора, которая образуется в зазоре между ротором и корпусом аппарата. На рис. 26.12. представлена схема контакта жидкостной пленки с поверхностью теплообмена при вращении скребковой мешалки.

На объем жидкости воздействует сила тяжести , сила трения и центробежная сила . Элементарный объем жидкости