Охлаждение. Конденсация

В фармацевтическом производстве очень часто возникает необходимость в охлаждении паров, жидкостей, газов. С этой целью используют наиболее распространенные и доступные теплоносители - воду и воздух.

Воздух применяется для естественного и искусственного охлаждения, последнее - с помощью вентилятора. При естественном охлаждении потери тепла происходят через стенку аппарата в окружающую среду. В зависимости от климатических условий и времени года возможно охлаждение теплоносителя воздухом до температуры 20-25°С.

Вода - наиболее распространенный охлаждающий агент. Ее достоинства: доступность, высокая теплоемкость, большой коэффициент теплоотдачи. Достигаемая степень охлаждения зависит от начальной температуры воды, которая обычно составляет 8-12°С. Низкотемпературные агенты (смесь льда с различными солями, холодильные рассолы) используют для охлаждения до температуры ниже 5-10°С, обычно не получаемой при применении воды.

Конденсация (сжижение) паров различных веществ путем отвода от них тепла проводится в аппаратах, называемых конденсаторами, в которых пар охлаждается холодным теплоносителем и переводится в жидкое состояние. Конденсация применяется с целью ускорения процесса выпаривания растворов, а также для улавливания ценных экстрагентов и растворителей.

Различают два вида конденсации: поверхностную, при которой конденсирующие пары и охлаждающий агент разделены стенкой, а конденсация паров происходит на ее внутренней или внешней поверхности, и конденсацию смешением, при которой конденсирующие пары непосредственно соприкасаются с охлаждающим агентом.

Поверхностная конденсация осуществляется в поверхностных конденсаторах, которые в конструктивном отношении ничем не отличаются от трубчатых или змеевиковых теплообменников. Они служат для улавливания паров ценного экстрагента или растворителя, в них всегда используют принцип противотока. Вначале пар конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования. В период конденсации температура пара неизменна, равна точке кипения, при которой он входит в конденсатор. После того как весь пар перейдет в конденсат, он охлаждается до заданной температуры. Вследствие конденсации пара в межтрубном пространстве конденсатора создается значительное разрежение (вакуум).

Рис. 4.7. Прямоточный конденсатор смешения.

Объяснение в тексте.

Конденсация смешением осуществляется в конденсаторах смешения путем введения холодной воды в струю движущегося пара. В прямоточных конденсаторах вода и пар движутся в одном направлении, в противоточных - навстречу друг другу. Эффективность работы конденсаторов смешения находится в прямой зависимости от поверхности соприкосновения теплоносителей, поэтому холодную воду разбрызгивают при помощи различных устройств. Наибольшая поверхность контакта пара и воды достигается пропусканием воды через ситчатые тарелки, трубы с отверстиями и переливом струй воды через края каскадно расположенных перфорированных полок, тарелок. Конденсаторы смешения используют при упаривании водных вытяжек. На рис. 4,7 изображен прямоточный конденсатор смешения. Соковый пар вводится в верхнюю часть конденсатора через штуцер (1), охлаждающая вода через штуцер (2). Вода перетекает с полки на полку в виде тонких струй через отверстия и борта. Нагретая вода вместе с конденсатом и воздухом удаляется мокровоздушным насосом через патрубок (3).

Контрольные вопросы

1. Что такое тепловой процесс? Какими способами распространяется тепло?

2. Почему в качестве источника тепла широко 'используется водяной пар?

3. В каких случаях используется «глухой» н «острый» пар?

4. Какие типы теплообменников используют для конденсации паров?

5. Какие типы теплообменников используют для нагрева и упаривания жидкостей?

6. Что такое парозапорное устройство и с какой целью его используют?

Дата добавления: 2015-10-28