Indunstning

Question 1

Hur definieras indunstning?

Answer 1

Innebär uppkondensering av en lösning genom bortkokning av lösningsmedlet,

Question 2

Vad används indunstning industriellt?

Answer 2

1. cellulosa industrin
2. livsmedelsindustrin (socker, mjölk)
3. kemikalieindustrin (NaOH, CaCl2/vägsalt)
4. Läkmedelsindustrin (insulin, enzym)
5. Avsaltning av havsvatten

Question 3

Nämn tre olika lösningar för vilka man brukar använda indunstning.

Answer 3

• Värmekänsliga (enzym, socker)
• Kristallutfällningar (värmeöverföringsprocesser, inklusterbildning)
• Kokpunktförhöjning

Question 4

Vad är den drivande kraften i indunstning?

Answer 4

Tryckskillnad (där ångans tillstånd styrs av trycket)

Question 5

Vilken typ av ånga används ofta?

Answer 5

Mättadånga ty detta ger bättre värmeöverfröring då vi utnyttjar det inneboende ångbildnigsvärmet som värmer

Question 6

Vad händer om man skulle använda överhättad ånga i en indunstare?

Answer 6

Då skulle indunsarens yta kyla ångan istället för att indunsta.

Question 7

Vilka antagnaden brukar göras vid indusntingsberäkningar?

Answer 7

Antag inga värmeförluster.

Question 8

Hur sker vanligtvis kokning i ett värmeväxlarrör?

Answer 8

4. Tunn vätskefilm
5. Pluggflöde av ånga med en tunn vätskefilm
6. Ångblåsor som slås samman till ångbubblor
7. Enfasströmning: värmer tillflödet till kokpunkten (ånga bildas)

Question 9

Varför är värmeöverföringen komplicerad vid indunstning?

Answer 9

1. Strömningsprofilen är komplicerad
2. Vi har ej ångbildning över hela tuben
3. Inkluster bildning ger en försämrad överföring.
   Q=UAdeltaT där u är den skenbart värmegenomgångstal giltigt över hela indunstarytan/värmeväxlarytan

Question 10

Nämn fyra typer av indunstningsapparatur.

Answer 10

1. Korttubsindunstare:
   - Självcirkulation och horisontella tuber
   - Självcirkulation med vertikala tuber
2. Långtubsindunstare:
   - Vertikal stigfilmsindunstare
3. Tvångscirkulationsindunstare:
   - Horisontella tuber
   - Vertikal tuber
4. Fallfilmsindunstare

Question 11

Nämn 4 fördelar och 4 nackdelat med en korttubsindunstare - vertikala tuber.
När är denna industare att föredra (5)?
Rita gärna!

Answer 11

Fördelar
• Låg kostnad
• Relativt lätt att rengöra från inkruster
• Liten takhöjd krävs
• Höga värmegenomgångstal vid höga temperaturdifferenser

Nackdelar
• Stor golvyta fordras
• Relativt stor holdup
• Dåligt värmegenomgångstal vid låga temp.diff. och låg temp
• Dåligt värmegenomgångstal vid viskösa lösningar

Bra vid
• Rena lösningar
• Kristallina produkter om omrörare utnyttjas
• Relativt icke korrossiva lösningar pga att utrustningen är relativt stor
• Lindrigt inkrusterande lösningar
• Höga värmegenomgångstal vid höga tempdiff

Question 12

Nämn 4 fördelar och 4 nackdelat med en korttubsindunstare - horisontella tuber.
När är denna industare att föredra (3)?
Rita gärna!

Answer 12

Fördelar
• Liten takhöjd krävs
• Relativt låg kostnad vid låga koncentrationer/raka tuber
• Relativt stor volym för ångavskiljning
• Bra värmegenomgångstal

Nackdelar
• Olämpligt för lösningar som ger inkruster
• Hög kostnad vid böjda tuber

Bra vid
• Låg takhöjd fordras
• Låg kapacitet
• Icke skalbildande/inkrusterande lösningar

Question 13

Nämn 3 fördelar och 3 nackdelat med en tvångscirkulationsindunstare.
När är denna industare att föredra (3)?
Vilka svårigheter (4) finns med den här typen av indunstare?
Rita gärna!

Answer 13

Funktion:
Recirkulerar en andel av L-strömmen i syfte att uppkoncentrera

Fördelar
• Högt värmegenomgångstal
• Positiv cirkulation
• Mindre risk för fouling/scaling

Nackdelar
• Hög kostnad
• Pumpeffekt krävs
• Relativt stor hold up

Bra vid
• Kristalliserande produkter
• Korrosiva lösningar
• Viskösa lösningar

Svårigheter
• Risk för pluggning av tuberna vid saltutfällningar
• Dålig cirkulation vid höga tryckfall
• Utsaltning pga. kokning i tuberna
• Erosions/korrosion

Question 14

Nämn två vertikala långtubsindunstare.

Answer 14

Stigfilmindunstare
+ bra värmegenomgångstal vid rimliga temp diff
- sämre vgt vid låga T diff

Fallfilmindunstare
+ bra vgt vid alla temp diff
- recirkulation fordras normalt

Allmänt:
\+Stor värmeöverföringsyta per enhet (ty stor)
\+ låg kostnad
\+ liten golvyta
\+ liten holdup
- olämplig vid viskösa lösningar
- risk för fouling/scaling

Question 15

Vilka fördelar (6) och nackdelar (4) finns det med vertikala långtubsindusntare?

Answer 15

Fördelar
• Låg kostnad
• Stor värmeöverföringsyta per enhet
• Liten hold up
• Liten erforderlig golvyta
• Bra värmegenomgångstal vid rimliga tempdiff/Stigfilm
• Bra värmegenomgångstal vid alla tempdiff/Fallfilm

Nackdelar
• Stor höjd på utrustningen
• Olämplig vid risk för fouling/saling
• Dåligt värmegenomgångstal vid låga tempdiff/Stigfilm
• Recirkulation fordras normalt/Fallfilm

Question 16

Nämn 7 faktorer som påverkar valet av indunstartyp.

Answer 16

• Erforderlig kapacitet/tillflödesstorlek
• Viskositet
• Typ av produkt: slurry, fast, koncentrerad lösning
• Temperaturkänslighet
• Risk för fouling
• Risk för skumning
• Direkt uppvärmning möjlig

Question 17

Vad styr tillståndet på de utgående produktströmarna vid industning?

Answer 17

P och T

Question 18

Vad är viskositet?

Answer 18

Viskositet är en fysikalisk egenskap hos vätskor och gaser som betecknar deras “tjockhet” eller interna motstånd mot flöden, och kan ses som ett mått på friktion i vätskor. “Tunna” vätskor som metanol har låg viskositet, medan “tjockare” som olja har hög viskositet.

Question 19

Vad är värmegenomgångstalet ett mått på?

Answer 19

U värdet är ett mått på hur mycket energi (värme) som passerar genom ett material.

Question 20

Beskriv fenomentet kokpunktshöjning

Answer 20

En vätska, exempelvis vatten, får en högre kokpunkt när ett annat ämne löses i vätskan. Av denna anledning har vatten med löst salt, exempelvis havsvatten, en högre kokpunkt än rent vatten.

Question 21

Beskriv funtkionen hos en stigfilmsindunstare

Answer 21

4. Tunn vätskefilm (en ånga ut)
5. Plugflöde av ånga med en tunn vätskefilm
6. Ångblåsor som slås samman till ångbubblor
7. enfasströmning; värmer tillflödet till kokpunkten (ånga bildas)

Bra om;

1. värmekänsliga ämnen (mjölk, juice)
2. kristallutfällning (vägsalt, läkemedel)
3. kokpunktförhöjning

Question 22

Skillnaden mellan destillation och indunsntning?

Answer 22

Indunsning:
förångat lösningsmedel
lösning (H20) + salt (elektrolyt med låg flyktighet)
(strävar efter bubbelkokning)

Destillation:
ång. bland
vätskebland
(förångning)

Båda använder värme

Question 23

Varför lämpar sig medströmsindunstning vid hög temp hos tillflödet?

Answer 23

Tillflödet F används då i indunstare 1 ty då kommer lägre energimängd behöva används.
Avdunstningsfaktorn AD=V/S är större än 1.

Medströmslutföring är att föredra om feeden har en hög koncentration, vilket innebar att man behöver tillföra den dit trycket (Ps) är som högst. Det är en nackdel med medströmslutföring om feeden är långt under kokpunkten.

Question 24

När lämpar sig motströmsindunstning?

Answer 24

Används då tillflödet F har låg temperatur ty indunstare 3 har lägst temperatur är detta fördelaktigt.
P1 > P2 > P3 -> den uppkoncentrerade vätskan behöver pumpar runt.

Om feeden är långt under kokpunkten. Då lämpar det sig att använda motströmslutföring deftersom den varmare vätskan, som blivit recirkulerad, bidrar till att värma upp feeden, vilket betyder att mindre värme(Q) behöver tillsattas till indunstaren.

Question 25

Hur går man tillväga om överhettad ånga ska utnyttjas?

Hur kan detta utformas?

Answer 25

Överhettade ånga skall uynyttjas för uppvärmning i ett senare steg. -> fördel att mätta ångan -> underlätta värmeöverföring

Ökad yta på droppavskiljaren

Question 26

När är en fallfilmsindusntare/falling film evaporator användbar?

Answer 26

where the temp driving force between the heating medium and the liquid is small.
http://lcicorp.com/assets/documents/CE_Evap_Selection.pdf

Question 27

Vad är fysikalsikt (ej apparatmässigt) skillnaden mellan indunstning och destillation?

Answer 27

Indunstning:
uppkondencering av lösning genom bortkokning av lösningsmedlet
värme -> (lösning + salt(electrolyt med låg flyktighet) -> förångat lösningsmedel)

Destillation: skillnaden i ångtryck
värme -> (vätskeblandning -> ångblandning)