Dimensionarea unui Evaporator

Vaporizarea

Prin vaporizare sau evaporare se ȋntelege operaţia prin care un lichid este transformat în vapori.De obicei vaporizarea se face cu aport de căldură din exterior ; o vaporizare parţială se poate face şi prin micşorarea preșiunii.Când vaporizarea are loc la temperatura de firbere operaţia se numeşte fierbere.Ȋn sens restrâns,termenul de vaporizare se foloseşte când transformarea lichidului în vapori se face la o temperatură înferioară punctului de firbere.

- Căldura externă :- ȋncălzire directă cu gaze de ardere → uscare

-ȋncălzire indirectă - la temperaturi joase → vaporizare

- la punctul de fierbere → evaporare(fierbere)

- internă (destindere la presiune mai joasă) → vaporizare parțială

Teoria cinetică explică vaporizarea în modul următor: prin încalzire moleculele lichidului işi măresc energia,moleculele cu energie mare pot învinge forţele de atracţie ale moleculelor vecine de lichid și trec în faza gazoasă;cu creşterea temperaturii, creşte și numărul moleculelor cu energii capabile să învingă forţele de coeziune.Pe de altă parte,din faza gazoasă moleculele cu energii mai mici trec în fază lichidă,condensându-se.Sistemul lichid-vapori atinge o stare de echilibru,macroscopic,caracterizat printr-o concentraţie a vaporilor – sau o preșiune parţială- a cărei valoare depinde de natura substanţei și de temperatură.Cand presiunea parțială a vaporilor devine egală cu presiunea (totală) sub care se afla lichidul ,se produce fierberea.Dacă vaporii nu sunt evacuați,presiunea și temperatura lichidului cresc;dacă vaporii sunt evacuati se stabilește- pentru lichidele unare(pure)- o presiune și temperatură corespunzătoare,rezultate din debitul de formare a vaporilor și debitul evacuării lor.

Căldura necesară vaporizării poate fi furnizată:

1.prin contactul direct între lichidul de vaporizat și aerul cald sau gazele de ardere.

2.prin încălzire indirectă de la un focar sau un purtător de căldura (de obicei,abur).

La primul caz, gazelel au rolul de a furniza căldura necesară vaporizării și de a lua cu ele vaporii rezultați,faza gazoasă este formata din 2 componenți:gazul și vaporii;vaporizarea se face la o temperatură inferioară punctului de fierbere.Contactul între lichid și gazelele calde(nesaturate în vaporii de apa) se face:

a.prin expunerea lichidului la acțiunea aerului admosferic;

b.prin trecerea (forțată) a aerului sau a gazelor de ardere paralel cu suprafața lichidului aflate în recipiente largi(tavi);

c.prin barbotarea gazelor prin lichidul de vaporizat;

d.prin pulverizarea lichidului în aer sau într-un turn prin care circula aerul sau gazele de ardere;

Vaporizarea este efectul difuziunii moleculelor de lichid în cazul de încălzire,tinzând către saturarea gazului cu vaporii lichidului.În al doilea caz vaporizarea se face la fierbere,sub presiune subatmosferică(în vid),atmosferica (în recipiente deschise),supraatmosferică.În industria de prelucrare ,vaporizarea are numeroase aplicații importante,de exemplu,concentrarea soluțiilor de săruri procedând sau simultan cu cristilizarea(exemplu:cromat de sodiu,bicromat de sodiu),concentarea soluțiilor de hidroxid de sodiu,concentrarea soluțiilor de tananți,concentrarea șiropului de zahar.Aproape întotdeauna trecerea unui produs din stare de soluție în stare solida implica una sau mai multe operații de vaporizare.

1. Factorii care înfluentează vaporizarea

Factorii referitori la solutia diluată:

- Natura soluției(natura solventului și natura solvatului);

- Concentrația soluției ;

- Fluctuațiile concentrației;

- Solubilitatea solvatului;

- Cantitatea sau debitul soluției;

- Fluctuațiile debitului;

- Temperatura soluției la intrarea în instalație;

- Proprietățile soluției și variația lor cu concentrația și temperatura:

- presiunea de vapori;

- căldura de vaporizare;

- căldura masica;

- vâscozitatea;

- conductivitatea termică;

- densitatea;

- Formarea de spuma;

- Formarea de depozite,cristale,crustă și mâl;

- Senșibilitatea termică;

- Agresivitatea termică.