Устройство и принцип работы аквадистилляторов

Аквадистиллятор (дистиллятор) — это прибор, предназначенный для очищения воды.

Метод дистилляции или перегонки (на латинском distillatio означает «стекание каплями») считается самым эффективным и универсальным методом очистки воды.

Аквадистилляторы предназначены для производства дистиллированной воды, отвечающей всем требованиям, путем тепловой перегонки водопроводной воды.

Производимая дистиллированная вода может быть апирогенной, что необходимо контролировать периодически проводимыми анализами.

Аппараты используются в медицинских учреждениях, аптеках, лабораториях и для технических нужд.

Принцип действия аквадистиллятора основан на конденсации сепарированного пара. Основные части аппарата: испаритель с сепараторами, конденсатор, электронагреватели, уравнитель, датчик, основание и электрощит.

В испарителе вода нагревается электронагревателями до кипения. Образующийся пар поступает в конденсатор и конденсируясь, вытекает в виде дистиллята.

Получение высококачественной дистиллированной воды обеспечивается за счет сепарации пара, проходящего через сепараторы, расположенные в верхней части испарителя.

Для получения воды очищенной используют дистилляторы, которые отличаются друг от друга по способу нагрева, производительности и конструктивным особенностям.

Метод однократной дистилляции неэкономичен, так как при его использовании велики энергетические затраты на нагрев и испарение воды (около 3000 кДж на кг пара), а также затраты воды на конденсацию пара (около 8 л воды 1 кг пара). Использование однократной дистилляции целесообразно для малых потреблений воды — 10−20 л/ч.

Более эффективным и экономичным, по сравнению с обычной дистилляцией, являются высоко эффективные многоколоночные дистилляторы.

Основной принцип многоколоночного дистилляционного аппарата состоит в том, что требующаяся для переноса тепла разница температур (что соответствует разнице давлений) получается при нагреве первой колонны паром с высокой температурой. Пар, полученный в первой колонне, охлаждается в дистиллят, давая ему немного подогреть работающую при более низкой температуре и давлении вторую колонну. Пар второй колонны, в свою очередь, подогревает третью колонну, которая функционирует при атмосферном давлении. Таких колонн может быть несколько. Только в последней колонне полученный пар требует для охлаждения в дистиллят типичного охладителя с холодной водой. Таким образом, энергию используют на подогрев только первой колонны дистиллятора, а охлаждающую воду — только в последней колонне для охлаждения пара. Увеличивая число колонн, можно уменьшить расход как пара, так и воды, так как в каждой колонне уменьшается количество испаряемой воды и пара в охладителе. Другим экономичным методом дистилляции является метод термического сжатия. Компрессорный дистилляционный аппарат действует по принципу природных законов для газов: при повышении давления газа, т. е. при сокращении его объема, его температура поднимается. Когда вода в баке кипячения и сам аппарат сначала нагреваются до 100оС подводимой извне энергией, вода начинает при атмосферном давлении кипеть. В этот момент включается насос, в баке снижается давление и одновременно снижается температура газа, т. е. точка кипения воды на стороне всасывания снижается, но с другого конца пар уплотняется и температура и давление со стороны сжатия поднимаются. Полученный таким образом пар под давлением с более высокой температурой используется для подогрева бака кипячения с помощью спирали. Пар остывает и образовавшаяся из пара дистиллированная вода вытекает из аппарата. В аппарате нет обычного конденсатора и не требуется охлаждающей воды. Если дистиллированную воду используют холодной, оставшееся в дистилляторе тепло почти полностью переносится в питательную среду в теплообменник. При включенном термическом компрессоре и стабилизации работы дистилляционного аппарата дополнительной энергии не требуется. Недостатками этого метода являются высокий уровень шума, необходимость в постоянном техническом обслуживании и возможность попадания в чистую воду посторонних частиц. Поэтому данный метод практически не используется при получении воды для фармацевтических целей.