в) спускний вентиль для спорожнювання апарата після очищання його або зупинки;
г) парові вентилі, що керують впусканням пари в апарат першого корпуса і видаленням її на конденсатор;
д) вентиль для регулювання відведення з парової камери газів, що не конденсуються.
Застосовувані вентилі мають звичайно стальний або бронзовий клапан. Вентилі встановлюють так, щоб пара або рідина надходили під клапан; це полегшує відкривання вентиля. Клапан повинен щільно прилягати до сідла, для чого їх притирають один до одного. Слід уникати встановлення кутових вентилів, які створюють збільшений опір.
Водовказівні стекла встановлюють для визначення рівня розчину в апараті, з одного боку, і конденсату в паровій камері, з другого. За допомогою кранів ці стекла сполучаються або роз'єднуються з апаратом.
Зорові стекла призначені для спостереження процесу кипіння з фронту апарата; позаду апарата проти зорового скла встановлюють освітлювальне скло з електричною лампочкою для підсвічування. Зорове скло виготовляють з товстостінного скла і вставляють у металеву оправу. Остання складається з фланця з різьбою, куди вставляють скло; на скло накладають ущільнювальне кільце з м'якого металу або з гуми, після чого на фланець нагвинчують кришку, різьбу якої в свою чергу ущільнюють прядивним шнурком, просоченим суриковою замазкою. У плівковому апараті зорове скло встановлюють на трубі, що відводить упарений розчин. На скло надівають запобіжну сітку. Маслянка призначена для подавання в разі потреби масла в апарат у випадках спінювання. Будова маслянки різна для апаратів, що працюють підтиском, і для апаратів, що працюють під розрідженням.
Запобіжний клапан установлюють у паровому просторі апаратів, що працюють під тиском; призначення його – сигналізувати про те, що тиск перевищує допустимий, а також для того, щоб запобігти надмірному підвищенню тиску в апараті. Клапан буває звичайно важільної конструкції; довжина його і тягарець на його кінці розраховані так, щоб клапан піднімався при підвищенні тиску понад норму.
Лази призначені для огляду і проникнення в апарат при механічному очищанні або замінюванні трубок. Лази встановлюють овальної або круглої форми і обладнують кришкою, притягуваною болтами. Між кришкою і лазом закладають ущільнювальне кільце з гуми або з шнура, просоченого замазкою.
Випарну установку обладнують такими комунікаціями для подавання розчину, паровою, водяною, спускною і для відведення газів, що не конденсуються.
Розчин у перший по порядку корпус подається насосом по трубі з вентилем, призначеним для регулювання кількості подаваного розчину. З першого корпуса розчин переходить по трубі з вентилем у дальший корпус при прямоточній схемі – без насоса, а тільки за рахунок різниці тисків між корпусами. Так само обладнана комунікація для подавання розчину і в інших корпусах.
З останнього корпуса випарної установки під розрідженням розчин відсмоктується насосом. Комунікацію слід установлювати без різких поворотів і колін, щоб запобігти втраті напору; швидкість руху розчину в трубах повинна бути близько 1 м/сек.
4. Конструктивний розрахунок вертикального випарного апарата
Розглянемо методику розрахунку найбільш поширеного вертикального випарного апарата.
Завданням конструктивного розрахунку є:
1) визначення числа трубок;
2) вибір розміщення трубок у трубних плитах;
3) визначення діаметра корпуса апарата;
4) визначення розмірів парового простору;
5) визначення діаметрів штуцерів і трубопроводів;
6) вибір сепаратора.
Вимоги до ізоляційних матеріалів
Призначення теплової ізоляції – зменшити втрати тепла в зовнішнє середовище для економії палива, забезпечення належних температурних умов технологічного процесу і підтримання потрібних санітарно-гігієнічних умов праці. За допомогою теплової ізоляції можна знизити втрати тепла в навколишнє середовище на 75–85% порівняно з втратами неізольованої поверхні. Для ізоляції можуть застосовуватись найрізноманітніші матеріали з коефіцієнтом теплопровідності. Проте низька величина не визначає всіх властивостей ізоляції, які треба враховувати при її виборі.
До ізоляції ставлять ще ряд вимог. Вона повинна:
1) мати малу об'ємну вагу, що характеризує таку позитивну якість, як пористість;
2) відзначатися малою гігроскопічністю,
3) зберігати свої якості під дією різних температур до граничної для вибраного виду ізоляції, тобто бути температуростійкою;
4) бути термостійкою, тобто витримувати температурні коливання без порушення структури;
5) відзначатися механічною міцністю і протистояти хімічним діям;
6) бути пластичною, не давати тріщин і усадок при розширенні апарата або трубопроводу;
7) бути безпечною відносно пожежі, довговічною і дешевою.
Конструктивне виконання ізоляції
Ізоляцію застосовують у вигляді:
1) пластичної маси – мастики, виготовленої з порошкоподібних матеріалів при замішуванні їх водою і нанесенні шарами на стінку апарата або трубопроводу. Позитивна якість такої ізоляції – незалежність від форми. Недоліком її є те, що предмет, який ізолюємо, треба попередньо нагрівати;
2) формованих деталей певної форми, прикріплюваних за допомогою цементуючої маси до ізольовуваного предмета. Перевагою такої ізоляції є: фабричне виготовлення, можливість монтажу на холодних предметах і можливість повторного використання;
3) джгутів, рукавів, циновок з волокнистих речовин. Переваги: її легко видаляти, можна повторно використовувати, монтувати в холодному стані апарата; недоліки – висока вартість.
4) засипок і набивок. Переваги: можливість монтувати в холодному стані. Недоліки: важко ремонтувати, потрібний каркас.
За допустимою температурою ізоляцію можна класифікувати на: 1) низькотемпературну, що допускає температуру не вище 100 – 150° С; 2) середньо температурну – в межах 150–450° С; 3) високотемпературну, що допускає температуру понад 450° С.
Якщо ізоляція має високу якість, але є низькотемпературною, то застосовують двошарову ізоляцію: на голу металеву стінку накладають високотемпературну ізоляцію, а потім – шар низькотемпературної ізоляції з малим коефіцієнтом теплопровідності.
У випарних установках здебільшого застосовують мастичну ізоляцію, яка замішується водою. На стінку апарата спочатку накладають сітку, щоб ізоляційна маса краще трималася, а потім шар мастики відповідної товщини, причому апарат повинен бути теплим. Після повільного просушування ізоляцію обшивають мішковиною і фарбують олійною фарбою.
Регулювання роботи випарної установки
Багатокорпусна випарна установка являє собою багаточленний агрегат, робота окремих ланок якого взаємозв'язана і повинна бути узгоджена. Завданням регулювання є підтримання стабільного режиму випарювання за допомогою зовнішньої дії на регулювальні органи апарата при неминучих невеликих коливаннях у роботі заводу або цеху.
Регулювання можна здійснювати або вручну, коли всі операції по підтриманню режиму роботи випарної установки виконуються ручним способом, або автоматично, незалежно від участі людини, за допомогою відповідної системи приладів.
При ручному регулюванні апаратник повинен стежити за оптимальним рівнем розчину в апаратах і встановленим температурним режимом в окремих корпусах, за концентрацією упареного розчину, підтримуючи задану продуктивність випарної станції. Для регулювання роботи в розпорядженні апаратника є такі вентилі: вентиль пари, що нагріває перший корпус, вентиль, який сполучає паровий простір останнього корпуса з конденсатором, вентилі для розчину при всіх апаратах і вентиль, що регулює подавання води на конденсатор. При порівняно великій кількості регулювальних органів апаратник повинен бути дуже уважним, уміти налагодити роботу багатокорпусної випарної установки на певний режим і підтримувати його при неминучих коливаннях у роботі заводу або цеху.
Так, наприклад, коли поверхня нагрівання апаратів ще не покрита відкладеннями і коефіцієнт теплопередачі нормальний, можна працювати з меншою загальною корисною різницею температур; цього досягають прикриваючи або паровий вентиль першого корпуса, або вентиль, який сполучає паровий простір останнього корпуса з конденсатором. У міру відкладання накипу на поверхні нагрівання апаратів ці вентилі відкриваються дедалі більше; це дає змогу збільшити в певних межах загальну корисну різницю температур і, таким чином, компенсувати зниження коефіцієнта теплопередачі. Подавання слабкого розчину і відведення концентрованого регулюють відповідними вентилями, так само як і перепуск розчину з одного корпуса в дальший для підтримання оптимального рівня, що дуже впливає на ефективність роботи випарного апарата з природною циркуляцією.
Проте вручну важко здійснити досконале регулювання роботи випарної установки, тому в багатьох випадках доцільно застосовувати автоматичне регулювання. Автоматизація випарної установки дає змогу ефективніше здійснювати процес випарювання, забезпечити належну якість продукту і полегшити умови праці. Схеми регулювання можуть бути різні – з електричними, гідравлічними або пневматичними регулювальними пристроями, причому параметри регулювання також можуть бути різними. При випарюванні автоматичному регулюванню підлягають: кількість пари, що надходить у перший корпус залежно від інтенсивності подавання туди розчину, рівень розчину в окремих корпусах для підтримання встановленого оптимального рівня, температура парового простору, розрідження в останньому корпусі і концентрація упареного розчину.
На основі викладеного складають принципову схему регулювання і вибирають прилади, які можуть забезпечити її здійснення.
Щоб правильно вибрати межі регулювання, треба мати динамічні характеристики роботи кожного випарного апарата у вигляді кривих зміни основних показників роботи у функції часу; доцільно також мати характеристику зниження коефіцієнта теплопередачі кожного апарата за період між зупинками на очищання поверхні нагрівання. Такі криві можна визначити експериментально – вони дають можливість надійно забезпечити регулювання роботи установки за рахунок правильнішого вибору діапазону коливань регульованих величин.