Рейтинг фильтров для воды

Мы протестировали и выбрали лучшее очистное оборудование и бытовые фильтры

Спросим у химиков: что собой представляет выпаривание, какова сущность процесса?

На сегодняшний день во всем мире осуществляется множество химических процессов, которые вносят свой вклад в человеческую жизнь.

Одни процессы облегчают повседневную жизнь человека, другие производят с целью проведения каких-либо научных открытий, а третьи ведут к сохранению и защите ценностей нашей планеты.

Выпаривание – это один из важнейших процессов, который делает производство проще и быстрее.

Что это такое, каковы его цели?

Выпаривание – это сложный химический процесс, который осуществляется с целью концентрации раствора какого-либо твердого нелетучего вещества.

Данный процесс производится исключительно при условии кипения раствора, где растворитель начинает частичное испарение.

Этот химический процесс используется для выделения:

  • растворенных веществ (называют «дистилляцией»);
  • выделения нелетучих веществ в твердом состоянии, то есть кристаллизации или же концентрации растворов нелетучих веществ.

В качестве примера можно привести процесс приведения морской воды к пресному состоянию, в ходе которого чистый растворитель выделяется из раствора. В данном случае конденсируют получившийся водяной пар, а саму воду применяют для самых различных целей.

foto47426-2Чтобы довести до кипения выпариваемые растворы, применяется:

  1. Электрический тип нагревания.
  2. Нагрев раствора с помощью водяного пара.
  3. Использование носителей тепла, обладающих высокой температурой.

Самым популярным способом является нагрев раствора с помощью водяного пара, поскольку водяной пар обладает высокими характеристиками коэффициента теплоотдачи и удельной теплоты конденсации. Выпаривание, как правило, осуществляется в специальном химическом оборудовании.

Какова температура выпаривания воды?

Температура выпаривания – это температура, при которой происходит испарение жидкости.

Как правило, температура выпаривания воды составляет 100 градусов Цельсия. Однако и в этом случае есть отклонения от нормы.

Например, температура выпаривания соленой воды повышается на 10 градусов Цельсия, а температура выпаривания пресной воды зависит от высоты над уровнем моря:

  • 3 градуса – при 500 м.;
  • 7 градусов – при 1 тыс. м.;
  • 3 градуса – при 2 тыс. м.,
  • 90 градусов – при 3 тыс. м.,
  • 7 градусов – при 4 тыс. м.;
  • 80 градусов – при 6 тыс. м.

Данные расчеты также могут несколько изменяться при наличии каких-либо нелетучих примесей в воде.

Что можно разделить, а что нельзя?

Выпариванием можно разделять исключительно жидкости и твердые вещества, поскольку после полного испарения в специальной емкости может остаться только твердое вещество.

Способы и виды

Среди способов выпаривания выделяют:

  1. Простое выпаривание.
  2. Многократное выпаривание.
  3. Выпаривание с применением теплового насоса.

Простое

Простое выпаривание представляет собой процесс, при котором вторичный пар в однокорпусных установках не используется для выпаривания, а просто удаляется из специального аппарата.

Многократное

Многократное выпаривание от простого отличается тем, что в многокорпусных установках вторичный пар, оставшийся в предыдущем химическом аппарате, используется в последующем аппарате в качестве греющего.

При этом необходимо, чтобы температура вторичного пара из первого аппарата была выше, чем температура кипения жидкости в последующем аппарате. При несоблюдении данного условия, вторичный пар не сможет использоваться в качестве греющего в следующем корпусе.

Следовательно, первый аппарат обогревается только первичным паром, а все последующие аппараты – вторичным паром. При этом давление при движении пара по аппаратам постепенно снижается, что приводит к уменьшению температуры кипения жидкости. Этот подход, в свою очередь, значительно уменьшает энергетические затраты.

foto47426-3

С применением теплового насоса

Значительное уменьшение энергетических затрат также может быть достигнуто в выпарных установках при использовании теплового насоса.


В данном случае с помощью теплового насоса вторичный пар сжимается до определенного давления, которое полностью соответствует температуре первичного пара, а также возвращается в специальный аппарат в виде греющего пара, который смешивается с первичным паром.

foto47426-4

Примеры в химии

Процесс выпаривания в химии применяется для выделения твердых растворимых веществ из жидких растворов. Чтобы произвести разделение веществ, необходимый раствор очень аккуратно нагревают в специальной  выпарительной фарфоровой посуде.

После полного испарения жидкости, на дне посуды остаются все твердые вещества, которые ранее находились в составе раствора.

Если же необходимо получить крупные кристаллы из твердого вещества, то есть произвести кристаллизацию, то осуществлять процесс выпаривания необходимо очень медленно. Из жидкостей химическим путем чаще всего выпаривают соль и соду.

Какое оборудование используется?

Среди наиболее популярного оборудования для выпаривания выделяют:

  1. Аппарат с трубчатым нагревательным элементом.
  2. Аппарат с паровой рубашкой.
  3. Трехкорпусная вакуум-выпарная установка.

foto47426-6А также часто встречаются:

  • вакуумные аппараты;
  • роторные аппараты;
  • пленочные аппараты;
  • конденсаторы;
  • вакуум-насосы;
  • соединительные трубопроводы;
  • пароструйные аппараты;
  • вспомогательные устройства;
  • коммуникации.

Аппарат с трубчатым нагревательным элементом

Данный химический аппарат состоит из емкости, которая имеет форму цилиндра, в которой закреплены трубные решетки в виде двух перегородок с развальцованными в них трубками. Греющий пар в данном случае поступает в пространство между трубками и хорошо их обогревает.

В этих трубках находится химический раствор, который необходимо выпаривать. Кроме того, можно осуществлять выпаривание жидкости в тонком слое, изменяя при этом размер трубок.

С паровой рубашкой

Этот аппарат представляет собой небольшую емкость, которая содержит в себе выпариваемый раствор. Пар в данном случае заходит в специальную «рубашку», через которую идет теплопередача. А соковые пары, тем временем, удаляются сверху.

Трехкорпусная вакуум-выпарная установка

Данная установка включает в себя три выпарных аппарата. Выпариваемый раствор по трубопроводу поступает в регулятор, а оттуда следом в выпарной аппарат.


Затем раствор идет по нижним трубкам и поднимается, а пар попадает в межтрубное пространство, отдает тепло, а затем удаляется через патрубок.

foto47426-5

Формула и ее расшифровка

Формула материального баланса при однократном выпаривании по всему веществу: Gn = Gy + W,  а по растворенному веществу: Gnxn = Gyxy,

где:

  • Gn, Gx – расходы упаренного и поступающего раствора;
  • W – количество воды для выпаривания;
  • xn, xy – начальная и конечная концентрации раствора.

Применение метода в обычной жизни

Процесс выпаривания нередко используется в быту. Например, для того, чтобы отделить поваренную соль или соду от жидкости, сахар от сиропа и так далее.

Выпаривание соли из воды

С самых древних времен люди осуществляли выпаривание соли из жидкости. В силу отсутствия каких-либо установок, этот процесс происходил естественным путем. Морская вода помещалась в какие-либо емкости, после чего за несколько дней происходило испарение воды и кристаллизация соли.

На сегодняшний день выпаривание соли из воды чаще всего осуществляют в лабораторных условиях, а не дома. Этот процесс включает в себя:

  1. Длительное растворение поваренной соли в чистой воде.
  2. Фильтрация полученного раствора от каких-либо посторонних примесей.
  3. Помещение сосуда с раствором над горелкой.
  4. Длительный прогрев раствора до полного испарения жидкости и образования соли в кристаллическом виде.
В промышленности применяются крупногабаритные установки, которые осуществляют выпаривание жидкости из солей в огромных количествах.

Видео по теме статьи

Выпаривание, видео-опыт:

Заключение

Ознакомившись с информацией данной статьи, можно сделать вывод, что выпаривание – это довольно сложный и емкий процесс с точки зрения химии, однако очень легко исполнимый в повседневной жизни.

Этот химический процесс позволяет людям отделять любое твердое вещество от жидкости за очень короткое время путем нагревания раствора.

А какова Ваша оценка данной статье?
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...