Выпарной аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов упаривания, может быть использовано в химической и смежных с ней отраслях промышленности для осуществления упаривания с подводом тепла через теплообменные поверхности и позволяет интенсифицировать процесс упаривания путем повышения удельного теплосъема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора и устранения зарастаний теплообменной поверхности. Выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с установленными в нем трубными решетками, теплообменные трубы 6, горизонтальную стержневую раму 10, размещенную над верхней трубной решеткой, штоки 12, закрепленные на раме и расположенные соосно и внутри труб, цилиндрические поршни 13, штуцера для подвода-отвода материальных потоков и теплоносителя. На штоках последовательно размещены поршни и перфорированные в центральной части скребки 14, причем поршни расположены с зазором по отношению к внутренним стенкам трубы, а скребки контактируют со стенками, рама 10 размещена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В01 01 30

Ь : 11

$g>@(в)

Б(4ЬЛ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4420850/23-26 (22) 05.05.88 (46) 07.04.90. Бюл. № 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) В. А. Успенский, И. С. Глух, В. В. Солодовников, А. В. Зехов и К. Ю. Ткач (53) 66.048 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 169059, кл. В 01 D 1/30, 1963.

Патент Франции № 2227509, кл. В 01 D 1/00, 1974. (54) ВЫПАРНОЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов упаривания, может быть использовано в химической и смежных с ней отраслях промышленности для осуществления упаривания с подводом тепла через теплообменные поверхности и позволяет интенсифицировать процесс упаривания

2 путем повышения удельного теплосьема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора и устранения зарастаний теплообменной поверхности. Выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с установленными в нем трубными решетками, теплообменные трубы 6, горизонтальную стержневую раму 10, размещенную над верхней трубной решеткой, штоки 12, закрепленные на раме и расположенные соосно и внутри труб, цилиндрические поршни 13, штуцера для подвода — отвода материальных потоков и теплоносителя. На штоках последовательно размещены поршни и перфорированные в центральной части скребки 14, причем поршни расположены с зазором по отношению к внутренним стенкам трубы, а скребки контактируют со стенками, рама 10 размещена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса.

3 ил.

1554920

3

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов упаривания и. может быть использовано в химической и смежных с ней отраслях промышленности для осуществления выпаривания с подводом тепла через теплообменные поверхности.

Целью изобретения является интенсификация процесса упаривания путем повышения удельного теплосъема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора, устранения от- 10 ложений на теплообменной поверхности.

На фиг. 1 представлен выпарной аппарат, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Выпарной аппарат содержит корпус 1 со штуцерами подвода раствора 2 и теплоносителя 3 и греющей камерой 4, штуцер 5 для ввода теплоносителя. В греющей камере 4 на трубных решетках размещены теплообменные трубы 6. В верхней части аппарата расположена сборная камера 7 со штуцерами для отвода сокового пара 8 и выпаренного раствора 9. Горизонтальная стержневая рама 10 прикреплена к штанге 11 и к штокам 12, на которых жестко закреплены чередующиеся друг с другом цилиндрические поршни 13 и перфорированные в центральной части скребки 14. Последние состоят из пружинистых колец 15, крепежных втулок 16 и стоек 17.

Скребки 14 контактируют с внутренней поверхностью труб 6, а поршни размещены в трубах с зазором. Рама 10 установлена с возможностью возвратно- поступательного перемещения вдоль оси корпуса.

Выпарной аппарат работает следующим образом.

В корпус 1 аппарата через штуцер 2 подается свежий раствор для упаривания. Одновременно через штуцер 3 поступает в аппарат (в греющую камеру 4) теплоноситель, выходягций из греющей камеры через штуцер 5.

Упариваемая жидкость по теплообменным трубам 6 поднимается и, соприкасаясь с греющими поверхностями труб у стенок, начинает кипеть. Пузырьки пара поднимаются в сборную камеру 7 и выходят через штуцер 8 из аппарата. Туда же поднимается и упаренная масса жидкости, которая покидает аппарат через штуцер 9. В это же время начинает совершать возвратно-поступательное движение стержневая рама 10 под действием привода со штангой 11, соединенного со стержневой рамой 10 (тип привода может быть любой) . В результате внутри теплопередающих труб начинают совершать возвратно-поступательное движение штоки 12, а вместе с ними и закрепленные на штоках цилиндрические сплошные поршни 13 и скребки 14.

Крепежная втулка 16 надевается на шток 12 при сборке и закрепляется неподвижно. При движении цилиндрического поршня, например, вниз раствор из нижней полости, расположенной под поршнем, через кольцевую щель, образованную поршнем и теплообменной трубой, с большой скоростью перетекает в пространство над поршнем.

Выйдя из щели, кольцевая турбулентная струя продолжает свое движение вдоль стенки трубы, интенсивно ее омывая и сохраняя достигнутый в щели теплосъем. Из этой же полости жидкость, ранее находившаяся там, перетекает в следуюшую по высоте полость, поэтому в объеме между двумя соседними поршнями количество жидкости сохраняется, но скорость движения различных слоев в объеме разная. Это приводит к появлению вихревых потоков, способствующих интенсивному переносу тепла от стенки к периферийным слоям и притоку к стенке свежего, еще не перегретого, раствора.

Описанная картина теплопереноса повторяется по всей длине теплопередающей трубы и в результате достигается интенсивный теплосъем с греющей поверхности. Данная конструкция выпарного аппарата особенно эффективна в тех случаях, когда лимитирующей стадией теплообмена является теплоотдача от внутренней стенки трубы к теплопотребителю. Дело в том, что снаружи трубы могут быть оребрены, скорость теплоносителя может быть увеличена и наружная поверхность всегда чистая, т. е. тепла снаружи можно передать столько, сколько его сумеет взять потребитель, находящийся внутри трубы. Таким образом, необходима конструкция аппарата, обеспечивающая интенсификацию теплоотдачи.

При движении штока вверх, т. е. в обратную сторону, картина течения повторяется, только перетекание происходит в обратном направлении из верхних полостей, по отношению к поршню, в нижние. Образующиеся пузырьки пара все время стремятся вверх и при обратном перетекании еше интенсивнее турбулизируют жидкость.

Расходная скорость во все время рассматриваемого процесса естественно сохраняется.

Так как скребки 14 жестко закреплены на штоках 12, то при их возвратно-поступательном движении они непрерывно очишают поверхность теплопередающих труб 6 от отложений, тем самым интенсифицируя процесс теплообмена, а следовательно, и весь процесс выпарки.

Работоспособность и эффективность предлагаемого выпарного аппарата проверяется в сравнении с работой известной конструкции на примере упарки воды. Модельная установка состоит из одной трубы (материал— алюминий) с рубашкой обогрева. В рубашку подается пар с температурой 125 С. На штоке внутри трубы последовательно размещены выполненные сплошными поршни диаметром 16 мм и высотой 20 мм и перфори1554920

Формула изобретения б-6

Составитель А. Никитин

Редактор И. Горная . Техред И. Верес Корректор С. Шевкун

Заказ 516 Тираж 558 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 рованные в центральной части скребки, контактирующие со стенками трубы. Количество поршней 4, скребков 3. Длина трубы составляет 180 мм. Скорость подачи воды 0,5 м/с, частота колебаний штока 10 Гц.

При одной и той же степени нагрева (с 18 до 90 С) за одно и то же количество времени в предлагаемой конструкции нагревают воды (по массе) в 1,9 раза больше.

Выпарной аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с установленными в нем трубными решетками, теплообменные трубы, горизонтальную стержневую раму, размещенную над верхней трубной решеткой с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль оси корпуса, штоки, закрепленные на раме и расположенные концентрично в трубах, цилиндрические поршни, размещенные на штоках, и

5 штуцеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса упаривания путем повышения удельного теплосьема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора и устранения отложений на теплопередающей поверхности, аппарат снабжен перфорированными в центральной части скребками, размещенными на штоках и контактиру1ощими с внутренней поверхностью труб, при этом скребки и поршни размещены на штоках по15 следовательно с чередованием, а поршни расположены с зазором к внутренней поверхности труб.