Буландыру аппараттары мен ондырылар.
Химия жне сыбайлас нерксіп ндірістерінде ерітінділерді концентраттау (оюландыру) шін буландыру аппараттарын, сондай-а концентраттауды ажетті дрежесіне орай бірнеше буландыру аппараттарынан тратын буландыру ондырыларын олданады. Осы масатта олданылатын буландыру аппараттар ыздыру камерасынан жне сепоратордан трады. ыздыру камерасы бастапы ерітіндіні айнатуа арналса, сепоратор-буландырылан ерітіндіден блінген екіншілік буды бліп алып жинауа арналан. нерксіпте олданылатын буландыру аппараттары келесі белгілері бойынша топтастырылады: аппарат сіні кеістікте орналасуына арай тік, горизонтал жне сирек иаш; ыздырылу тріне арай-бумен, газбен жне жоарытемпературалы жылутасмалдаышпен(май, даутерлі жне т.б.) жне электрлі ыздырумен; жылуды беру тсіліне арай абыра арылы (бырлы, ирекбырлы, жейдешелі) жне тікелей араластырылатын (батырылмалы оттыпен); циркуляциялану принципіне арай – табии жне жасанды (мжбрлі) циркуляцияланудаы; циркуляциялану еселігіне арай-бірреттік жне бірнешереттік.
1 суретте буланушы сйыты сйы жне бу фазаларыны озалу сипатын, сондай-а оларды конструктивті ерекшеліктеріне негізделінген буландыру аппараттарыны топтастырылу схемасы крсетілген.
1 сурет. Тік буландыру аппаратыны топтастырылу схемасы.
Буландыру аппараттарыны негізгі трлеріні схемалары.
стес айнатышты жне циркуляциялы бырлы: 1-шашырандыттыш; 2-сепоратор; 3-аа; 4-айнатыш бырлар; 5-циркуляцияландыру бырлары; 6-айнатыш.
Тасшыарылан циркуляциялы бырлы: 1-центрдентебу шашырандыттыш; 2-сепоратор; 3-циркуляциялы быр, 4-айнатыш.
стес айнатышты жне табии циркуляциядаы: 1-шашырандыттыш; 2-сепоратор; 3-ттыш; 4-айнап ктерілу быры; 5-циркуляциялы быр; 6-ыздырушы камера.
стес айнатышты жне мжбрлі циркуляциядаы: 1-сепоратор; 2-ыздыру камерасы; 3-циркуляциялы быр; 4-циркуляциялы сорап.
стес айнатышты жне ктеріліп аысты пленкалы: 1-екіншілік бу шыу келтебыры; 2-шашырандыттыш; 3-сепоратор; 4-буланан ерітінді шыару келтебыры; 5-ыздырыш камера; 6-конденсат шыару келтебыры; 7-балбл ерітінді беру келтебыры.
Тасшыарылан айнатышты жне аып тсуші пленкалы: 1-балын ерітінді кірер келтебыр; 2-буа арналан келтебыр; 3-конденсат шыар келтебыр; 4-екіншілік бу кірер келтебыр; 5-буландырылан ерітінді шыар келтебыр.
Баыттыс аынды роторлы: 1-сепоратор; 2-аа; 3-бу жейдешесі; 4-ротор; 5-сыдырыштар.
Ирекбырлы: 1-шашырандыттыш; 2-аа; 3-ирекбыр.
бырлы буландыру аппараттары. нерксіптік технологияларда біршамаке тараланы стес немесе тыс шыарылан ыздыру камералы тік бырлы буландыру аппараттары. Тыс шыарылан айнатышты аппараттарды кбіктелуші ерітіндіні ерітінділер шін олданан жн, йткені бырда тым ызан сйы сепораторлы кеістікке ауыса отырып негізінен здігінен булана бастайды. Бл кезде сйы байыпты буланады, жне де сапораторды жеткілікті лшемінде сйы пен кпіршіктер бумен кетілмейді. ГОСТ 11987-73 аппаратты ыздыру камерасыны, сепораторыны, бырларыны жне жылуалмасу беті шамасыны лшемдік атарын орнатады. Циркуляциялы быр мен ыздыру камерасы ималарыны аудандарыны атынастарын 0,3-0,6 аралыында абылдау сынылан. Жылдамдыын бседету, бырларды жергілікті ызып кетуін болдырмау шін жне оларды коррозиядан орау шін буды быраралы кеістікке берген жн. Ттыштар мен циклондарда кпіршіктер будан буды озалу жылдамдыы мен баытыны крт згеруіні нтижесінде ажырайды.
Сйыты мжбрлі циркуляциалануындаы аппараттарда сйы фазалкен жылдамдыта (2-3 м/с) ысым ыпалымен озалады. айнау аймаы бырды жоары шында орныан. Ерітіндіні бырдаы лкен озалу жылдамдыыны нтижесінде быр бетіндегі шгіндіні алыдыы крт азаяды. Бл аппараттарды жылулы жктелімдерді белгілі аралыындаы жадай шін олданан жн. сіресе, табии циркуляция иыныра жретін ттыр сйытарды буландыранда. Пленкалы буландырыш аппараттарда ерітінді быр бетінде пленка трінде озалады. Мндай аппараттарда пленка жоарыдан-тмен жне тменнен-жоары арайы аыста озалады.
Тменнен-жоары аыста ерітінді бырды тменгі блігіне беріледі де айнап ктеріледі. Бл кезде ерітіндіні зіменен елтіп кететін бу кпіршіктері тзіледі. Бусйыты эмульсия бырдан шыады да, иілген алашалары бар сепораторды бетіне сотыысады. Осыны нтижесінде буды толы сепорациялануы орын алады. Мнда осылайша ерітіндіні бір реттік циркуляциялануыны нтижесінде булану жа сйы абатында жреді. айнату бырыны лкен зындыында (5 м лкен) сйы пленкасыны зіліп рауы ммкін, ал бл жылуберу коэффициентіні лдырауын бейімдейді.Жоарыдан-тмен аыстаы пленкалы буландырышта ыздыру камера аппаратты жоары блігінде, сепоратор тменгі блігінде орналасады. Болан ерітінді аппарата жоары блігінен беріледі де, быр бетінде жа ерітінді абыын тзе отырып тмен арай аып тседі. Екіншілік бу сепораторды жоары келте бырынан шыарылса, буланан ерітінді тменгі келте бырынан шыарылса, буланан ерітінді тменгі келтебырдан шыарылады. Пленкалы аппараттар жоары жылуберілу коэффициентіне ие, дегенімен де алай боланда да, лкен жолберу арындылыы амтамасыз етілмейді. Мндай аппараттарды арасындаы біршама жетістікті конструкциясы, бл ерітіндіні бырда жылдам туіндегі бірреттік циркуляцияланушы аппарат. Бл кезде лкен температураа сезімтал ерітіндіні блінуінен сатайды.
Пленкалы аппараттарды басты кемшіліктеріне жндеуді крделендіруші бырды елеулі зындыы, траты сенімділікті амтамасыз ете алмайтын жне біркелкі концентрациядаы ерітіндіні алуа ммкіндік бермейтін тмен аккумуляциялаушы аблеттілігі.
Ттыр термобылмалы ерітінділерді буландыруда олданылатын пленкалы буландыру аппаратыны бір трі роторлы буландыру аппараты. Мндай конструкцияда ерітінді аппаратты жоары блігінен беріледі де, аппарат аасыны ішкі бетінде жоарыдан-тмен баытта жа абы трінде озала отырып, аппаратты жейдешесінеберілген жылутасмалдаышпенен (су, бу, дифенильді оспа) ыздырылады. Аппаратты аасында аып тсіп келе жатан ерітінді ротор алашаларыменен озалыса келтіріледі. Роторды шеберлік жылдамдыы 2-3,5 м/с райды. Мнда ерітінді абыы центрдентебу кшіменен аппаратты ішкі абырасына ыыстырылады. абырада тзілген пастаны роторалашалары сыдырып оны тбіне тсіреді де, сол жерден сырта шыарады. Аппарат жылуберілуді жоары арындылыыменен сипатталады. Ерітіндіні аппаратта елеусіз болуы, уаыты (10-15 с) німні жоары сапасын амтамасыз етеді. детте бл, термобылмалы ерітінді шін те маызды.
Мндай аппаратты басты кемшілігіне, оны шаын ыздыру бетін, салыстырмалы аз німділігін, конструкцияны крделілігімен жоары ндылыын жатызуа болады
Дегенімен де буландыру аппараттарыны наты жадай шін абылдануы оларды келесі жалпылама талаптарды анааттандыруыменен тсіндіріледі: аппаратты шаын клемі мен дайындалуына кеткен аз металл шыынындаы жоары німділігі мен жылуберілу арындылыы; рылысыны арапайымдылыы, пайдалану сенімділігі, жылуалмасу бетіні жеіл тазалануы, ызмет крсету мен жндеуді олайлылыы. Дегенімен де рбір натылы жадайда аппаратты конструкциясы мен конструктивті материалын абылдауда буландырылушы ерітіндіні физика-химиялы жне жылу-физикалы асиеттері ескеріледі.
Осыан орай трлі типтегі буландыру апппараттарыны жемісті олданылу аясын крсетуге болады.
Кристаллданбайтын жоары емес ттырлытаы (8*10¯³ Па-с дейінгі) ерітінділерді буландыру шін кпреттік табии циркуляцияланудаы тік аппараттарды олданады. Бл конструкцияларды ішіндегі біршама тиімдісі, бл тыс шыарылан ыздыру камералы жне тыс шыарылан ыздырылмайтын циркуляциялы бырлары.
лкен ттырлытаы (0,1 Па-с дейінгі) кристаллданбайтын ерітінділерді буландыруды мжбрлі циркуляцияланудаы аппараттарда атарады, сирек-баытта жоарыдан-тмен аатын пленкалы немесе роторлы аппараттарда.
Кшті кбіктелуші (кпіретін) ерітінді шін тменнен-жоары аатын баыттас аынды тыс шыарылан айнатышы бар аппаратты олданан жн.
Жылуалмасу жне буландыру аппараттарыны жылуизоцияландырылуы.
400°С температураа дейінгі жадайда жмыс істейтін жылуалмасу жне буландыру аппараттары шін сырттай жылуизоциялауды арастырады, жне де бл жылуды ысырапталуын азайтуа жне ызмет крсетуші персоналдарды кйіп алуынан сатайды. ауіпсіздік техникасы шартынан аландаы жылуизоляциялаушы абат бетіндегі ммкін температура 45°С райды. Осы масатта сырты жылулы изоциялау трлерін олданады: мастикалы-трлі пішіндегі бетте келтіріледі; пішінделінген-бетте жапада атырылады немесе ра аланады; оралатын жне ткпелі (плиталар, маталар, шнурлар, шыныматалы, иыршыты, киіз); рамалы-блокты-изоляциялануа тиісті бетте келтірусіз орнатылатын жіне бекітілетін. Изоциялы тсеме екі абаттан трады: изоляциялаушы жне аптама абаттан (ораушы). Жылуизоляциялы абат шін ке олданылатын материалдар, бл: асбесттік бйымдар ( = 200 - 500 кг/м³, t max – 273 К, - 0,12 RТ/м²*град), диатомды кйдірілген бйымдар ( = 500 - 600 кг/м³, t max – 1173 К, -0,14 RТ/м²*град), кбікшаматты бйымдар ( = 950 кг/м³, t max – 1623 К, - 0,3 RТ/м²*град), минералды мата ( =200 кг/м³, t max –873 К, -0,05 RТ/м²*град), шыныталшытар ( =200 кг/м³, t max – 723 К, - 0,042 RТ/м²*град). Жылуизоляциялы абатты алыдыын изоциялны бетіндегі берілген температура, немесе аппаратпенен ысырапталатын жылуды берілген шамасына, немесе тасмалдау барысындаы реогенттерді температурасын тмендетуді берілген шамасыбойынша есептеп анытайды.
Жылуалмасу аппараттарын параметрлік есептеу.
Жылуалмасу жне буландыру аппараттарды жобалау барысында жылулы, конструктивті жне беріктіктік есептеулерді орындайды. Аппаратта жылулы есептеудегі негізгі масат, бл жылутасмалдаышты берілген шыыны мен температуралы жадайды берілген шамасында жылулы баланс жне жылуберілуді тедеулерін біріктіре шеше отырып жылуалмасу бетіні шамасын анытау
Жылуалмасу аппараттарын конструктивті есептеу аппаратты негізгі конструктивті лшемдерін анытауменен тсіндіріледі, жне де бл кезде алаш млімет ретінде аппаратты жылулы есептелуіндегі нтижелер алынады.
Беріктіктік есептеулер барысында технологиялы процесті берілген параметрлеріндегі аппаратты сенімді жмысы амтамасыз етілетіндей лшемдері аныталады.
Жылулы есептеу дістемесі.
Жылуалмасу аппаратын жылулы есептеуді дістемесі келесіні ескереді:
- аппаратты конструкциясын, оны негізгі лшемдерін жылутасмалдаыштарды жылдамдытарын, озалыс орындарын жне т.с.с. абылдау;
- жылулы жктемелерді немесе жылутасмалдаыштар санынанытау;
- процесті температуралы тртіптеріні параметрлерін есептеу; - жылуберу коэффициентін анытау;
- жылуалмасу бетіні ауданын анытау. Жадайды толыанды анытыына ол жеткізу шін жылулы есептеуді конструктивті жне гидравликалы есептеулерменен байланыстыру ажет. Жобаланушы жылуалмасу аппаратыны абылданан конструкциясы процесті жоары арындылыы мен тиімділігіне, конструкцияны арапайымдылыымен жинаылыын, монтаждау мен жндеуді олайлылыын, жмыс сенімділігі мен минимал зіндік нды амтамасыз ететіндей технико-экономикалы трыдан абылданады. Аппараттаы жмысшы орталар жылдамдытары процесті олайлы атарылу жадайын амтамасыз ете алуы тиіс, дегенімен де гидравликалы кедергіні суі орын алмауы тиіс. Пайдалану тжірибиесінде жылдамдытарды абылдауды келесі нсамаларын басшылыа алан жн: сйытар мен ерітінділер шін – 3 м/с дейін; газдар шін ысымы мен температураларыны шамасына арай – 25 м/с дейін; конденсациялану барысындаы аныан булар шін – 10 м/с дейін.
Орталарды озалыс орынын (бырлы не быраралы кеістіктегі) жылутасмалдаыштарды температурасы мен тріне, ластауыны сипатына, гидравликалы кедергісіні шамасына жне т.с.с. байланысты абылдайды.
Тыыз тнба тзуші затты мейілінше ішкі каналдарменен, ал конденсацияланушы быраралы кеістікпенен жіберген жн.
Аппаратты жылулы жктемеленуі жылулы баланстар тедеуімен аныталады. Мселен, агрегатты кші згермейтін жылутасмалдаыш шін келесі рнектерін олданады:
Q=G1C1(t1' -t1')=G 2 С2 (t1'' - t1 '), (1)
мнда Q – жылулы жктеме, КRТ; G1 , G 2 - жылутасмалдаыш шыындары, кг/са; C 1 С2