Аппараты с погружным горением применяют для нагрева и выпаривания различных химических растворов и в ряде случаев для пищевых сред до высоких концентраций. В упариваемый раствор погружаются горелки с барботажными устройствами (применяются также туннельные, диафрагмовые и циклонные горелки с трубчатыми, решетчатыми, тарельчатыми и эрлифтными барботерами), распределяющими продукты сгорания по объему выпариваемой жидкости. На рис. 1 показана схема установки с погружным сгоранием газа. Парогазовая смесь из аппарата поступает в конденсатор, где сгущаются пары растворителя, а газ удаляется в атмосферу или поступает в абсорбер. Удаление сгущенного раствора из аппарата производят при помощи эрлифта. Достоинствами аппарата с погружным горением являются: простота устройства, отсутствие поверхности нагрева, высокий коэффициент теплоотдачи, отсутствие отложений.
Применение твердых частиц во взвешенном слое также снижает накипеобразование. Нефильтрованный сок свеклосахарного производства при движении в подогревателе со скоростью v>2,5 м/с не дает отложений, поскольку твердые частицы карбоната кальция, находящиеся в растворе, оказывают абразив-
Рис. 1. Схема Выпарного Устройства с погружным горением газа:
ное воздействие на отлагающуюся накипь и очищают поверхность нагрева. Этот же сок без твердой фазы при движении в подогревателях дает отложения толщиной до 1,5 мм.
5.1.2. Реактор полного смешения.
Реакторы полного смешения – газы и жидкости, поступающие в реактор, мгновенно смешиваются со всем содержимым реактора, т.к. скорость циркуляционных движений по высоте и сечению реактора во много раз больше, чем скорость линейного движения по оси реактора. Концентрация веществ и степень превращения во всем объеме реактора одинакова и равна конечной. Это реакторы кипящего слоя с мешалкой; с перемешивающими устройствами в жидкостях, суспензиях твердых веществ и др.
Проточный реактор смешения представляет собой аппарат, в котором интенсивно перемешиваются реагенты, например, при помощи мешалки. В него непрерывно подаются реагенты и непрерывно выводятся продукты реакции. Поступающие в аппарат этого типа частицы вещества мгновенно смешиваются с находящимися в нем частицами, то есть равномерно распределяются в объеме аппарата. В итоге во всех точках реакционного объема мгновенно выравниваются параметры, характеризующие процесс. На рис 2 показаны зависимости концентрации (а), степени превращения (б), скорости реакции (в).
Режим полного смешения характеризуется столь турбулентным течением потока реагентов, при котором любой элементарный объем реагирующей смеси мгновенно перемешивается со всем содержимым реактора, так как скорость циркуляционных движений газа (жидкости) по высоте и сечению во много раз больше скорости линейного движения по оси реактора Время пребывания в реакторе отдельных молекул может теоретически изменяться от нуля до бесконечности и т' =^тср. В реакторах полного смешения температуры и концентрации реагентов во всем реакционном объеме постоянны.