Устройство для по крайней мере частичного выпаривания жидкости посредством теплоотдающего пара

 

Использование: в теплотехнике, в частности, для получения пресной воды из морской. Сущность изобретения: в пластинчатом теплообменнике для выпаривания жидкости с помощью теплоотдающего пара каждое второе промежуточное пространство между пластинами 4 образует испарительный канал 28, а остальные промежуточные пространства между пластинами 4 образуют конденсационные каналы 30. Выровненные в одну линию отверстия в пластинах 4 образуют впускной канал сквозь пластинчатый теплообмен к для ввода выпариваемой жидкости в испарительные каналы 28. Для обеспечения более широкой площади впускного отверстия для каждого конденсационного канала 30 и широкой площади выпускного отверстия каждого испарительного канала 28 пластинчатый теплообменник размещен в резервуаре, внутренняя часть которого разделена на две камеры самим пластинчатым теплообменником и перегородкой. Уплотнительные средства 13 размещены в промежуточных пространствах между пластинами 4 таким образом, что испарительные каналы 28 закрыты от одной камеры, но сообщаются с другой камерой вдоль кромок пластин 4, в то время как конденсационные каналы 30 сообщаются с указанной одной камерой вдоль кромок пластин 4, но закрыты от другой камеры. 13 з. п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано, в частности, для получения пресной воды из морской.

Известно устройство для, по крайней мере, частичного выпаривания жидкости посредством теплоотдающего пара, содержащее блок теплопередающих пластин, которые образуют между собой промежуточные пространства и в них, вместе с уплотнительными средствами, проходящими вдоль кромок теплопередающих пластин, образуют испарительный канал в каждом втором промежуточном пространстве между пластинами и конденсационные каналы в остальных промежуточных пространствах между пластинами, причем теплопередающие пластины дополнительно имеют сквозные отверстия, образующие входной канал сквозь блок пластин для подачи жидкости в испарительные каналы.

В этом устройстве теплоотдающий пар, так же как и пар, генерируемый в устройстве, подводятся к конденсационным каналам и из испарительных каналов, соответственно, через каналы, проходящие сквозь блок теплопередающих пластин и образованные расположенными в одну линию отверстиями в эти пластинах.

Перенос теплоотдающего и генерированного пара, соответственно, через каналы, проходящие сквозь блок теплопередающих пластин, имеет несколько недостатков. Один из них заключается в том, что отверстия в теплопередающих пластинах должны быть выполнены очень широкими во избежание ненужного падения давления переносимых паров, что означает, что много материала должно быть удалено из теплопередающих пластин. Другой недостаток заключается в том, что зона ввода пара к каждому конденсационному каналу, так же как и зона вывода пара из каждого испарительного канала, становится относительной малой, что создает нежелательные падения давления паров. Третий недостаток заключается в том, что условия падения на впускных отверстиях для пара до различных конденсационных каналов и на выпускных отверстиях пара из различных испарительных каналов будут различны вдоль указанных каналов в блоке пластин, что приводит к разным температурам в различных конденсационных каналах и в различных испарительных каналах. Это означает, что перенос тепла не будет иметь такую же эффективность во всех частях блока пластин.

Технической задачей настоящего изобретения является создание устройства вышеуказанного типа, которое свободно от вышеупомянутых недостатков и которое может быть более эффективно, чем известное.

Технический результат достигается тем, что в устройстве ранее указанного типа для частичного выпаривания жидкости посредством теплоотдающего пара, вводимого в непрямой контакт с выпариваемой жидкостью и, частично, конденсирующегося, содержащем блок теплопередающих пластин, образующих между собой промежуточные пространства, а в последних совместно с уплотнительными средствами, расположенными вдоль кромок теплопередающих пластин, образующих испарительный канал в каждом втором промежуточном пространстве между пластинами и конденсационные каналы в остальной части промежуточных пространств между пластинами, имеющими дополнительные сквозные отверстия, образующие входной канал сквозь блок пластин для подачи жидкости в испарительные каналы, снабжено резервуаром, в полости которого установлены перегородка, разделяющая ее на первую и вторую камеры, и блок теплопередающих пластин, причем перегородка расположена в полости резервуара таким образом, что одна часть периферийной кромки каждой теплопередающей пластины размещена в первой камере, а другая часть ее периферийной кромки размещена во второй камере, при этом уплотнительные средства между теплопередающими пластинами расположены таким образом, что испарительные каналы изолированы от первой камеры и сообщены со второй вдоль кромок теплопередающих пластин, а конденсационные каналы сообщены с первой камерой вдоль кромок теплопередающих пластин, но изолированы от второй камеры, причем первая камера имеет впускное отверстие для теплоотдающего пара, а вторая камера имеет выпускное отверстие для пара, полученного из указанной жидкости. При этом части периферийной кромки каждой теплопередающей пластины расположены в первой камере, а остальная часть ее периферийной кромки расположена во второй камере.

Теплопередающие пластины могут быть расположены практически вертикально, перегородка установлена практически горизонтально и уплотнена относительно кромок теплопередающих пластин на определенном уровне в резервуаре, а входные и выходные концы для соответствующих сред испарительных и конденсационных каналов размещены с обеспечением совместного поступления выпариваемой жидкости и конденсирующегося пара через соответствующие промежуточные пространства между теплопередающими пластинами до указанного уровня в резервуаре.

В предпочтительном варианте исполнения теплопередающие пластины установлены практически вертикально, входной канал для жидкости расположены в верхней части блока пластин, а в нижних частях последних выполнены сквозные отверстия, образующие в блоке пластин, один выпускной канал для отвода конденсата из конденсационных каналов.

Кроме того, теплопередающие пластины имеют удлиненную форму и установлены практически вертикально своими длинными боковыми сторонами, при этом перегородка расположена с пересечением ее плоскостью плоскости пластин, герметизируя обе упомянутые боковые стороны последних, уплотнительные средства размещены с образованием пазов между смежными теплопередающими пластинами вдоль их длинных боковых сторон, а конденсационные каналы и первая камера и испарительные каналы и вторая камера сообщены между собой вдоль каждой из длинных боковых сторон теплопередающих пластин.

Уплотнительные средства могут быть размещены с образованием пазов между смежными теплопередающими пластинами и вдоль коротких боковых сторон последних, при этом конденсационные каналы и первая камера и испарительные каналы и вторая камера сообщены между собой как вдоль длинных, так и вдоль коротких боковых сторон теплопередающих пластин.

Первая камера может быть сообщена с конденсационными каналами вдоль практически всей части каждой теплопередающей пластины, расположенной в этой камере, а вторая камера сообщена с испарительными каналами вдоль практически всей остальной части периферии каждой теплопередающей пластины.

Теплопередающие пластины скреплены между собой в блок с возможностью разъединения, а уплотнительные средства выполнены в в виде эластичных прокладок, в частности, из резины или пластмассы. Впускное отверстие для теплоотдающего пара первой камеры сообщена с выпускным отверстием для получения пара второй камеры, при этом устройство снабжено оборудованием для переноса полученного пара из упомянутого выпускного отверстия к упомянутому впускному отверстию после повышения давления этого пара в компрессоре для поддержания в первой камере более высокого давления, чем во второй.

В предпочтительном варианте исполнения теплопередающие пластины размещены практически вертикально, а уплотнительные средства установлены с образованием в верхних частях промежуточных пространств между пластинами, в которых расположены испарительные каналы, распределительных камер, каждая из которых сообщена с упомянутым входным каналом для подачи жидкости, образованным сквозными отверстиями в пластинах, и имеет несколько отдельных соединений с одним испарительным каналом, при этом, по крайней мере, два дополнительных уплотнительных средства установлены в верхней части каждого промежуточного пространства между пластинами, образующего конденсационный канал, и горизонтально смещены относительно друг друга в плоскости вдоль теплопередающих пластин с образованием между последними передающей камеры, закрытой от сообщения с другими частями конденсационного канала, а каждый конденсационный канал сообщен с упомянутой первой камерой через зазоры между дополнительными уплотнительными средствами для приема сверху теплоотдающего пара, причем в теплопередающих пластинах выполнены дополнительные сквозные отверстия, сообщающиеся с передающими камерами, а каждая передающая камера сообщена через одно первое дополнительное отверстие с распределительной камерой и через одно второе дополнительное отверстие с испарительным каналом.

Кроме того, дополнительные сквозные отверстия, по крайней мере, в каждой второй теплопередающей пластине размещены попарно, при этом через первое отверстие пары передающие камера сообщена с распределительной, а через второе отверстие эта же передающая камера сообщена с испарительным каналом.

Каждая теплопередающая пластина имеет вертикальные и горизонтальные кромочные участки, а каждая из распределительных камер расположена горизонтально между из вертикальными кромочными участками, при этом входной канал для выпариваемой жидкости размещен в блоке теплопередающих пластин практически посередине между вертикальными кромочными участками последних.

При этом первое дополнительное отверстие выполнено меньшим второго.

Во-первых, изобретением обеспечена возможность того, что входные отверстия конденсационных каналов выполнены очень широкими и таким образом, что в этих входных отверстиях может поддерживаться относительно низкая скорость протока теплоотдающего пара. Это значит, что пар испытывает относительно малое падение давления и, таким образом, относительно небольшое нежелательное падение температуры, вызванное в результате его вхождения в конденсационные каналы.

Во-вторых, изобретением обеспечена возможность того, что выходное отверстия испарительных каналов выполнены очень широкими и таким образом, что относительно малое сопротивление протоку создается в этих выходных отверстиях для генерируемого пара. Это значит, что в испарительных каналах может поддерживаться относительно низкое давление пара и, следовательно, относительно низкая температура выпаривания.

Таким образом, данным изобретением были созданы условия для поддержания максимально высокой по возможности разности температуры в пластинчатом теплообменнике между теплоотдающим паром и генерируемым паром при определенных давлениях пара в обеих разных камерах вышеназванного резервуара.

Это означает, что устройство, разработанное согласно данному изобретению, будет очень эффективным в работе. Целесообразно, следовательно, использовать его в способах, при которых пар, генерируемый в устройстве, или часть этого пара, вновь должен использоваться в устройстве после сжатия в виде теплоотдающего пара. Одним примером такого способа является получение пресной воды из, в частности, морской воды, при этом морскую воду выпаривают, а генерируемый пар конденсируют в пресную воду в одном и том же теплообменнике. После использования устройства, разработанного согласно данному изобретению, генерируемый пар требует только незначительного сжатия, в частности, от давления в 0,15 бар до давления 0,19 бар, в целях его использования в качестве теплоотдающего пара. Такое сжатие может быть выполнено с помощью обычного вентилятора высокого давления.

Устройство, разработанное согласно изобретению, может быть использовано как в связи с падающим, так и поднимающимся пленочным выпариванием. В обоих случаях целесообразно, чтобы теплопередающие пластины были размещены вертикально, чтобы перегородка была вытянута практически горизонтально и уплотняла против кромок теплопередающих пластин на определенном уровне в резервуаре, и чтобы испарительные каналы и конденсационные каналы имели свои входные и выходные отверстия для соответствующей теплообменной среды расположенными таким образом, чтобы испаряющаяся жидкость и конденсирующийся пар подавались совместно сквозь соответствующие промежуточные пространства между пластинами на указанном уровне в резервуаре.

В устройстве согласно изобретению, разработанном в виде пленочного испарителя с восходящим потоком, теплопередающие пластины в своих верхних частях могут иметь сквозные отверстия, образующие один или более выходных каналов сквозь блок пластин для несконденсированных частей теплоотдающего пара. Конденсату может быть позволено стекать вниз и выходить в указанный резервуар. В качестве альтернативы таких выходных каналов сквозь блок пластин теплоотдающий пар через направляющие ребра или аналогичные элементы может быть подведен любым пригодным образом через конденсационные каналы и из них на их нижних участках к нижней камере в резервуаре. Тогда эта нижняя камера должна быть разделена на один входной отсек для теплоотдающего пара и один выходной отсек для несконденсировавшихся частей теплоотдающего пара.

Если аппарат должен применяться для пленочного испарения в падающем потоке, входной канал для испаряющейся жидкости предпочтительно проходит через верхнюю часть блока пластин, при этом теплопередающие пластины имеют в своих нижних частях сквозные отверстия, образующие один или более выходных каналов сквозь блок пластин для выведения конденсата из конденсационных каналов.

Даже в этом случае камеры в резервуаре, которая сообщается с конденсационными каналами пластинчатого теплообменника, может быть разделена на один входной отсек и один выходной отсек.

Обычные теплопередающие пластины, которые целесообразно использовать в устройстве согласно изобретению, часто являются удлиненными. Блок из таких теплопередающих пластин может быть размещен в указанном резервуаре, если требуется, при горизонтальной установке длинных сторон пластин. Однако, предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению характеризуется тем, что удлиненные теплообменные пластины имеют вертикально расположенные свои длинные стороны, что перегородка проходит через плоскости пластин и герметизирует с двумя длинными сторонами пластин и что уплотняющие средства между теплопередающими пластинами оставляют пазы между смежными теплопередающими пластинами вдоль их длинных сторон, так что достигаются как сообщение между конденсационными каналами и указанной одной камерой, так и сообщение между испарительными каналами и указанной второй камерой, в качестве их важных частей, вдоль каждой из длинных сторон теплопередающих пластин.

Для получения максимально больших входных отверстий в конденсационные каналы и максимально больших выходных отверстий из испарительных каналов, уплотнительные средства между теплопередающими пластинами должны оставлять пазы даже между соответствующими короткими сторонами смежных теплопередающих пластин.

На фиг.1 показан резервуар и размещенный в нем пластинчатый теплообменник; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение через верхнюю часть пластинчатого теплообменника по фиг.1, взятое вдоль линии В-В на фиг.2 и соответствующее линии В-В на фиг.3; на фиг.5 технологическая схема установки для получения пресной воды из морской воды.

На фиг. 1 показан закрытый резервуар 1 в форме цилиндрического сосуда давления, имеющего торцевые стенки и размещенный внутри резервуара пластинчатый теплообменник. Пластинчатый теплообменник содержит две торцевые пластины 2 и 3 и блок теплопередающих пластин 4, которые зажаты обычным образом между торцевыми пластинами. Торцевые пластины, также как и теплопередающие пластины 4, опираются в резервуаре на раму, которая не показана на чертеже, так, что они могут проходить вертикально. Дистанционные элементы, предпочтительно полученные прессованием в теплообменных пластинах обычным образом, удерживают теплопередающие пластины друг от друга на расстоянии, в результате чего образованы промежуточные пространства между пластинами, чтобы обеспечивать возможность протекания сквозь них теплообменных текучих сред.

Горизонтальная перегородка 5 проходит внутри резервуара 1 вокруг пластинчатого теплообменника так, что она делит внутреннюю часть резервуара на верхнюю камеру 6 и на нижнюю камеру 7. Верхняя камера 6 имеет входное отверстие 8 для теплоотдающего пара, а нижняя камера 7 имеет выходное отверстие 9 для пара, который был получен в пластинчатом теплообменнике. На своем дне резервуар 1 имеет дополнительное выпускное отверстие 10 из нижней камеры 7, которое предназначено для жидкости, которая была подана в пластинчатый теплообменник, но не выпарена из него.

Через одну торцевую стенку резервуара проходят одна трубка 11 и две трубки 12, при этом трубка 11 образует входное отверстие в пластинчатый теплообменник для подлежащей выпариванию в нем жидкости, и трубки 12 образуют выходные отверстия, выполненные в пластинчатом теплообменнике.

Между теплопередающими пластинами 4 размещены уплотнительные элементы разных типов. Они описаны ниже со ссылкой на фиг.2 и фиг.3.

На фиг.2 показана одна сторона теплопередающей пластины 4. Как можно видеть, теплопередающая пластина имеет удлиненную прямоугольную форму и размещена в резервуаре 1 так, что ее длинная сторона проходит вертикально, а ее короткие стороны проходят горизонтально. Перегородка 5 проходит на определенном уровне в резервуаре 1 от каждой из длинных сторон теплопередающих пластин 4 горизонтально к окружающей стенке резервуара 1.

На своей боковой стороне, показанной на фиг.2, теплопередающая пластина 4 имеет первое уплотнение 13, проходящее вдоль кромки теплопередающей пластины к верху от уровня перегородки 5 на одной длинной стороне пластины, затем вдоль верхней короткой стороны пластины и назад книзу вдоль другой длинной стороны пластины до уровня перегородки 5. Как можно видеть на фиг.2, уплотнение 13 проходит по длинным сторонам теплопередающей пластины горизонтально до соответствующих частей перегородки 5.

Второе уплотнение 14 проходит параллельно с верхней короткой боковой стороной теплопередающей пластины между вертикальными участками уплотнения 13 так, что зона 15 верхней части теплопередающей пластины полностью охвачена уплотнениями 13 и 14. Когда уплотнения 13 и 14 упираются в пластину, показанную на фиг. 2 так же как и в смежную пластину в пластинчатом теплообменнике, будет образована замкнутая, так называемая распределительная камера в промежуточном пространстве между пластинами в зоне 15, которая проходит поперек через всю ширину теплопередающих пластин.

В зоне 15 теплопередающая пластина 4, так и все теплопередающие пластины в пластинчатом теплообменнике, имеет сквозное отверстие 16. Все отверстия 16 образуют входной канал через блок теплопередающих пластин 4, сообщающийся как с ранее упомянутым входным отверстием 11 (фиг.1) для испаряемой жидкости, так и с каждой из указанных распределительных камер.

В дополнение к отверстию 16 каждая теплопередающая пластина имеет в зоне 15 и вблизи от уплотнения 14 четыре меньших отверстия 17, распределенных по ширине пластины. Вертикально под каждым из отверстий 17 на противоположной стороне уплотнения 14 имеется дополнительное небольшое сквозное отверстие 18. И, наконец, вблизи от широкого отверстия 16, но под уплотнением 14, имеются два небольших сквозных отверстия 19.

Каждая теплопередающая пластина в своем нижнем углу имеет два сквозных отверстия 20 и 21, которые на боковой стороне пластины, показанной на фиг.2, окружены двумя кольцевыми уплотнениями 22 и 23 соответственно. Отверстия 20 и 21 в теплопередающих пластинах образуют два канала сквозь блок пластин, которые сообщаются с выходными отверстиями 12 пластинчатого теплообменника для жидкости, которая была сконденсирована, но которые закрыты уплотнениями 22 и 23 соответственно, от сообщения с промежуточными пространствами между пластинами, в которых эти уплотнения размещены.

На фиг.3 показана одна боковая сторона теплопередающей пластины 4, которая предназначена для размещения позади теплообменной пластины согласно фиг. 2. Как можно видеть, пластина на фиг.3 имеет в своей верхней части относительно широкое отверстие 16 и существенно меньшие отверстия 17, 18 и 19. Также пластина на фиг.3 имеет сквозные отверстия 20 и 21 в своих нижних углах. В связи с этим пластины на фиг.2 и на фиг.3 таким образом, одинаковы. Пластина на фиг.3, однако, имеет иное размещение уплотнений, чем пластина на фиг.2.

В верхней части пластины на фиг.3 отверстие 16 и два небольших отверстия 19 охвачены первым уплотнением 24. Далее, в верхней части пластины имеются четыре горизонтально смещенных друг от друга уплотнения 25. Каждое из них охватывает небольшую область пластины, в которой имеются как одно отверстие 17, так и одно отверстие 18.

В нижней части пластины на фиг.3 уплотнение 26 проходит вдоль кромки пластины книзу от уровня перегородки 5 на одной длинной стороне пластины, затем вдоль нижней короткой боковой стороны пластины и вновь кверху вдоль другой длинной боковой стороны пластины до уровня перегородки 5. Как можно видеть, уплотнение 26 проходит на уровне перегородки 5 горизонтально до соответствующих участков перегородки 5. Отверстия 20 и 21 в нижних углах пластины помещены внутри, т.е. над уплотнением 26.

На фиг.4 показано сечение через верхние части ряда теплопередающих пластин, взятое по линии IV-IV на фиг.2 вдоль соответствующей линии IV-IV на фиг.3.

В каждом втором промежуточном пространстве между пластинами на фиг.4 показано сечение через верхнюю часть уплотнения 13 (фиг.2) и сечение через уплотнение 14 (фиг. 2). Между уплотнениями 13 и 14 в каждом таком промежуточном пространстве между пластинами образована распределительная камера 27, которая проходит через всю ширину теплопередающих пластин 4. Распределительная камера 27 сообщается с каналом сквозь блок пластин, который образован отверстиями 16 в пластинах.

Под уплотнением 14 в каждом из этих промежуточных пространств между пластинами образована испарительное пространство 28, в котором должна выпариваться жидкость. Каждое испарительное пространство 28 закрыто от сообщения с верхней камерой 6 в резервуаре 1 вертикальными частями уплотнения 13 (фиг. 2), но сообщается с нижней камерой 7 в резервуаре 1, через пазы между кромками теплообменных пластин, вдоль нижних частей длинных боковых сторон пластин, так как и вдоль нижних коротких боковых сторон пластин. Это иллюстрируется с помощью стрелок на фиг.2.

В каждом из остальных промежуточных пространств между пластинами на фиг. 4 показано сечение через уплотнение 25 (фиг.3), которое вместе с обеими теплопередающими пластинами, которые оно уплотняет, образует передающую камеру 29. Снаружи от уплотнения 25 в промежуточном пространстве между обеими теплопередающими пластинами образовано конденсационное пространство 30. Конденсационное пространство 30 сообщается с верхней камерой 6 в резервуаре 1 через пазы между обеими теплопередающими пластинами вдоль их верхних коротких боковых сторон, также как и вдоль верхних частей их длинных сторон. Это иллюстрируется стрелками на фиг.3. Пар в камере 6, таким образом, может течь в каждое конденсационное пространство 30 как от обеих боковых сторон блока пластин, так и сверху через промежуточные пространства между смежными уплотнениями 25.

Каждое конденсационное пространство 30 зарыто уплотнением 26 (фиг.3) от сообщения с нижней камерой 7 в резервуаре 1.

Все из промежуточных пространств между пластинами, образующие конденсационные пространства 30, также как и верхняя камера 6 в резервуаре 1, закрыты уплотнения 24 (фиг.3) от сообщения с каналом сквозь блок пластин, который образован отверстиями 16 в теплопередающих пластинах.

Как показано стрелками на фиг.4 каждая распределительная камера 27 сообщается через противолежащие отверстия 17 в двух смежных теплопередающих пластинах с двумя передающими камерами 29. Сквозь противолежащие отверстия 18 в тех же самых теплопередающих пластинах обе указанные передающие камеры 29 сообщаются с испарительным пространством 28, которое образовано между обеими теплопередающими пластинами. Отверстия 18 имеют несколько более широкую область протока, чем отверстия 17.

Устройство согласно фиг.1-4 работает следующим образом.

Подлежащая выпариванию жидкость перекачивается в предварительно подогретом виде через входную трубку 11 (фиг.1) в канал сквозь блок теплопередающих пластин, который образован отверстиями 16 в пластинах. Из этого канала жидкость вытекает далее в разные распределительные каналы 27 (фиг.4) которые проходят через всю ширину теплопередающих пластин (см. зону 15 на фиг.2). Из распределительных камер 27 жидкость течет через отверстия 17 в пластинах в различные передающие камеры 29 и затем через отверстия 18 вытекает в испарительные пространства 28. Одновременно жидкость течет в испарительные пространства 28 непосредственно через отверстия 19 из промежуточных пространств между пластинами, в которых уплотнения 24 (фиг.3) охватывают отверстия 16 и отверстия 19. В испарительных пространствах 28 жидкость затем течет книзу тонкими слоями вдоль теплопередающих пластин, покрывая их противолежащие поверхности.

Одновременно в верхнюю камеру 6 в резервуаре 1 через впускное отверстие 8 подается теплоотдающий пар, который течет в конденсационные пространства 30 через пазы между кромками теплопередающих пластин, как изображено на фиг. 3. Теплоотдающий пар конденсируется в конденсационных пространствах 30 после своего контакта с теплопередающими пластинами, которым он отдает таким образом тепло. Это тепло вызывает испарение жидкости, текущей книзу вдоль противоположных боковых сторон пластин в испарительных пространствах 28. Пар, образованный в испарительных пространствах 28, выходит в нижнюю камеру 7 резервуара 1 как в боковом направлении так и книзу, как изображено стрелками на фиг.2. Полученный пар покидает камеру 7 через выходное отверстие 9, в то время как неиспарившаяся жидкость собирается на дне резервуара и выводится непрерывно или периодически через донное выходное отверстие 10 (фиг.1).

Конденсат, образованный теплоотдающим паром в конденсационных пространствах 20, течет вниз вдоль теплоперадающих пластин и выходит из конденсационных пространств через оба канала, образованные отверстиями 20 и 21 в нижних частях теплопередающих пластин. Эти каналы закрыты от сообщения с испарительными пространствами 28 уплотнениями 22 и 23 (фиг.2). Таким же образом несконденсировавшиеся части теплоотдающего пара покидают конденсационные пространства 30 через указанные каналы и выходят вместе с конденсатом через выпускные отверстия 12 (фиг.1).

Как упомянуто ранее, отверстия 18 несколько больше, чем отверстия 17. Размеры отверстий выбирают такими, чтобы во время работы устройства достигалось частичное выпаривание жидкости, когда жидкость проходит через отверстия 17. Отверстия 18 выполнены достаточно большими для того, чтобы давление пара, которое будет отмечаться в передающих камерах 29, не превысило давление пара в теплоотдающем паре в конденсационных пространствах 30. Цель этого заключается в гарантировании того, чтобы в случае возможной утечки после уплотнения 25, такая утечка была бы направлена непосредственно в передающие камеры 29, а не из этих камер. В частности, если устройство согласно изобретению используют для получения пресной воды из, в частности, морской воды, лучше, если пар течет в морскую воду, чем если морская вода будет течь в пресную воду.

В варианте выполнения теплопередающих пластин 4, показанном на фиг. 2, 3, каждая пластина имеет отверстия 17-19 на обеих сторонах (как влево так и вправо) от отверстия 16. Если требуется, отверстия 17-19 могут быть исключены в каждой второй пластине на одной стороне отверстия 16, а в остальных пластинах на другой стороне их отверстий 16. В качестве альтернативы, отверстия 17 могут быть исключены в каждой второй пластине на одной стороне отверстий 16, а отверстия 18 и 19 могут быть исключены на другой стороне отверстия 16, в то время как в каждой из остальных пластин отверстия 17 могут быть исключены на указанной другой стороне, а отверстия 18 и 19 исключены на указанной одной стороне отверстия 16. Таким образом, в этих случаях жидкость будет распределена через всю ширину пластин в каждом из испарительных пространств 28.

Выше было принято, что уплотнительные элементы, размещенные между теплопередающими пластинами, образованы эластичными резиновыми или пластмассовыми уплотнениями, относящимися к типу уплотнений, обычно используемых в связи с теплопередающими пластинами из тонкого прессованного металлического листа. Конечно, любые другие подходящие виды уплотнительных элементов могут быть использованы. В качестве уплотнительного средства также можно было бы выбрать постоянную взаимосвязь теплопередающих пластин вдоль линии, которые на фиг.2 и 3 показывают, как проходят разные уплотнения. Теплопередающие пластины могут быть получены прессованием таким образом, чтобы они упирались друг в друга вдоль этих линий в соответствующих промежуточных пространствах между пластинами, с тем, чтобы герметизация между пластинами, и возможно взаимосвязь между ними, были облегчены.

Благодаря конструкции вышеописанного устройства, достигается минимально возможное падение давления для рабочих паров при их входе в пластинчатый теплообменник и, соответственно, при выходе из него. Это делает устройство эффективным и недорогим в работе.

На фиг. 5 показана технологическая схема установки, в которую включено описанное устройство. Устройство предназначено для получения пресной воды из морской воды. Таким образом, на фиг.5 показан резервуар 1 с его входным отверстием 8 для теплоотдающего пара, его входным отверстием 11 для выпариваемой жидкости, т. е. морской воды, его выходным отверстием 9 для полученного пара, его выходным отверстием 10 для сконцентрированной жидкости, т. е. морской воды, которая не была выпарена, так называемого рассола, и с его выпускным отверстием 12 для конденсата, т.е. пресной воды, и несконденсированных частей теплоотдающего пара.

В описанной установке поступающую морскую воду предпочтительно предварительно подогревают до температуры, соответствующей ее температуры кипения, при давлении выпаривания, которое должно быть в испарительных пространствах пластинчатого теплообменника. В частности, морская вода может быть предварительно подогрета так, чтобы она имела температуру в 55^oС во впускном отверстии 11 в резервуар. Полученный пар в выпускном отверстии 9 резервуара может иметь температуру, только незначительно превышающую 55^oС, и давление, в частности в 0,15 бар. Пар может после этого быть подвергнут компрессии до того, чтобы иметь во впускном отверстии резервуара 8 и в камере 6 давление примерно 0,19 бара и температуру примерно 59^oС.

Со ссылкой на фиг.5: выше был описан вакуумный насос 42, установленный для поддержания требуемого уровня вакуума в резервуаре 1. При желании вакуумный насос для этой же самой цели может в качестве альтернативы или в виде дополнений подсоединен к верхнему отсеку 6 в резервуаре 1.

Формула изобретения

1. Устройство для по крайней мере частичного выпаривания жидкости посредством теплоотдающего пара, вводимого в непрямой контакт с выпариваемой жидкостью и, таким образом, по крайней мере частично конденсирующегося, содержащее блок теплопередающих пластин, образующих между собой промежуточные пространства, а в последних совместно с уплотнительными средствами, расположенными вдоль кромок теплопередающих пластин, образующих испарительный канал в каждом втором промежуточном пространстве между пластинами и конденсационные каналы в остальной части промежуточных пространств между пластинами, имеющими дополнительные сквозные отверстия, образующие входной канал сквозь блок пластин для подачи жидкости в испарительные каналы, отличающееся тем, что оно снабжено резервуаром, в полости которого установлены перегородка, разделяющая ее на первую и вторую камеры, и блок теплопередающих пластин, причем перегородка расположена в полости резервуара таким образом, что одна часть периферийной кромки каждой теплопередающей пластины размещена в первой камере, а другая часть ее периферийной кромки размещена во второй камере, при этом уплотнительные средства между теплопередающими пластинами расположены таким образом, что испарительные каналы изолированы от первой камеры и сообщены со второй вдоль кромок теплопередающих пластин, а конденсационные каналы сообщены с первой камерой вдоль кромок теплопередающих пластин, но изолированы от второй камеры, причем первая камера имеет впускное отверстие для теплоотдающего пара, а вторая камера имеет выпускное отверстие для пара, полученного из указанной жидкости.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что части периферийной кромки каждой теплопередающей пластины расположены в первой камере, а остальная часть ее периферийной кромки расположена во второй камере.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что теплопередающие пластины расположены практически вертикально, перегородка установлена практически горизонтально и уплотнена относительно кромок теплопередающих пластин на определенном уровне в резервуаре, а входные и выходные концы для соответствующих сред испарительных и конденсационных каналов размещены с обеспечением совместного поступления выпариваемой жидкости и конденсирующегося пара через соответствующие промежуточные пространства между теплопередающими пластинами до указанного уровня в резервуаре.

4. Устройство по любому из п. 1-3, отличающееся тем, что теплопередающие пластины установлены практически вертикально, входной канал для жидкости расположен в верхней части блока пластин, а в нижних частях последних выполнены сквозные отверстия, образующие в блоке пластин по крайней мере один выпускной канал для отвода конденсата из конденсационных каналов.

5. Устройство по любому из п. 1-4, отличающееся тем, что теплопередающие пластины имеют удлиненную форму и установлены практически вертикально своими длинными боковыми сторонами, при этом перегородка расположена с пересечением ее плоскостью плоскости пластин, герметизируя обе упомянутые боковые стороны последних, уплотнительные средства размещены с образованием пазов между смежными теплопередающими пластинами вдоль их длинных боковых сторон, а конденсационные каналы и первая камера и испарительные каналы и вторая камера сообщены между собой вдоль каждой из длинных боковых сторон теплопередающих пластин.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что уплотнительные средства размещены с образованием пазов между смежными теплопередающими пластинами и вдоль коротких боковых сторон последних, при этом конденсационные каналы и первая камера и испарительные каналы и вторая камера сообщены между собой как вдоль длинных, так и вдоль коротких боковых сторон теплопередающих пластин.

7. Устройство по любому из п. 1-6, отличающееся тем, что первая камера сообщена с конденсационными каналами вдоль практически всей части каждой теплопередающей пластины, расположенной в этой камере, а вторая камера сообщена с испарительными каналами вдоль практически всей остальной части периферии каждой теплопередающей пластины.

8. Устройство по любому из п. 1-7, отличающееся тем, что теплопередающие пластины скреплены между собой в блок с возможностью разъединения.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что уплотнительные средства выполнены в виде эластичных прокладок, в частности из резины или пластмассы.

10. Устройство по любому из п. 1-9, отличающееся тем, что впускное отверстие для теплоотдающего пара первой камеры сообщено с выпускным отверстием для полученного пара второй камеры, при этом устройство снабжено оборудованием для переноса полученного пара из упомянутого выпускного отверстия к упомянутому впускному отверстию после повышения давления этого пара в компрессоре для поддержания в первой камере более высокого давления, чем во второй.

11. Устройство по любому из п. 1-10, отличающееся тем, что теплопередающие пластины размещены практически вертикально, а уплотнительные средства установлены с образованием в верхних частях промежуточных пространств между пластинами, в которых расположены испарительные каналы распределительных камер, каждая из которых сообщена с упомянутым входным каналом для подачи жидкости, образованным сквозными отверстиями в пластинах, и имеет несколько отдельных соединений с по крайней мере одним испарительным каналом, при этом по крайнее мере два дополнительных уплотнительных средства установлены в верхней части каждого промежуточного пространства между пластинами, образующего конденсационный канал, и горизонтально смещены относительно друг друга в плоскости вдоль теплопередающих пластин с образованием между последними передающей камеры, закрытой от сообщения с другими частями конденсационного канала, а каждый конденсационный канал сообщен с упомянутой первой камерой через зазоры между дополнительными уплотнительными средствами для приема сверху теплоотдающего пара, причем в теплопередающих пластинах выполнены дополнительные сквозные отверстия, сообщающиеся с передающими камерами, а каждая передающая камера сообщена через по крайней мере одно первое дополнительное отверстие с распределительной камерой и через по крайней мере одно второе дополнительное отверстие с испарительным каналом.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что дополнительные отверстия по крайней мере в каждой второй теплопередающей пластине размещены попарно, при этом через первое отверстие пары передающая камера сообщена с распределительной, а через второе отверстие эта же передающая камера сообщена с испарительным каналом.

13. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что каждая теплопередающая пластина имеет вертикальные и горизонтальные кромочные участки, а каждая из распределительных камер расположена горизонтально между их вертикальными кромочными участками, при этом входной канал для выпариваемой жидкости размещен в блоке теплопередающих пластин практически посередине между вертикальными кромочными участками последних.

14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что первое дополнительное отверстие выполнено меньшим второго.

РИСУНКИ

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