Для некоторых производственных процессов удобнее использовать аппараты периодического действия с рубашечной поверхностью теплообмена. Технологический процесс в них может осуществляться под давлением (автоклавы), под разрежением (вакуум-аппараты) и при атмосферном давлении (открытые варочные котлы).
Автоклавы. В аппаратах такого типа между корпусом и окружающим его кожухом-рубашкой образуется герметически замкнутое пространство, в которое при нагреве сверху через один патрубок вводится греющий теплоноситель (например, водяной пар), а снизу через другой патрубок он отводится (при обогреве паром удаляется конденсат).
При охлаждении холодный теплоноситель (например, вода) подается снизу и отводится сверху. Мешалки в этих аппаратах устанавливают в том случае, если продукт неоднороден или требует быстрого прогрева.
Вакуум-аппараты. На рис. 1 показан вакуум-аппарат для уваривания начинки вместимостью 50 л с горизонтальной мешалкой. Основными частями аппарата являются внутренняя медная чаша 12, стальная паровая рубашка// и медный колпак 4. Греющий пар подается в рубашку сверху, а конденсат отводится снизу. На вводе греющего пара устанавливают манометр и предохранительный клапан. При пуске аппарат предварительно прогревается и для удаления из рубашки воздуха производится ее продувка через открытый воздушный кран 1.
Рис. 1. Вакуум-аппарат для уваривания начинки:
1 — воздушный кран для продувки парового пространства, 2 — электродвигатель привода мешалки, 3 — редуктор, 4 — колпак, 5 — термометр, 6 — вакуум-линия для отвода вторичного пара, 7 — вакуумметр, 8 — край для взятия проб, 9 — манометр, 10 — штуцер для подачи греющего пара, 11 — паровая рубашка 12 — внутренняя чаша, 13 — лопасть мешалки, 14 — патрубок для удаления продукта, 15 — затвор, 16 — штуцер для удаления конденсата, 17 — смотровое окно, 18 — кран для загрузки продукта
Рис. 2. Открытый варочный котел:
1—стойки; 2 — цилиндрическая обечайка; 3, 13— полые цапфы; 4 — манометр; 5 — предохранительный клапан; 6 — червячное колесо; 7—червяк; 8 — внутренняя медная чаша; 9 — стальная рубашка; 10— затвор для удаления продукта; 11 — вентиль для спуска конденсата; 12 — трубка для удаления конденсата
Открытый варочный котел. На рис. 2 изображен котел с опрокидывающейся чашей вместимостью 150 л. К рубашке 9 присоединены полые цапфы, на которых котел может быть повернут для выгрузки продукта. Поворот чаши осуществляется вручную маховиком, закрепленным на валу червяка 7, через червячное колесо 6. Разгрузка аппарата может быть осуществлена и без поворота котла — через патрубок с затвором 10.
Греющий пар подводится в рубашку через полую цапфу 3. Конденсат во время работы аппарата отводится из нижней полости рубашки через трубку 12 и другую цапфу 13.
Аппараты с паровой рубашкой. Примером может служить вакуум-аппарат ВНИИКОП-2, применяемый на консервных заводах для выпаривания томатопродуктов, а также используемый в качестве сборника-подогревателя и смесителя. Этот аппарат (рис. 3) имеет цилиндрический корпус 5 с выпуклыми эллиптическими днищем 9 и крышкой 3. Нижняя часть корпуса снабжена паровой рубашкой 8, охватывающей цилиндрическую часть днища корпуса. Внутри корпуса на вертикальном валу вращается якорная мешалка 7, которая приводится в движение электродвигателем 1 с редуктором. Загрузка продукта производится через один из патрубков 4, выгрузка — через патрубок 10. В аппарат может быть загружено 750—1000 л продукта.
Рис. 3. Вакуум-аппарат ВНИИКОП-2:
1 — электродвигатель мешалки, 2 — сепаратор вторичного пара, 3— крышка корпуса, 4 — патрубки для загрузки продукта, 5 — цилиндрический корпус аппарата, 6—патрубки для подвода греющего пара, 7—якорная мешалка, 6— паровая рубашка, 9 — днище корпуса, 10 — патрубок для выгрузки продукта
Паровая рубашка имеет площадь поверхности теплообмена 3,7 м2, аппарат обогревается паром давлением до 0,4 МПа. При выпаривании в корпусе аппарата создается разрежение 71—76 кПа. Вторичный пар, образующийся при выпаривании продукта, удаляется в конденсатор через сепаратор (ловушку) 2.
В рубашечных аппаратах не может быть получена высокая удельная поверхность нагрева, как в змеевиковых и кожухотрубчатых. При больших диаметрах кожухов паровых рубашек нельзя использовать для обогрева пар высокого давления, так как в этом случае стенки должны иметь весьма большую толщину. Обычно эти аппараты работают под давлением, не превышающим 0,5 МПа.
Аппараты с рубашками выполняются из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов. По условиям технологического процесса внутренние поверхности аппаратов покрывают эмалью или другими химически стойкими материалами. Кожух рубашки выполняют из чугунного литья или сварным из листовой стали.
