Выпарной аппарат

 

Изобретение относится к выпарным аппаратам, в которых теплообмен происходит при непосредственном контакте жидкости с газообразным теплоносителем, предназначенным для выпаривания растворов щелочей, кислот, минеральных солей, пищевых и других продуктов в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение качества продукта и эффективности путем использования низконапорных горелок и вторичных сбросных газов теплоносителей, снижение гидравлического сопротивления и габаритов аппарата, увеличение поверхности контакта фаз. Аппарат содержит переливные трубки 7 с внутренними вставками 8, выполненными из последовательно установленных одна в другую решетчатых воронок. Исходный раствор поступает через переливные трубки и стекает тонкими струйками по продольным ребрам решетчатых воронок. Газовый теплоноситель от горелки 14 контактирует в объеме переливных трубок со стекающей пленкой выпариваемой жидкости. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 01 D I /14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ дол дух

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4449035/3!-26 (22) 27.06.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А. Н. Алабовский и А. И. Сардак (53) 66.048.541 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1088735, кл. В 01 D !/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1296194, кл. В 01 D 1/14, 1987. (54) ВЫПАРНОЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к выпарным аппаратам, в которых теплообмен происходит при непосредственном контакте жидкости с газообразным теплоносителем, предназначенным для выпаривания растворов щело„„SU„„1599032 А 1 чей, кислот, минеральных солей, пищевых и других продуктов в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение качества продукта и эффективности путем использования низконапорных горелок и вторичных сбросных газов теплоносителей, снижение гидравлического сопротивления и габаритов аппарата, увеличение поверхности контакта фаз. Аппарат содержит переливные трубки 7 с внутренними вставками 8, выполненными из последовательно установленных одна в другую решетчатых воронок. Исходный раствор поступает через переливные трубки и стекает тонкими струйками по продольным ребрам решетчатых воронок. Газовый теплоноситель от горелки 14 контактирует в обьеме перелнвных трубок со стекающей пленкой выпариваемой жидкости. 3 ил.

1599032

Изобретение относится к выпарным аппаратам, используемым в энергетике, в химической, пищевой и других отраслях промышленности для упаривания соле- и кислотосодержащих растворов путем непосредственного контакта с газообразным теплоносителем.

Цель изобретения — повышение качества продукта и эффективности путем использования низконапорных горелок и вторичных сбросных теплоносителей, снижение гидравлического сопротивления и габаритов аппа рата, увеличение поверхности контакта фаз.

На ф иг. 1 и редста влено п редла гае мое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 вставка переливной трубы; на фиг. 3 — то же, поперечный разрез.

Выпарной аппарат состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, внутренний объем которого трубными решетками 2 и 3 разделен на зону 4 подачи, 5 упаривания исходного продукта и зону 6 утилизации тепла готового продукта. В зоне 5 упаривания между трубными решетками 2 и 3 установлены переливные трубки 7, содержащие внутреннюю вставку 8, состоящую из нескольких последовательно расположенных друг в друге решетчатых воронок 9, выполненных с продольными ребрами 10 (фиг. 2).

Продольные ребра своими верхними концами 11 расположены на поверхности переливной трубки 7, а нижние концы 12 свободны, удалены от поверхности и равномерности расположены по сечению переливной трубки 7. В нижней части зоны 5 упарива ния под трубной решеткой 3 расположен патрубок 13 для установки горелки 14 или подачи продуктов сгорания от внешних источников. С целью утилизации тепла уходящих газов и готового продукта в верхней и нижней части корпуса аппарата смонтированы теплообменники 15 и 16, выполненные по принципу труба в трубе. Патрубки 17 и 18 предназначены для подачи и удаления исходного раствора из теплообменника 15.

Трубопровод 19 служит для подвода подогретого раствора на решетку 2 зоны 4 подачи. Патрубки 20 — 22 служат соответственно для отвода пара из аппарата, газа из теплообменника 16, конденсата — через гидрозатвор 23.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается через патрубок 17 в теплообменник 5, расположенный в нижней части аппарата. Затем раствор через патрубок 18 подводится в его верхнюю часть, где проходит второй теплообменник 16, и через трубопровод 19 поступает в зону 4 подачи на трубную решетку 2 аппарата. В зоне подачи уровень раствора поддерживается постоянным и устанавливается превышением верхней части пере5

ЗО

55 ливных трубок 7 относительно решетки 2.

Заполнив объем до заданного уровня, исходный раствор стекает по переливным трубкам 7.

Достигнув продольных ребер вставки 8, раствор смачивает их поверхность по всему периметру, образуя при этом тонкую, стекающую в виде ручейков пленку. Газовый теплоноситель, поступающий от горелки 14 или от других внешних источников, подается в нижнюю часть переливных трубок. В объеме переливных трубок газовый поток контактирует со стекающей вниз пленкой раствора.

В результате их непосредственного контакта происходит теплообмен и упаривание раствора. Небольшая толщина стекающей пленки, ее равномерное распределение по сечению аппарата и переливной трубы, а также организация противотока при контактном теплообмене позволяет более полно использовать тепло проходящих газов и интенсифицировать теплообмен между фазами при небольшом гидравлическом сопротивлении, создаваемом стекающей жидкостью.

Образующийся.в объеме переливных трубок парогазовый поток при своем дальнейшем движении контактирует с исходным раствором, где происходит сепарация и утилизация тепла парогазового потока. Из объема переливных трубок парогазовая смесь поступает в верхнюю часть зоны подачи и через патрубок 20 удаляется из аппарата, а затем поступает в теплообменник 16, где отдает свое тепло исходной жидкости. При этом сконденсировавшаяся жидкость удаляется через патрубок 22 и гидрозатвор 23, а газы — через патрубок 21. Упаренный в переливных трубках раствор ручейками стекает в низ аппарата, где в теплообменнике 15 отдает тепло исходной жидкости. Ручейковое стекание готового продукта исключает его барботаж подающимся газовым потоком. Упаренный и охлажденный раствор удаляется из аппарата. В объеме переливных трубок происходит также сепарация частиц, которые не накапливаются на сепарационной поверхности (пленке), а уносятся стекающим вниз исходным раствором. В случае налипания раствора на ребрах вставки его удаление не представляет трудности, оно происходит путем кратковременного перегрева поверхности или механического воздействия на свободные концы вставки, которые легко вибрируют. Однако эффективность теплообмена при зарастании вставки раствором не снижается, так как по-прежнему контактируют жидкость и газ. В случае необходимости вставка может быть легко заменена. Учитывая, что переливные трубки и вставка не являются теплообменными, они могут выполняться неметаллическими, например керамическими.

Проходное сечение для движения газа, толщина стекающей пленки, количество и

1599032 высота ребер вставки и, как следствие, гидравлическое сопротивление процесса регулируются диаметром и количеством установленных в объеме аппарата переливных трубок. Увеличение их диаметра от входа газового потока позволяет регулировать гидравлическое сопротивление по сечению аппарата в целом. Размеры, количество переливных трубок и шаг между ребрами их вставки определяется теплофизическими свойствами, концентрацией исходного раствора и интенсивностью теплообмена. Это позволяет создавать стекающую пленку не только на поверхности ребер, которые могут быть любой формы, но и между ними за счет действия поверхностных сил стекающей жидкости. Образующаяся в объеме переливных трубок пленка предопределяет работу вставки как сепарирующего устройства, особенно ее верхней части, где наиболее эффективно задерживаются уносимые частицы.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение выпарного аппарата позволяет повысить эффекти вность процесса и увеличить поверхность контакта фаз. При этом упаривание раствора происходит при объемном контакте газа и жидкости, что помимо повышения эффективности теплообмена снижает гидравлическое сопротивление процесса и размеры аппарата. В предложенном аппарате возможно более тонкое регулирование температурного режима, а следовательно, и качество готового продукта за счет изменения длины переливных трубок и их вставок или за счет изменения количества (скорости) исходного раствора.

Кроме того, предложенное конструктивное решение позволяет осуществить упаривание раствора практически в том же объеме (трубе), что и его транспортировка.

Организация такого проточного упарнвания раствора резко сокращает габариты аппарата.

Разделение жидкости и газового потока на отдельные мелкие струйки в объеме переливных трубок и аппарата в целом обеспечивает интенсивное объемное испарение жидкости, исключает процесс барботажа, интенсифицирует процесс в 2 — 3 раза пропорционально росту поверхности контакта фаз и позволяет использовать как низконапорные горелки, так и вторичные низкопотенциальные сбросные газовые теплоносители.

Формула изобретения

Выпарной аппарат для выпаривания растворов путем непосредственного контакта с газообразным теплоносителем, содержащий вертикальный корпус, погружную горелку, 20 переливные трубки, закрепленные в трубной решетке, сепарационную камеру, размещенную над трубной решеткой, патрубки ввода и вывода раствора и парогазовой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта и эффективности путем использования низконапорных горелок и вторичных сбросных газообразных теплоносителей, снижения гидравлического сопротивления и габаритов аппарата, увеличения поверхности контакта фаз, он снабжен

ЗО дополнительной трубной решеткой, горелка вынесена из объема раствора, переливные трубки закреплены между трубными решетками и снабжены внутренней вставкой, выполненной из последовательно установленных одна в другую решетчатых воронок с

35 продольными ребрами, верхние концы которых расположены на поверхности переливных трубок, а нижние — свободно и равномерно по сечению трубок.

1599032

° ° ° °

° ° у ° ° ° 4

Составитель В. Золотов

Редактор М. Циткина Техред А. Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ 3103 Тираж 558 Подписное

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