Пленочный испаритель

Изобретение относится к пленочным аппаратам, предназначенным для проведения процессов теплообмена в пищевой, химической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности. Пленочный испаритель содержит вертикальный цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, выполненные в виде трубок, установленные с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцера ввода и вывода обрабатываемой жидкости, греющего вторичного пара и конденсата, трубопровод в виде змеевика, размещенный в нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками. Штуцер ввода обрабатываемой жидкости установлен в нижней части торцевой крышки испарителя. Устройство снабжено двумя дополнительными верхними и одной дополнительной нижней трубными досками, расположенными соответственно над верхней и нижней трубными досками. Кроме того, снаружи теплообменных труб, прямолинейного участка трубопровода и пленкообразователей установлены соосно с ними дополнительные теплообменные трубы и пленкообразователи так, что верхние и нижние концы дополнительных теплообменных труб жестко закреплены в нижней и верхней частях корпуса испарителя, соответственно в дополнительной нижней трубной доске и в введенных в устройство кольцеобразных пластинах, при этом в них установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках. Вокруг прямолинейного участка трубопровода также установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках для подачи теплоносителя. Кроме того, устройство снабжено трубками, закрепленными в нижней и дополнительной нижней трубных досках для прохода обрабатываемой жидкости с наружной поверхности дополнительных теплообменных труб. Изобретение позволяет повысить производительность испарителя, а также эффективность и качество обрабатываемой жидкости. 5 ил.

 

Изобретение относится к пленочным аппаратам, предназначенным для проведения процессов теплообмена в пищевой, химической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен пленочный испаритель по а.с. 1621994, МКИ В 01 D 1/22, 1991 г., содержащий напорную камеру, распределительный диск с отверстиями и полые пленкообразователи с отбортовкой в нижней части, с калиброванными отверстиями, втулками, установленными в испарительных трубах, закрепленных в трубных решетках и проходящих через отверстия в распределительном диске.

Недостатком данного изобретения является низкая производительность, а также необходимость поддержания контролируемого давления в напорной камере для обеспечения работоспособности аппарата. Тонкая пленка жидкости при стекании по стенкам трубы разрывается и превращается в струи, что сокращает поверхность испарения, уменьшает эффективность работы выпарного аппарата, снижает качество обрабатываемой жидкости.

Известен пленочный испаритель, по а.с. 1497819, МКИ В 01 D 1/22, 1994 г., содержащий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю, нижнюю и промежуточную трубные доски, гибкие теплообменные трубы, проходящие с зазором через отверстия в промежуточной трубной доске, распределители жидкости, установленные в зазоре, штуцера ввода и вывода раствора, греющего вторичного пара и конденсата, пленкообразователи, выполненные в виде радиальных ребер, по боковой поверхности которых выполнены скосы, сходящиеся на их нижних концах, а ребра выполнены на внутренней поверхности отверстий в промежуточной трубной доске.

Недостатком данного пленочного испарителя является низкая производительность, ввиду того, что на применяемых гибких полимерных теплообменных трубах нельзя получить равномерное орошение по всему сечению из-за непрямолинейности их по всей длине.

Известен пленочный испаритель, описанный в полезной модели №10107 (МКИ В 01 D 1/22, 1999 г. - выбран за прототип), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, установленные с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцера ввода и вывода обрабатываемой жидкости, греющего вторичного пара и конденсата, трубопровод в виде змеевика, размещенный в нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками, причем ввод обрабатываемой жидкости осуществляется в нижней крышке испарителя.

Недостатком данного пленочного испарителя является низкая производительность, эффективность и качество обрабатываемой жидкости.

Технический эффект предлагаемого изобретения - повышение производительности, эффективности и качества обрабатываемой жидкости.

Указанный технический эффект достигается тем, что пленочный испаритель, включающий вертикальный цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, выполненные в виде трубок, установленных с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцера ввода и вывода обрабатываемой жидкости, греющего вторичного пара и конденсата, трубопровод в виде змеевика, размещенный в нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками, а штуцер ввода обрабатываемой жидкости установлен в нижней части торцевой крышки испарителя, согласно изобретению снабжен двумя дополнительными верхними - первой, второй и одной дополнительной нижней трубными досками, расположенными соответственно над верхней и нижней трубными досками, кроме того, снаружи теплообменных труб, прямолинейного участка трубопровода и пленкообразователей установлены соосно с ними дополнительные теплообменные трубы и пленкообразователи так, что верхние и нижние концы дополнительных теплообменных труб жестко закреплены в нижней и верхней частях корпуса испарителя, соответственно в дополнительную нижнюю трубную доску и введенные в устройство кольцеобразные пластины, при этом в них установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках, при этом вокруг прямолинейного участка трубопровода также установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках для подачи теплоносителя, кроме того, устройство снабжено трубками, закрепленными в нижней и дополнительной нижней трубных досках для прохода обрабатываемой жидкости с наружной поверхности дополнительных теплообменных труб, причем дополнительные пленкообразователи установлены с зазором относительно дополнительных теплообменных труб под верхней трубной доской, образуя при этом три дополнительные полости, соединенные между собой и с полостями между теплообменными и дополнительными теплообменными трубами, заключенными между верхней и нижней трубными досками, через сквозные пазы в боковых стенках пленкообразователей, выполненные под верхней трубной доской, и через отверстия в трубках, закрепленных в верхней трубной доске и предназначенных для ввода обрабатываемой жидкости в полость между пленкообразователями и дополнительными пленкообразователями, а также через отверстия в трубках, закрепленных между двумя дополнительными первой и второй верхними трубными досками для вывода греющего пара, конденсата и вторичного пара, причем в дополнительной нижней, верхней и первой дополнительной верхней трубных досках выполнены пазы для их прохода.

На фиг.1 изображен общий вид пленочного испарителя; на фиг.2 представлен фрагмент верхней части пленочного испарителя; узел подачи обрабатываемой жидкости к пленкообразователям и теплообменным трубам; на фиг.3-4 показаны разрезы фиг.2 по сечению А-А и Б-Б; на фиг.5 представлен фрагмент верхней части прямолинейного участка трубопровода.

Пленочный испаритель состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, верхних и нижних торцевых крышек 2 и 3, верхней 4 и нижней 5 трубных досок, теплообменных труб 6, пленкообразователей 7, выполненных в виде трубок и установленных с зазором 8 внутри верхних концов теплообменных труб 6, относительно их внутренних поверхностей 9, из штуцера ввода 10 и вывода 11 обрабатываемой жидкости, из штуцера ввода 12 и вывода 13 греющего пара, из штуцера вывода конденсата 14, из штуцера вывода вторичного пара 15, трубопровода в виде змеевика 16, размещенного в нижней части корпуса 1, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости 10, а другой - прямолинейный участок 17 закреплен между трубными досками 4 и 5.

Устройство снабжено двумя дополнительными верхними первой 18, второй 19 и одной дополнительной нижней 20 трубными досками, расположенными соответственно над верхней 4 и нижней 5 трубными досками. Кроме того, снаружи теплообменных труб 6 прямолинейного участка 17 трубопровода и пленкообразователей 7 установлены соосно с ними дополнительные теплообменные трубы 21 и пленкообразователи 22 так, что верхние и нижние концы дополнительных теплообменных труб 21 жестко закреплены в верхней и нижней частях корпуса 1 испарителя, соответственно в дополнительную нижнюю 20 трубную доску и введенные в устройство кольцеобразные пластины 23. При этом в кольцеобразные пластины 23 установлены трубки 24 для подачи теплоносителя, закрепленные в верхней 4 и первой дополнительной верхней 18 трубных досках. Кроме того, вокруг прямолинейного участка трубопровода 17 также установлены трубки 25, закрепленные в верхней 4 и первой дополнительной верхней 18 трубных досках для подачи теплоносителя. Кроме того, устройство снабжено трубками 26, закрепленными в нижней 5 и дополнительной нижней 20 трубных досках для прохода обрабатываемой жидкости с наружной поверхности 27 дополнительных теплообменных труб 21, причем дополнительные пленкообразователи 22 установлены с зазором 28 относительно дополнительных теплообменных труб 21 и расположенных под верхней трубной доской 4, образуя при этом три дополнительные полости 29, 30 и 31. Эти полости соединены между собой и с полостями 32 между теплообменными 6 и дополнительными теплообменными 21 трубами, заключенными между верхней 4 и нижней 5 трубными досками, через сквозные пазы 33 в боковых стенках пленкообразователей 7, выполненные под верхней трубной доской 4, а также и через отверстия 34 и 35 в трубках 36 и 37, закрепленных в верхней трубной доске 4 и предназначенных для ввода обрабатываемой жидкости в полость 38 между пленкообразователями 7 и дополнительными пленкообразователями 22, а также через отверстия 39 в трубках 40, закрепленных между двумя дополнительными первой 18 и второй 19 верхними трубными досками для вывода греющего пара, конденсата и вторичного пара через штуцеры 13, 14, 15, причем в дополнительной нижней 5, верхней 4 и первой дополнительной верхней 18 трубных досках выполнены соответственно пазы 41, 42 и 43 для их прохода.

Пленочный испаритель работает следующим образом.

Через штуцер 12 в корпус 1 подается греющий пар - теплоноситель, отдавая тепло теплообменным трубам 6 и 21, трубным доскам 4, 5 и дополнительным верхним и нижней трубным доскам соответственно 18, 19 и 20, пленкообразователям 7, дополнительным пленкообразователям 22, трубкам 24, 25, 26, 34, 35 и 40, а также прямолинейному участку трубопровода 17.

Обрабатываемая жидкость подается в испаритель через штуцер 10 и далее по трубопроводу 16, погруженному в обработанную жидкость, и подогреваемая ею, поступает по прямолинейному участку 17 в полость 29, образованную трубной доской 4, дополнительной первой верхней доской 18 и одной из дополнительных теплообменных труб 21, образуя на доске 4 слой обрабатываемой жидкости определенной глубины, гидравлическое давление которой обеспечивает равномерное поступление жидкости через отверстия 34 и 35 трубок 36 и 37 в полость 38 и далее к каждой из теплообменных труб 6 и дополнительных труб 21 в зазоры 8 и 28. Проходя через эти кольцевые зазоры 8 и 28, образованные пленкообразователями 7 и дополнительными пленкообразователями 22, обрабатываемая жидкость образует на внутренней поверхности 9 теплообменных труб 6 и на наружной поверхности 27 дополнительных теплообменных труб 22 сплошные стекающие вниз пленки.

Вторичный пар из корпуса 1 испарителя удаляется через штуцер 15, а упаренная жидкость стекает с нижних концов по внутренним поверхностям 9 отверстий теплообменных труб 6, а также по наружным поверхностям 27 дополнительных теплообменных труб 21 на дополнительную нижнюю трубную доску 20 и далее через отверстия в трубках 26 попадает в камеру, образованную нижней торцевой крышкой 3 и нижней трубной доской 5, откуда выводится через штуцер 11.

Возможны различные варианты работы пленочного испарителя, когда в корпус поступает сначала теплоноситель, разогревая все устройство одновременно, и только лишь после полного разогрева его подается обрабатываемая жидкость.

Процесс подачи теплоносителя можно сочетать также с одновременной подачи обрабатываемой жидкости.

В некоторых случаях возможен также вариант, когда нагретая обрабатываемая жидкость подается в испаритель, с последующим нагревом теплоносителя.

Преимущество изобретения заключается в том, что в отличие от известных технических решений повышается производительность, эффективность и качество обрабатываемой жидкости за счет увеличения площади стекающей жидкости по наружной поверхности 27 дополнительных теплообменных труб 21 без существенного увеличения габаритных размеров испарителя, более интенсивной циркуляции греющего пара - теплоносителя и сохранения тепла в различных полостях испарителя, более равномерного и более быстрого нагрева теплообменных труб и пленкообразователей, а также сохранение и поддержание ими равномерного температурного поля, что существенно влияет на эффективность и качество обрабатываемой жидкости.

Пленочный испаритель, включающий вертикальный цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, выполненные в виде трубок, установленных с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцера ввода и вывода обрабатываемой жидкости, греющего вторичного пара и конденсата, трубопровод в виде змеевика, размещенный в нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками, а штуцер ввода обрабатываемой жидкости установлен в нижней торцевой крышке испарителя, отличающийся тем, что устройство снабжено двумя дополнительными верхними - первой, второй и одной дополнительной нижней трубными досками, расположенными соответственно над верхней и нижней трубными досками, кроме того, снаружи теплообменных труб, прямолинейного участка трубопровода и пленкообразователей установлены соосно с ними дополнительные теплообменные трубы и пленкообразователи так, что верхние и нижние концы дополнительных теплообменных труб жестко закреплены в нижней и верхней частях корпуса испарителя, соответственно в дополнительную нижнюю трубную доску и введенные в устройство кольцеобразные пластины, при этом в них установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках, при этом вокруг прямолинейного участка трубопровода также установлены трубки, закрепленные в верхней и первой дополнительной верхней трубных досках для подачи теплоносителя, кроме того, устройство снабжено трубками, закрепленными в нижней и дополнительной нижней трубных досках для прохода обрабатываемой жидкости с наружной поверхности дополнительных теплообменных труб, причем дополнительные пленкообразователи установлены с зазором относительно дополнительных теплообменных труб под верхней трубной доской, образуя при этом три дополнительные полости, соединенные между собой и с полостями между теплообменными и дополнительными теплообменными трубами, заключенными между верхней и нижней трубными досками, через сквозные пазы в боковых стенках пленкообразователей, выполненные под верхней трубной доской, и через отверстия в трубках, закрепленных в верхней трубной доске и предназначенных для ввода обрабатываемой жидкости в полость между пленкообразователями и дополнительными пленкообразователями, а также через отверстия в трубках, закрепленных между двумя дополнительными первой и второй верхними трубными досками для вывода греющего пара, конденсата и вторичного пара, причем в дополнительной нижней, верхней и первой дополнительной верхней трубных досках выполнены пазы для их прохода.