ВУ с тепловыми насосами

В выпарных аппаратах с тепловым насосом (или с термокомпрессией вторичного пара) вторичный пар сжимается до давления греющего пара и используется для обогрева того же аппарата, в котором он образуется. Для сжатия пара применяют компрессоры или пароструйные инжекторы. Таким образом в тепловых насосах, или трансформаторах тепла, затрачиваемая извне энергия используется для повышения температуры вторичного пара.

В механических тепловых насосах пар сжимается с помощью турбокомпрессора; при малых производительностях применяют ротационные компрессоры. На рис. 13-15 показана однокорпусная выпарная установка со сжатием всего вторичного пара в компрессоре.

Рис. 13-15. Выпарная установка с механическим тепловым насосом:

1 – выпарной аппарат; 2 – турбокомпрессор.

При пуске аппарата раствор подогревается свежим паром до кипения, после чего выпаривание производится за счет работы, затрачиваемой в компрессоре (механическое выпаривание). При этом теоретически добавки свежего пара не требуется; на практике, в связи с расходом тепла на подогрев раствора и потерями в окружающую среду, обычно добавляют немного пара со стороны.

В пароструйных тепловых насосах рабочий пар высокого давления расширяется в сопле инжектора и засасывает вторичный пар. Из инжектора выходит смесь паров при некотором среднем давлении. При применении пароструйного инжектора образуется избыток вторичного пара, который может быть использован для обогрева последующих корпусов многокорпусной выпарной установки (рис. 13-17).

Рис. 13-17. Выпарная установка с пароструйным тепловым насосом:

1 – выпарной аппарат; 2 – инжектор.

Преимуществом пароструйных тепловых насосов перед механическими является простота устройства, дешевизна и надежность в работе. Поэтому пароструйные насосы пользуются наибольшим распространением.

Адиабатные ВУ

Выпаривание воды из растворов минераль­ных солей часто ведут в установках адиабатного испарения. Концентрирование раство­ра в этих установках происходит вследствие испарения предварительно перегретой жидкости, подаваемой в камеру мгновенного испарения, давление в которой ниже давления насыщения, соответствующего температуре поступающей в камеру жидкости. На рис. 4 показаны схемы одноступенчатой и многоступенчатой адиабатных выпарных установок с рекуперативным головным подогревателем. В адиабатных вы­парных установках подогрев раствора осуществляется в конденсаторе и головном подогревателе, а выпаривание — в камере. Поэтому отложение солей на поверхностях нагрева незначительно.

Установки адиабатного испарения применяют для опреснения морской воды и дру­гих слабо минерализованных растворов. Из растворов, содержащих сульфат кальция, с повышением температуры в конденсаторе и головном рекуперативном подо­гревателе выделяются на поверхностях нагрева кристаллы, которые снижают интен­сивность теплообмена. Для таких растворов применение контактных теплообменников в качестве головных подогревателей повышает экономичность адиабатных выпарных установок. Греющим теплоносителем в контактном головном подогревателе могут быть горячие газы, продукты сгорания топлива в топках и печах, пар испарительного охлаж­дения печей.

Рис. 4. Схемы адиабатных выпарных установок с рекуперативным (поверхностным) головным подогревателем:

а — одноступенчатая; б — многоступенчатая; 1— насосы; 2 — конденсаторы; 3 — головной подогре­ватель; 4 — камеры выпаривания; 5 — поддоны