Выпаривание, концентрирование растворов (чаще всего твёрдых веществ в воде) частичным испарением растворителя при кипении. При этом повышаются концентрация, плотность и вязкость раствора, а также температура его кипения. При пересыщении раствора растворённое вещество выпадает в осадок. Температура кипения растворов всегда выше температуры кипения растворителей; разность между ними, называется температурной депрессией, растёт с увеличением концентрации растворённого вещества и внешнего давления.

  Выпаривание производится за счёт подводимого извне тепла: при температуре ниже 200°C теплоносителем является водяной пар, выше 200°С — высококипящие жидкости (дифенильная смесь, масло) и топочные газы. Обогрев производится через стенку аппарата, а при сильно агрессивных средах — барботажем пузырьков газа сквозь раствор или распылением последнего в струе газа.

  Выпаривание ведут при атмосферном, пониженном или повышенном давлении. В большинстве случаев экономически выгодно работать под давлением выше 0,1 Мн/м² (1 кгс/см²), так как в этом случае можно использовать вторичный пар для обогрева других аппаратов. При работе с термически нестойкими веществами пользуются вакуум-выпаркой, что позволяет снизить температуру кипения растворов и уменьшить поверхность нагрева (вследствие увеличения разности температур между нагревающими агентами и кипящим раствором). Вакуум в аппаратах создаётся конденсацией вторичного пара и отсасыванием вакуум-насосом несконденсировавшейся паровоздушной смеси.

  Выпаривание используется в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Существует более 80 разновидностей выпарных аппаратов с паровым обогревом. В малотоннажных производствах обычно применяют вертикальные и горизонтальные цилиндрические выпарные аппараты с обогревом змеевиками или нагревательными рубашками; в крупнотоннажных производствах — аппараты с внутренними и выносными нагревательными камерами (рис. 1), плёночные аппараты, в которых струя пара увлекает вверх тонкую плёнку раствора, в результате чего создаются благоприятные условия для Выпаривание, и аппараты с принудительной циркуляцией (рис. 2). Последние применяют при необходимости предотвратить осаждение солей на поверхности нагрева, а также при упаривании вязких растворов.

Рис. 1. Выпарные аппараты: а — с центральной циркуляционной трубой; б — с выносной нагревательной камерой; 1 — корпус; 2 — нагревательные трубки; 3 — циркуляционная труба; 4 — сепаратор; 5 — отбойник.

Рис. 2. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией: 1 — корпус; 2 — циркуляционный насос; 3 — циркуляционная труба; 4 — сепаратор; 5 — отбойник.

  В однокорпусных аппаратах расход греющего пара составляет 1,2—1,25 кг на испарение 1 кг воды. Значительно экономнее многокорпусные выпарные установки, из которых наиболее распространены прямоточные (рис. 3); в них слабый раствор и греющий пар, движущиеся в одном направлении, последовательно поступают в выпарные аппараты. В последнем аппарате, присоединённом к барометрическому конденсатору и вакуум-насосу, создаётся разрежение, вследствие чего давление и температура кипения раствора постепенно понижаются от первого корпуса к последнему; благодаря этому осуществляется переток раствора и его испарение при обогреве вторичными парами. В противоточных установках раствор и греющий пар движутся навстречу друг другу, при параллельном питании слабый раствор подаётся одновременно во все корпуса.

Рис. 3. Схема прямоточной многокорпусной выпарной установки: 1 — подогреватель; 2 — выпарные аппараты; 3 — конденсатор; 4 — барометрическая труба.

  На практике число корпусов редко бывает больше пяти, так как дальше полезная разность температур становится очень малой. Расход греющего пара на испарение 1 кг выпариваемой воды составляет для трёхкорпусной установки 0,4 кг, а для пятикорпусной 0,25—0,28 кг. Многокорпусные выпарные установки широко применяются в многотоннажных производствах, потребляющих большое количество греющего пара (например, производство сахара).

 

  Лит.: Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 7 изд., М., 1961; Гельперин Н. И., Выпарные аппараты, М. — Л., 1947; Кичигин М. А., Костенко Г. Н., Теплообменные аппараты и выпарные установки, М. — Л., 1955; Колач Т. А., Радун Д. Выпаривание, Выпарные станции, М., 1963; Лунин О. Г., Теплообменные аппараты пищевой промышленности, М., 1967.

  Выпаривание Л. Пебалк.