Горизонтально-трубный пленочный испаритель

 

Изобретение относится к пленочным испарителям и позволяет повысить эффективность работы путем уменьшения газодинамического сопротивления и уноса капельной жидкости, стабилизации пленки жидкости на трубах, равномерного распределения жидкости по трубному пучку, а также снизить металлоемкость аппарата. Испаритель содержит корпус, внутри которого размещен коридорный пучок горизонтальных теплообменных труб и распределитель жидкости с соплами, выполненными в виде усеченной пирамиды с прямоугольным основанием. Под нижними трубами по всей их длине установлены сборники упаренной жидкости с дренажными трубками для отвода жидкости. Ширина сборника не превышает диаметр теплообменной трубы, а верхние кромки сборника расположены на уровне нижней образующей трубы. Соседние трубы вертикального ряда соединены между собой продольной перемычкой, а нижние трубы снабжены ребрами, установленными вдоль их нижней образующей. Между вертикальными рядами труб расположены отбойники жидкости, ширина которых меньше шага между осями труб и больше расстояния между вертикальными рядами труб, при этом кромки отбойника расположены не ниже уровня верхней образующей труб. 3 з.п. ф-лы, 5 ил .

Изобретение относится к пленочным испарителям и может быть использовано в дистилляционных обессоливающих установках (ДОУ) в энергетической, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения повышение эффективности работы путем уменьшения газодинамического сопротивления и уноса капельной жидкости, стабилизация пленки жидкости на трубах, равномерное распределение жидкости по трубному пучку, а также снижение металлоемкости аппарата. На фиг. 1 изображен горизонтальнотрубный пленочный испаритель с цилиндрическим корпусом, поперечное сечение; на фиг. 2 то же, с прямоугольным корпусом без паросепарационного устройства; на фиг. 3 то же, продольное сечение; на фиг. 4 сопло распределителя жидкости; на фиг. 5 - размещение сопел распределителя. Корпус 1 горизонтально-трубного пленочного испарителя может быть цилиндрической или прямоугольной формы. В корпусе 1 под распределителем 2 жидкости размещен коридорный пучок горизонтальных теплообменных труб 3, закрепленных в вертикальных трубных досках. Вдоль труб установлены боковые вертикальные перегородки 4. Под нижним горизонтальным рядом труб 3 установлены по всей длине труб горизонтальные сборники 5 упаренной жидкости выполненные в виде продольных коробов с дренажными трубками 6 для отвода жидкости в нижнюю часть корпуса, при этом ширина а каждого короба не больше диаметра d теплообменной трубы, а верхние кромки стенок короба расположены на уровне нижней образующей трубы. Между смежными теплообменными трубами 3 в вертикальных рядах вдоль их образующих установлены перемычки 7, высота которых равна расстоянию b между трубами. Под нижними трубами по всей их длине вдоль нижней образующей установлены ребра 8, входящие в сборники 5. Перемычки 7 и ребра 8 могут иметь одинаковое исполнение. Над верхним горизонтальным рядом труб между вертикальными рядами по всей длине труб установлены отбойники 9 жидкости, выполненные, например, в виде уголков, размещенных вершиной вверх, причем ширина с отбойников меньше шага l между осями труб и больше расстояния f между вертикальными рядами труб. Кромки отбойника 9 расположены не ниже уровня верхней образующей труб. Отверстия 10 распределителя 2 жидкости снабжены соплами 11, выполненными в виде усеченой пирамиды с прямоугольным основанием. В корпусе 1 имеется патрубок 12 для подачи исходной воды. Внутри корпуса установлено паросепарационное устройство 13. В корпусе имеются также патрубки 14, 15, 16 для отвода вторичного пара, отвода упаренной жидкости и подачи греющего пара. Испаритель работает следующим образом. Исходная жидкость, например морская вода, поступает по патрубку 12 на распределитель 2 жидкости и через отверстия 10 и сопла 11 равномерно орошает верхний горизонтальный ряд теплообменных труб 3. Равномерное орошение трубного пучка осуществляется за счет вскипания перегретой на 3-5^oС (по сравнению с температурой кипения в межтрубном пространстве испарителя) жидкости в соплах 11. Благодаря наличию сопел 11, образующийся пар дробит жидкость на капли и равномерно распределяет их по сечению сопла. Угол раскрытия сопла определяется экспериментально в зависимости от температуры кипения в испарителе. Капли жидкости попадают на верхние теплообменные трубы 3 и стекают по ним в виде пленки на нижележащие. Часть капель жидкости попадает на отбойники 9 жидкости и по ним стекает на теплообменные трубы. Установка отбойников предотвращает проскок капель в промежутки между вертикальными рядами труб и обеспечивает лучшее улавливание жидкости сборниками 5. Установка отбойников 9 при их ширине с большей или равной шагу l между осями труб не обеспечит равномерного орошения поверхности труб. А при ширине с отбойника 9 меньше расстояния между вертикальными рядами труб жидкость будет стекать, минуя трубы. Установленные между трубами перемычки 7, как показал эксперимент, устраняют сброс и унос капель жидкости в промежутке между вертикальными рядами труб, при перетекании жидкости с трубы на трубу. Внутри труб 3 движется теплоноситель, например водяной пар, поступающий по патрубку 16. Образующийся за счет теплообмена между конденсирующимся внутри труб паром и стекающей по наружной поверхности труб пленкой жидкости вторичный пар спутно со стекающей жидкостью опускается вниз между вертикальными рядами теплообменных труб 3 и между дренажными трубками 6 под перегородками 4 через паросепарационное устройство 13 и патрубки 14 отводится из аппарата. Упаренная жидкость стекает с нижних рядов труб в сборники 5 и по дренажным трубкам 6 отводится в нижнюю часть корпуса 1 откуда через патрубок 15 отводится из аппарата. Экспериментально установлено, что при расположении верхних кромок стенок сборника 5 жидкости на уровне нижней образующей трубы и при ширине короба, не превышающей диаметра трубы 3, пленка жидкости беспрепятственно поступает в сборник 5 и не выбрасывается из него за счет турбулентного течения и динамического воздействия пара. Предлагаемый горизонтально-трубный пленочный испаритель обладает следующими технико-экономическими преимуществами. Отвод упаренной жидкости с теплообменных труб в нижнюю часть корпуса устраняет взаимодействие пара с жидкостью при пересечении вторичным паром струй упаренной жидкости, стекающих с нижних теплообменных труб. В результате уменьшается на 8-12% газодинамическое сопротивление и потери. полезной разности температур от 5 до 25% в отдельных аппаратах в зависимости от температуры кипения, что важно в установках с большим числом ступеней. В связи с этим можно принять более высокие скорости пара в нижней части аппарата и тем самым уменьшить габариты и металлоемкость испарителей. Уменьшается влажность пара перед сепарационным устройством, что позволяет увеличить допустимую скорость пара в аппарате и, следовательно, уменьшить его размеры, металлоемкость и стоимость. При больших скоростях пара увеличивается центробежный эффект, позволяющий улавливать более мелкие капли и улучшать качество дистиллята. При достаточно эффективном отводе упаренной жидкости в нижнюю часть корпуса можно достигнуть требуемого качества дистиллята вообще без сепарационных устройств. Дренажные трубки устанавливаются по длине сборников жидкости через 1-1,5 м и поэтому перекрывают площадь поперечного сечения для прохода пара всего на 3-4% что незначительно влияет на гидродинамическое сопротивление. Стабилизация пленки жидкости на теплообменных трубах за счет установки между смежными теплообменными трубами в вертикальных рядах перемычек, а также отбойников жидкости над промежутками между вертикальными рядами труб предотвращает сброс и унос капель жидкости, улучшает теплоотдачу и исключает образование на трубах недостаточно орошаемых участков, что может привести к образованию накипи. Устранение забивки отверстий распределительного устройства механическими примесями за счет снабжения отверстий соплами в виде усеченной пирамиды с прямоугольным основанием позволяет выполнить отверстия перед соплами диаметром 50 мм вместо обычных 4 5 мм. Это обусловлено тем, что сопло равномерно распределяет перегретую на три четыре градуса жидкость по площади, для орошения которой с помощью дырчатого листа требуется 100 отверстий диаметром 5 мм. Поэтому отверстие перед соплом можно выполнить диаметром в десять раз большим, т.е. 50 мм. Взаимное расположение сопел и угол распыла выбирается из условия примыкания площадей орошения теплообменных поверхностей смежных сопел.

Формула изобретения

1. Горизонтально-трубный пленочный испаритель, содержащий корпус, распределитель жидкости с отверстиями для орошения, расположенный под ним пучок горизонтальных теплообменных труб, расположенных в коридорном порядке и закрепленных и трубных досках, вертикальные боковые перегородки, паросепарационное устройство, патрубки ввода исходной жидкости, вывода упаренной жидкости и отвода вторичного пара, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем уменьшения газодинамического сопротивления и уноса капельной жидкости, снижения металлоемкости аппарата, он снабжен сборниками упаренной жидкости, установленными под нижними трубами по всей их длине и выполненными в виде продольных коробов с дренажными трубками для отвода жидкости, при этом ширина каждого короба не превышает диаметр теплообменной трубы, а верхние кромки стенок короба расположены на уровне нижней образующей трубы. 2. Испаритель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью стабилизации пленки жидкости на трубах, соседние трубы вертикального ряда по образующей соединены между собой посредством перемычек, а нижние трубы снабжены ребрами, установленными вдоль их нижней образующей. 3. Испаритель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен отбойниками жидкости, установленными между вертикальными рядами труб по всей их длине и выполненными, например, в виде уголков, размещенных вершиной вверх, при этом ширина отбойников меньше шага между осями труб и больше расстояния между вертикальными рядами труб, а кромки отбойника расположены не ниже уровня верхней образующей труб. 4. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что, с целью равномерного распределения жидкости по трубному пучку, распределитель жидкости снабжен диффузорными соплами, выполненными в виде усеченной прямоугольной пирамиды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5