Основные теоретические сведения. Для проведения тепло- и массообменных процессов все более широкое применение находят роторные тонкопленочные испарители

Для проведения тепло- и массообменных процессов все более широкое применение находят роторные тонкопленочные испарители. Основными их особенностями являются кратковременность пребывания продукта в зоне нагрева и, как следствие, уменьшение термического разложения перерабатываемых веществ, а также возможность переработки и выгрузки из аппарата высоковязких и даже подсушенных до порошкообразного состояния соединений. В некоторых случаях, например, при упаривании и дистилляции органических продуктов в роторных аппаратах имеет место высокая интенсивность теплообмена.

Испарение жидкости в аппаратах данного типа происходит при ее кипении. Теплоотдача при кипении жидкостей относится к числу особенно сложных процессов, поэтому до последнего времени не удалось получить теоретических обобщений, позволяющих вполне надежно вычислять коэффициенты теплоотдачи для этого случая.

При нагреве до температуры кипения пограничный слой жидкости у стенки (поверхности нагрева) нарушается: на мельчайших неровностях стенки образуются пузырьки пара. Величина, форма и число пузырьков зависят от количества подаваемого тепла, шероховатости и чистоты поверхности нагрева, а также от способности жидкости смачивать эту поверхность.

Процесс переноса теплоты при кипении складывается из отдачи теплоты к жидкости стенкой и передачи теплоты внутренней поверхности пузырька в виде теплоты испарения. Интенсивность образования пузырьков возрастает до некоторого предела с увеличением разности температур между стенкой и кипящей жидкостью (перегрева стенки).

С возрастанием увеличивается плотность теплового потока , т.е. количество теплоты, передаваемое в единицу времени единицей поверхности стенки. Возникающее при этом перемешивание жидкости, обусловленное ростом, отрывом и всплыванием пузырьков, приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи . Этой области соответствует режим пузырчатого или ядерного кипения, характеризуемый относительно высокой интенсивностью теплоотдачи.

Однако при дальнейшем увеличении число центров парообразования возрастает настолько, что происходит слияние пузырьков пара и поверхность нагрева покрывается плохо проводящей тепло пленкой перегретого пара, образование которой приводит к значительному падению . Этот режим носит название обращенного пленочного кипения.

В точке перехода от ядерного к обращенному пленочному кипению достигаются максимальные (критические) значения и , устанавливаемые экспериментально. Обычно, во избежание перегрева стенок и для предотвращения перехода к обращенному пленочному режиму кипения, испарители работают при удельных тепловых нагрузках, меньших критических.

Коэффициенты теплоотдачи при кипении являются сложной функцией многих переменных, их зависимость от различных факторов еще недостаточно изучена.