Evaporarea cu Efect Multiplu

Evaporarea este operatia de concentrare a unor solutii care contin substante nevolatile dizolvate in solventi volatili, prin vaporizarea unei parti din solvent din solutia adusa la fierbere. Uneori evaporarea realizeaza indepartarea completa a solventului in vederea obtinerii componentelor nevolatile in stare solida, sau de topitura. Un astfel de exemplu este obtinerea hidroxidului de sodiu sub forma de topitura, prin concentrarea solutiilor obtinute prin electroliza. Caracteristic in evaporare este faptul ca vaporii rezultati la fierberea solutiei sunt formatii numai din solventul (solventii) volatil.

Intensitatea evaporarii se caracterizeaza printr-o marime denumita capacitatea de evaporare, m, care reprezinta cantitatea de dizolvant, W, evaporata in unitatea de timp, raportata la unitatea de suprafata de incalzire al evaporatorului:

Valoarea capacitatii de evaporare depinde de o serie de factori dintre care mai importanti sunt:

a. Concentratia solutiei. Cu cat concentratia este mai mare, vascozitatea ei este mai ridicata si transferul de caldura se face mai greu, ceea ce determina scaderea capacitatii de evaporare;

b. Viteza de circulatie a solutiei, influenteaza semnificativ intensitatea transferului de caldura si implicit valoarea capacitatii de evaporare;

c. Potentialul termic. Cu cat potentialul este mai mare cu atat capacitatea de evaporare este mai mare. Potentialul termic poate fi marit fie prin cresterea temperaturii agentului termic fie prin scaderea presiunii in spatiul de vaporizare, ceea ce determina scaderea temperaturii de fierbere a solutiei;

d. Depunerile de cruste pe suprafata de incalzire a evaporatorului influenteaza negativ transferul de caldura si, implicit, valoarea capacitatii de evaporare;

e. Presiunea din spatiul de fierbere a solutiei determina temperatura de fierbere si, implicit, vascozitatea solutiei care la randul ei influenteaza transferul de caldura;

f. Raportul dintre suprafata de transfer de caldura si volumul solutiei din evaporator. Cu cresterea acestui raport creste si capacitatea de evaporare;

g. Spumarea solutiei, este un fenomen ce trebuie diminuat sau chiar evitat, deoarece spuma poate fi antrenata de vapori in afara evaporatorului, ceea ce determina pierderea unei parti din solutie. Metode de evaporare

In majoritatea cazurilor solutia concentrata obtinuta prin evaporarea partiala a solventului formeaza produsul principal iar vaporii solventului formeaza produsul secundar. Daca solventul solutiei este apa (situatie frecvent intalnita), aburul format prin fierberea solutiei se poate utiliza ca agent termic in alte instalatii sau in instalatia de evaporare din care acestia rezulta. Pentru aducerea la fierbere a solutiei din evaporator se foloseste un agent termic care, de obicei, este aburul si care, in evaporare, este denumit abur primar, pentru al deosebi de aburul care rezulta prin evaporarea solutiei, denumit abur secundar. Dupa modul in care se utilizeaza aburul secundar pentru evaporare se deosebesc trei metode de evaporare:

- evaporarea simpla;

- evaporarea cu pompa de caldura;

- evaporarea cu efect multiplu.

Evaporarea cu efect multiplu

Pentru recuperarea caldurii vaporilor secundari, in aceasta metoda se foloseste o instalatie formata din mai multe evaporatoare legate in serie. La fiecare evaporator agentul de incalzire este aburul secundar rezultat la evaporatorul precedent, cu exceptia primului evaporator care este incalzit cu abur primar. Pentru ca aburul secundar rezultat la un evaporator (corp de evaporare) sa poata fi utilizat ca agent de incalzire la evaporatorul urmator trebuie ca temperatura acestuia sa fie mai mare decat temperatura de fierbere a solutiei in corpul respectiv. Acest lucru se poate realiza prin scaderea presiunii in spatiul de vaporizare, ceea ce duce la scaderea temperaturii de fierbere a solutiei. Prin urmare, in aceasta metoda presiunea in corpurile instalatiei de evaporare scade de la un corp la urmatorul. Pentru a asigura diferenta de presiune necesara, de obicei in ultimul corp se realizeaza vid prin trecerea vaporilor secundari la un condensator de amestec.