Выпарной электродный аппарат

 

1. ВЫПАРНОЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ АППАРАТ , содержащий греющую камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его надежной работу и снижения энергозатрат за счет предотвращения образования кристаллов в низшей части аппарата, растворная камера снаб-. жена распределителем раствора, выполненныг/1 в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной труб,. 2. Аппарат по п. 1, о т л и i чающийся тем, что цирку- . ляционная труба снабжена соплом (Л Лаваля, установленным на ее нижнем конце.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Ц В 01 0 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3298808/23-26 (22) 11.06.81 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) В.Н.Косинцев, А.Г.Пьянков, В.П.Пищулин и В.Р.Риффель (71) Томский ордена Октябрьской Революции и,ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 66.048.541 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 445441, кл. В 01 0 1/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 613759, кл. В 01 0 1/10, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 621356, кл. В 01 D 1/00, 1974. (54)(57) 1. ВЫПАРНОЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ АПtIApAT, содержащий греющую камеру а электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками от„„SU„„,1 063427 А вода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу иэ диэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его надежной работы и снижения энергозатрат за счет предотвращения образования кристаллов в ни..-;ней части аппарата, растворная камера снаб-. жена распределителем раствора, выполненным в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной трубы.

2. Аппарат по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что циркуляционная труба снабжена соплом

Лаваля, установленным на ее нижнем конце.

3063427

Изобретение относится к аппара-. там, предназначенным для концентрирования растворов, содержащих твердую фазу и способных к кристаллизации .

Известен выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус и разР мещенные в нем плоскопараллельные электроды, трубу, размещенную по оси прямоугольного сечения, и электроды, установленные в трубе на ее g нижнем конце. B аппарате исходный раствор подается в верхнюю часть межтрубного пространства (1 j.

Однако в аппарате при выпаривании кристаллизующихся растворов If растворов, содержащих твердую фазу, происходит забивка нижней части аппарата, его днища твердофазными продуктами, что увеличивает гидравлическое сопротивление контура циркуляции, приводит к излишним энергетическим затратам, неустойчивой работе аппарата и остановке

его.

Известен также выпарной аппарат электродного типа, содержащий греющую камеру, выполненную в виде установленных по оси в чередуюцемся порядке трубчатых электродов и межэлектродных изоляторов равного диаметра С23. 30

В этогл аппарате для нормальной и эффективной работы необходим замкнутый циркуляционный контур либо с выносной циркуляционной трубой, либо с выносной греющей камерой.

Наличие выносного циркуляциснного к нтура требует дополнительных энергетических и материальных затрат, так как увеличивается путь движения циркулирующей жидкости, 4О что приводит к повышенному расходу материалов и излишним затратам энергии на преодоление потерь на трение и местные сопротивления в контуре циркуляции. Наличие выносной циркуляционной трубы (или греюцей камеры ) увеличивает тепловые потери в окружающую среду, что связано с повышением энергетических затрат на производство единицы продукции. Нижняя часть циркуляционного контура, как и в предыдуцем случае, также забивается твердофаэными продуктами.

Известен выпарной аппарат электродного типа, содержащий греюцую . камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установ- 60 ленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора (3 1.

Недостаток известного аппарата состоит в том, что при подаче холод- 65 ного раствора снизу аппарата в его нижнюю растворную камеру происходит систематическое образование, кристаллов, которые прижимаются движущимся сверху раствором по центральной циркуляционной трубе, нарушая устойчивый, бесперебойный режим работы греющей камеры электродного типа и всего аппарата в целом.

Цель изобретения — обеспечение надежной работы аппарата и снижение энергетических затрат за счет предотвращения образования кристаллов в нижней части аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в выпарном электродном аппарате, содержащем греющую камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установленную по оси грвющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора, растворная камера снабжена распределителем раст вора, выполненным в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной трубы.

При этом циркуляционная труба снабжена соплом Лаваля, установленным на ее нижнем конце.

Наличие в нижней растворной камере для ввода исходного раствора перфорированного полого конического распределителя и сопла Лаваля в циркуляционной трубе полностью предотвращает выпадение кристаллов за счет. быстрого выравнивания темпера-. тур исходной холодной смеси, подаваемой на подпитку снизу в аппарат через конический распределитель, и упаренного раствора, движущегося по центральной циркуляционной трубе.

Температура раствора в нижней части аппарата выравнивается вследствие турбулизации потока исходного раствора, поступающего через патрубок подпитки и перфорированный конический распределитель, и потоком упаренного раствора, проходящего через сопло.

Твердая фаза в виде продуктов коррозии продуктов реакций раствора с материалом аппарата, попадающая через центральную циркуляционную трубу в нижнюю часть аппарата, «".взмучивается" и выносится из ниж.ней части турбулизированным потоком упаренного раствора, выходящего из сопла и попадаюцего на перфорированный конический распредЕлитель, обеспечивая снижение энергетических затрат и исключая полностью забивку аппарата в его нижней части.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид.

1063427

Аппарат электродного типа содержит греющую камеру 1, выполненную в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатых электродов 2 и изоляторов 3, се- . ,паратор 4 и центральную циркуляционную трубу 5 с соплом Лаваля 6, состоящим из диффузора 7 и конфузора

8. Нижняя растворная камера 9 для ввода исходного раствора снабжена распределителем 10 исходного раствора в виде перфорированного конуса и патрубком 11 подачи исходного. раствора. Аппарат снабжен соответственно патрубками 12 и 13 для вывода упаренного раствора и содержащейся в нем твердой фазы и отвода вторичного пара. Сепаратор содержит брызгоотделитель 14. Патрубок 11 может служить для слива раствора из аппарата в случае его остановки для смотра или ремон-. та.

Потребляемая мощность

Вт

Плотность тока на электродах

A/Гла

Скорость раствора, м/с

Аппарат

Ток, A

Примечание

0,088

0,71

440

Забивка нижней части твердой фазой и кристаллами

Твердая фаза и кристаллы отсутствуют

154

0,25

0,153

П. р и м е ч а н и е..Концентрация выпариваемого никеля 43%, температура кипения раствора 1 03 С, температура исходного раствора 25 С, объемный расход раствора 0,0156 м 3/с, начальная концентрация сернокислого никеля 20 мас.Ъ.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор поступает через патрубок 11 в нижнюю растворную камеру 9, снабженную перФорированным коническим распре.— делителем 10, установленным навстречу движущемуся раствору, подхватывается циркулирующим раствором, ускоренно вытекающим из сопла 6 по поверхности перфорированного конического распределителя

11, и попадает в пространство между электродами 2 греющей камеры и трубы 5, поступая в сепаратор 4. ,В греющей камере за счет проходяще го по раствору переменного тока выделяется необходимое тепло для выпаривания и раствор концентрируется. Упаренный раствор удаляется через патрубок 12. Циркуляция раствора в аппарате достигается за счет разности плотностей в циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в межтрубном пространстве.

Из сепаратора 4 раствор поступает в центральную циркуляционную трубу 5, а затем через диффузор 7, в котором поток ускоряется, проходит через нормальное сопло-конфузор

5 8 навстречу перфорированному коническому распределителю 10. Образующийся вторичный пар удаляется через сепаратор 4, брызгоотделитель 14 и патрубок 13.

10 Величина скорости раствора, выходящего из сопла, зависит от соотношения диаметров входного се- чения длинного диффузора, диаметра циркуляционной трубы и диаметра 5 короткого конфузора сопла, угла раскрытия струи и соотношения высот длинного диффузора и короткого конфузора сопла.

В опытах угол раскрытия верхнего диффузора изменяется в пределах 14-21 причем для Д ) 50 мм, d 7 20 мм. Общая высота короткого конфузора меньше или равняется d

Высота длинного диффузора больше или равняется D . Для исключения отрыва струи от выходного закругления конфузора-сопла в широком диапазоне нагрузок по жидкой фазе нижнюю часть конфузора выполняют с профилем нормального сопла, когда выходная сходящаяся часть образована дугами окружностей двух радиусов г = d/5 и r2 = d/3, а также цилиндрическая часть диаметром

3 и длиной 0,3 д . Сопло располагают от перфорированного конуса на расстоянии 0,3-0,53 .

Результаты работы аппаратов электродного типа с нижней растворной ка-мерой для ввода исходного раствора, 40 снабженной перфорированны л коническим распределителем, и центральной циркуляционной трубой, нижний конец которой оканчивается соплом (2), и выпарного аппарата электродного

45 типа с центральной циркуляционной трубой без сопел и нижней растворной камеры (1 l представлены в таблице.

1063427

В качестве выпариваемого раствора использовали раствор сернокислого никеля.

Из. результатов таблицы видно, что в аппарате электродного типа с нижней растворной камерой, снабженной перфорированным коническим распределителем для ввода исходного раствора и центральной циркуляционной трубой, нижний конец которой оканчивается соплом, твердой фазы в нижней части !О аппарата не наблюдалось, скорость раствора была выше в 1,74 раза, а общая потребляемая мощность снизилась в 2,85 раза по сравнению с àïïàратом, в котором отсутствовала ниж- 15 няя растворительная камера и сопло на конце центральной циркуляционной трубы. С гидродинамической точки зрения в предлагаемом аппарате пульсации раствора отсутствовали, работа была стабильной, устойчивой и бесперебойной.

Таким образом, в предлагаемом аппарате исключается забивка ниж-, ней части аппарата продуктами твердой фазы, что обеспечивает устойчивую, бесперебойную и надежную работу аппарата, снижаются общие энергетические затраты за счет исключения местных сопротивлений, обуславливаемых образованием твердой фазы.

ВНИИПИ Заказ 10399/7

Тираж б 88 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул,Проектная,4