Proses teknologi pertukaran panas banyak digunakan di berbagai industri untuk menciptakan kondisi yang diperlukan untuk memproses atau mengubah status suhu peralatan, serta blanko produksi. Di perusahaan-perusahaan di mana tugas-tugas ditetapkan untuk mengubah karakteristik media cair, panas dapat digunakan sebagai sarana untuk mempertahankan perebusan. Secara teknis, masalah serupa diselesaikan dengan bantuan evaporator yang dilengkapi dengan seperangkat komponen fungsional khusus untuk mengatur proses pertukaran panas.
Bagaimana proses penguapannya?
Di sektor industri, penguapan dianggap sebagai metode pemekatan larutan cair, yang didasarkan pada zat yang mudah menguap atau tidak mudah menguap yang dilarutkan dalam campuran aktif yang mudah menguap. Proses ini dilakukan sebagai hasilpenguapan pelarut selama perebusan. Prosedur ini paling sering mengalami alkali, garam, serta cairan dengan titik didih tinggi. Tetapi dalam setiap kasus, tugas utama dari proses ini adalah untuk mendapatkan pelarut murni atau zat individu dalam tingkat konsentrasi yang tinggi. Jika kita berbicara tentang pemurnian yang ditargetkan dari komponen tertentu dari larutan, maka proses penguapan dapat dilengkapi dengan operasi kristalisasi, di mana pembentukan zat target dalam bentuk padat dimungkinkan.
Dari sudut pandang teknologi, penguapan adalah kombinasi dari sejumlah operasi pertukaran panas. Kompleksitas organisasi teknis dari proses ini memerlukan penggunaan peralatan khusus. Dalam kapasitas ini, evaporator vakum dengan desain yang dioptimalkan digunakan, dirancang untuk melakukan proses penguapan utama, serta operasi tambahan. Penting untuk diingat bahwa penguapan melibatkan penggunaan media agresif - cairan panas, gas, uap air, dll. Selain itu, latar belakang yang tidak menguntungkan dari zat aktif kimia target. Faktor ini dan faktor lain dari dampak teknologi yang merugikan memerlukan penggunaan bahan khusus untuk perakitan evaporator, yang meningkatkan sifat pelindung struktur.
Perangkat dasar evaporator
Kebanyakan evaporator industri modern menggunakan sistem multi-komponen berdasarkan penukar panas dengan kondensor dan ruang penguapan. Untuk mengoptimalkan proses dan konsentrasi larutan yang lebih efisien, kehadiranseparator adalah unit yang terhubung dalam urutan terpisah melalui saluran gas dan mengatur pembuangan uap sekunder. Pemisah tipe eksternal lebih umum digunakan, yang beroperasi di bawah kondisi gaya sentrifugal. Apa evaporator vakum yang secara fundamental berbeda? Membuat ruang hampa memungkinkan Anda mencapai efek penguapan lembut. Ini memberikan dua poin positif - percepatan proses penguapan (larutan yang diservis menghabiskan lebih sedikit waktu di dalam bilik) dan peningkatan kualitas zat terkonsentrasi. Produk keluaran dapat digunakan dalam operasi teknologi lain di perusahaan pemrosesan target yang sama. Untuk melakukan ini, mereka mengatur koneksi modul individu dengan aliran outlet, berkat itu tidak hanya penghapusan campuran gas berlebih yang dilakukan, tetapi pengaturan aliran dipastikan dengan parameter pengiriman yang diperlukan dalam hal gaya tekanan dan gerakan. kecepatan. Terlebih lagi, banyak evaporator secara opsional dapat dipasangkan dengan unit pra-pengolahan atau pengenceran limbah untuk memenuhi persyaratan proses di mana gas yang sama dapat digunakan kembali.
Peralatan dengan sirkulasi paksa
Desain didasarkan pada penukar panas shell-and-tube vertikal atau horizontal dengan ruang pemanas dan pemisah konsentris. Proses kerja didukung oleh stasiun pompa sirkulasi dan bejana flash. Biasanya, proses perpindahan paksa campuran kerja diimplementasikan dalam evaporator cangkang ganda dengan:skema sirkulasi arus berlawanan. Sebagai bagian dari perangkat tersebut, ada juga perangkat untuk penyulingan dan pemurnian uap dari senyawa organik dan garam. Kapasitas rata-rata evaporator sirkulasi paksa adalah sekitar 9000 kg/jam, dan rasio konsentrasi mencapai 65%.
Selama pengoperasian unit semacam itu, cairan bersirkulasi di sepanjang kontur ruang pemanas karena gaya yang diberikan oleh pompa. Di dalam ruangan, suhu cairan dibawa ke titik didih, setelah itu tekanan di blok pemisah berkurang tajam. Mulai saat ini, proses penguapan aktif sebagian cairan dimulai. Apa keuntungan menggunakan unit jenis ini? Ini adalah solusi paling efektif saat menangani campuran yang kental dan terkontaminasi yang bermasalah. Misalnya, untuk penguapan larutan garam, opsi ini lebih tepat daripada evaporator efek tunggal, yang dapat menunjukkan tingkat sirkulasi yang lebih tinggi, tetapi dayanya tidak akan cukup untuk memberikan tingkat produktivitas rata-rata sekalipun. Omong-omong, evaporator modern dengan sirkulasi paksa melakukan operasi perebusan dan penguapan tidak pada dinding pemanas di ruang utama, tetapi di pemisah, sehingga kontaminasi unit kerja utama diminimalkan.
Evaporator dengan penukar panas pelat
Fitur desain dari instalasi semacam itu adalah adanya pelat khusus, yang dengannya media kerja diarahkan melalui ruang pemanas di sepanjang saluran bolak-balik. Untuk menyegel pelat, gasket khusus digunakan - mereka jugamelakukan fungsi isolasi termal, yang meningkatkan efisiensi perpindahan panas.
Sebagai aturan, ini adalah evaporator multi-efek dengan kapasitas sekitar 15 ton/jam. Aliran pemanasan air dan produk target bergerak berlawanan arah di sepanjang salurannya, mengeluarkan sebagian energi. Gaya untuk pergerakan media dihasilkan oleh pompa sirkulasi yang sama, namun, desain pelat dirancang untuk mendukung efek turbulensi di sirkuit, yang mengurangi potensi daya yang diperlukan untuk mendukung transfer produk dan cairan pendingin. Sebagai hasil dari pertukaran panas aktif, media kerja mendidih, setelah itu uap terbentuk. Produk cair sisa terputus di blok pemisah karena gaya sentrifugal.
Ini adalah salah satu dari sedikit kasus ketika menyangkut evaporator universal dalam hal kemampuan untuk bekerja dengan media teknologi yang berbeda. Secara khusus, prinsip pengoperasian pabrik evaporator dengan penukar panas pelat memungkinkan penggunaan uap-gas dan media berair. Pada saat yang sama, kualitas konsentrasi tinggi dipastikan, karena penguapan dilakukan secara merata dalam mode lembut dalam satu lintasan. Desainnya sendiri dioptimalkan secara maksimal dalam ukuran, yang memfasilitasi pemasangan dan langkah-langkah teknis. Jadi, ketinggian ruang instalasi dengan semua komunikasi dan pipa penghubung untuk perangkat semacam itu adalah 3-4 m.
Evaporator sirkulasi alami tiga efek
Secara struktural, perangkat semacam itu dibedakan dengan adanya shortpenukar panas yang terletak secara vertikal dan penempatan pemisah atas. Fluida kerja disuplai dari bawah, setelah itu naik melalui pipa pemanas melalui ruangan. Prinsip film naik atau lift gas diterapkan. Jika di ladang minyak dan gas, gas ikutan membawa produk, maka dalam kasus evaporator tiga bejana, uap panas mengangkat cairan di sepanjang sirkuit shell-and-tube. Seluruh proses berlangsung dengan latar belakang perebusan. Cairan yang dipisahkan dari uap dilakukan melalui pipa kembali ke penukar panas, setelah itu dikirim lagi ke pemisah untuk sesi pemisahan berikutnya. Proses ini diulang beberapa kali sampai tingkat konsentrasi yang diinginkan tercapai.
Laju penguapan dalam hal ini ditentukan oleh perbedaan suhu di ruang pemanas dan unit didih. Kedua indikator dapat disesuaikan dengan kontrol otomatis. Sirkulasi alami di evaporator vakum memungkinkan kapasitas spesifik yang tinggi dengan start-up yang cepat. Tetapi orang tidak boleh bergantung pada pemeliharaan larutan yang mengandung senyawa kompleks atau tidak stabil secara termal. Ini adalah peralatan yang sangat khusus, yang perhitungannya dibuat untuk industri kimia dan makanan, di mana diperlukan untuk melakukan operasi pemisahan titik dengan beban kapasitas kecil. Misalnya, evaporator gliserin memberikan kecepatan pemrosesan 3600 kg/jam.
Cara kerja kondensor barometrik
Berbagaipencampuran penukar panas, yang tidak melakukan pemisahan permukaan media kerja dalam proses overflow, tetapi memungkinkan pencampurannya. Dengan kata lain, pada saat pemanasan, larutan pekat bersyarat dapat bersentuhan dengan media panas proses yang diwakili oleh uap atau air. Kondensor barometrik itu sendiri adalah bagian dari pabrik evaporator kompleks, yang melakukan proses pencampuran air pendingin dan uap sekunder. Karena volume kondensat yang baru terbentuk lebih kecil dari volume uap, terjadi vakum alami. Untuk mempertahankannya, perlu untuk menghilangkan udara atmosfer dari kondensor, yang dikirim ke sana bersama dengan aliran pendingin. Dalam beberapa desain, udara juga dapat masuk melalui cacat pada kotak kapasitor. Keluaran campuran campuran dari kondensor dilakukan melalui tabung barometrik. Itu direndam sebelumnya dalam cairan dan membentuk segel hidrolik yang mencegah lewatnya udara ke kondensor.
Prinsip pengoperasian peralatan kapasitif
Jenis peralatan khusus untuk proses penguapan teknologi. Perbedaan utama antara unit kapasitif dalam hal prinsip operasi adalah dukungan mode sirkulasi bebas, yang dicapai karena konfigurasi internal lokasi sirkuit dalam sistem pertukaran panas. Infrastruktur jaringan pertukaran panas dibentuk oleh bundel tabung, koil, dan elemen lain yang menciptakan kondisi untuk multi-tahap dan dalam banyak halproses transfer energi panas yang sulit. Omong-omong, evaporator kapasitif praktis tidak digunakan dalam pekerjaan dengan larutan kental, peka panas, dan mengkristal justru karena sirkulasi aliran yang bebas tetapi lambat. Selain itu, koefisien perpindahan panas dalam sistem ini kecil, yang secara negatif mempengaruhi kinerja penguapan secara keseluruhan. Bagaimana perangkat kapasitif membenarkan diri mereka sendiri? Mereka berhasil digunakan dalam industri tonase kecil, di mana koefisien perpindahan panas tidak begitu signifikan dengan volume keluaran. Pengaturan internal evaporator kapasitif, dengan segala kekurangannya, membuka banyak peluang untuk mengatur sirkulasi terarah, yang sangat penting di perusahaan dengan mobilitas struktural rendah saat menghubungkan saluran komunikasi.
Perhitungan Evaporator
Dalam desain evaporator terintegrasi, perhitungan individual dibuat untuk setiap komponen, karena karakteristik proses produksi dapat berubah pada setiap tahap. Sebagai aturan, berikut ini digunakan sebagai data awal:
- perkiraan tekanan uap;
- panas konsentrasi;
- properti dari solusi awal;
- tingkat kehilangan panas;
- koefisien perpindahan panas;
- parameter desain yang sudah ditetapkan dan tidak dapat diubah.
Untuk pabrik evaporator tiga efek, perhitungan dengan data awal yang disebutkan di atas dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa parameter sekaligus, termasuk daya pompa sirkulasi, volume ruang pemanas,jumlah maksimum cairan yang dilayani, dll. Tugas desain yang paling penting meliputi perhitungan desain dari kondensor barometrik yang sama, pemisah dan penentuan karakteristik elemen pemipaan. Secara khusus, intensitas penguapan dalam sistem dengan penguapan terus menerus akan tergantung pada diameter nozel dan panjang pipa transisi.
Persyaratan Alur Kerja
Indikator yang dihitung untuk organisasi proses penguapan mungkin tidak memberikan efek yang diharapkan jika persyaratan untuk lingkungan eksternal tidak terpenuhi. Banyak yang akan tergantung pada kondisi di dalam ruangan tempat peralatan digunakan. Sesuai dengan persyaratan, evaporator sekali lewat hanya dapat digunakan di ruangan dengan luas minimal 4,5 m2 dan tinggi 3,2 m seperti cerobong asap. Tidaklah berlebihan untuk menyediakan tudung yang dapat disesuaikan dengan gerbang dan pengaturan dorong.
Sistem ventilasi dirancang menurut aturan khusus. Ini harus mencakup saluran masuk dan sistem pembuangan dengan koneksi langsung ke area di mana proses penguapan dilakukan secara langsung. Jelas bahwa sistem ventilasi kompleks yang beroperasi dalam mode reguler dalam dua arah akan membutuhkan dukungan daya yang serius. Tetapi pada saat yang sama, kebisingan yang dipancarkan dari saluran dan peralatan operasi tidak boleh melebihi 75 dB. Dan ini belum lagi kepatuhan dengan persyaratan api dankeamanan listrik. Jika evaporator secara teratur bekerja dengan campuran gas, maka sistem pembuangan udara khusus harus diatur. Ini dapat menjadi bagian dari satu kompleks komunikasi pertukaran panas, yang akan memungkinkan, dalam beberapa aspek operasional, untuk melengkapi fungsi kedua sistem.
Kesimpulan
Operasi penguapan dan konsentrasi telah lama digunakan dalam industri baik sebagai proses teknologi utama maupun sebagai proses teknologi sekunder. Dalam kebanyakan kasus, bahan disiapkan dengan cara ini untuk tahap lebih lanjut dari produk manufaktur atau menyiapkan sarana teknis. Evaporator dan instalasi vakum dapat menjadi salah satu alat yang paling produktif untuk memecahkan masalah tersebut. Indikator kinerja tinggi dijelaskan dengan adanya fungsi evaporator sirkulasi yang beroperasi dari sumber daya eksternal dalam bentuk stasiun pompa. Ada kombinasi yang berbeda dari interaksi kelompok sirkulasi dengan ruang pemanas dan pemisah, tetapi pada prinsipnya, sistem multikomponen jenis ini memberikan kinerja tertinggi dari operasi teknologi, baik dalam hal kualitas konsentrasi produk dan dinamika proses penguapan.
