Аппарат для проведения тепломассообменных процессов
(19)RU(11)695022(13)C(51) МПК 6 B01D3/30, B01D1/22Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:
(54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Изобретение относится к оборудованию для проведения тепломассообменных процессов, протекающих с участием жидкости. Особенно предпочтительная область использования изобретения это упаривание и дистилляция под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам, например, лактамов, жирных кислот, многоатомных спиртов, этаноламинов, тяжелокипящих эфиров, различных масел, пищевых и фармацевтических продуктов. Известен аппарат для проведения тепломассообменных процессов с участием жидкости, содержащий разбрызгивающее устройство, установленное в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси. Разбрызгивающее устройство выполнено из желобов, изогнутых в виде расходящейся от оси разбрызгивающего устройства многозаходной спирали. Такой аппарат содержит также средство для подачи жидкости к центральной части спирали и средство для приведения во вращение разбрызгивающего устройства. Последнее представляет собой механизм привода, расположенный снаружи корпуса аппарата и соединенный с валом, на котором укреплено разбрызгивающее устройство. В месте прохождения через стенку корпуса вал снабжен вакуумным уплотнением. Известен аппарат для проведения тепломассообменных процессов с участием жидкости, содержащий, по меньшей мере, одно разбрызгивающее устройство, установленное в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси и выполненное из желобов, изогнутых в виде расходящейся от оси разбрызгивающего устройства многозаходной спирали, центральная часть которой имеет большее число заходов, чем периферийная, а также устройство для подвода жидкости к центральной части спирали. Недостатками известных аппаратов являются недостаточная надежность и сложность его конструкции. Действительно через вакуумное уплотнение вала возможен подсос воздуха внутри аппарата, а громоздкий механизм привода усложняет конструкцию аппарата. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции аппарата. Указанная цель достигается тем, что устройство для подвода жидкости к центральной части спирали выполнено в виде направленного под углом к внутренней поверхности желобов патрубка, причем оси патрубка и разбрызгивающего устройства расположены в различных плоскостях. На фиг. 1 изображен продольный разрез аппарата; на фиг.2 разрез по А-А фиг.1. Аппарат имеет горизонтальный, вертикальный или наклонный корпус 1 с устройствами ввода в него исходных продуктов, участвующих в процессе и вывода из него конечных продуктов. Эти устройства включают патрубок 2 для подачи в аппарат выпариваемой жидкости, патрубок 3 для выгрузки неиспарившегося остатка жидкости и патрубок 4 для отвода образующихся паров. В корпусе 1 соосно с помощью подшипников 5 вращательно установлен вал 6. На валу 6 укреплено разбрызгивающее устройство 7. Оно выполнено из желобов 8 и 9 различной длины, связанных с центральной посадочной втулкой 10 и изогнутых в виде расходящейся от нее многозаходной спирали. Все короткие желоба 8 на всей своей длине, в том числе их центральные концы 11 и периферийные концы 12 лежат в одном и том же поперечном сечении корпуса 1, т.е. они образуют плоскую архимедову спираль. Периферийные участки желобов 9 по мере удаления периферийных участков от оси разбрызгивающего устройства 7 смещаются в направлении, параллельном оси разбрызгивающего устройства, т.е. валу 6, так что периферийные концы 13 желобов 9 расположены в различных плоскостях, перпендикулярных оси разбрызгивающего устройства 7. При вращении разбрызгивающего устройства 7 это должно обеспечить широкий факел распыла жидкости. Периферийные концы 13 длинных желобов 9 прикреплены скобами 14 к винтовому ребру 15. Последнее связано спицами 16 с диском 17, расположенным под желобами 8, 9. Диск 17 связан с центральной посадочной втулкой 10 разбрызгивающего устройства 7, посредством диска 17 с центральной посадочной втулкой 10 связаны и желоба 8, 9. Периферийные концы 13 желобов 9 заужены на сливном участке и ориентированы под различными углами к плоскости, перпендикулярной валу 6. Это должно обеспечить контролируемый сброс жидкости с желобов 9 разбрызгивающего устройства 7 на стенки корпуса 1, который снабжен снаружи обогреваемой рубашкой 18 с патрубками 19 для ввода и вывода теплоносителя. Периферийные концы 12 коротких желобов 8 находятся на меньшем расстоянии от вала 6, чем периферийные концы 13 длинных желобов 9. Короткие 8 и длинные 9 желобы расположены вокруг втулки 10 в периодически повторяющейся последовательности. При этом периферийные концы 12 коротких желобов 8 подведены приблизительно к средним участкам соседних длинных желобов 9. Зазоры 20 между соседними желобами 8, 9 в центральной части разбрызгивающего устройства 7 меньше зазоров 21 на его периферии. Патрубок 2 для подачи жидкости в аппарат служит также средством для подвода жидкости к центральной части разбрызгивающего устройства 7. Конец 22 патрубка 2 подведен вплотную к центру разбрызгивающего устройства 7. При этом конец 22 патрубка 2 расположен под острым углом к плоскости поперечного сечения корпуса 1 и направлен под углом к внутренней поверхности желобов 8, 9. Относительно оси разбрызгивающего устройства 7 конец 22 патрубка 2 направлен так, чтобы траектория струи жидкости, вытекающей под напором из патрубка 2, не пересекала указанную ось. В этом случае кинетическая энергия струи вытекающей из патрубка 2 жидкости преобразуется во вращение разбрызгивающего устройства 7, и патрубок, таким образом, служит одновременно средством для приведения во вращение разбрызгивающего устройства. Для полного использования всех признаков настоящего изобретения не является существенным форма или ориентация корпуса аппарата так же, как и число разбрызгивающих устройство, установленных в одном и том же корпусе. Аппарат работает следующим образом. Жидкость через патрубок 2 под напором насоса, не показанного на чертеже, в виде плотной и скоростной струи направляется на внутреннюю поверхность желобов 8, 9 в центральной части разбрызгивающего устройства 7. В результате последнее приводится во вращение. Направление вращения разбрызгивающего устройства 7 таково, что периферийные концы 13 желобов 9 оказываются ориентированными в сторону, противоположную направлению их движения. Под действием центробежных сил жидкость перемещается вдоль желобов 8, 9 и затем сбрасывается на внутреннюю поверхность корпуса 1, обогреваемого снаружи. При этом указанная поверхность оказывается покрытой сплошной пленкой жидкости, которая постоянно турбулизуется каплями и струями жидкости. Часть жидкости при этом частично испаряется. Неиспарившийся остаток жидкости выводится из корпуса 1 через патрубок 3. Образовавшиеся пары удаляются из корпуса 1 через патрубок 4. Аппарат может быть использован, например, для выпаривания из капролактама при остаточном давлении 1-3 мм рт.ст. следов воды и легкокипящих примесей, содержащихся в небольшом количестве (2-5%) в исходном продукте капролактаме-сырце. Изобретение может быть реализовано в пленочных кожухотрубных испарителях, содержащих целый пакет вертикальных труб диаметром около 500 мм, нагреваемых снаружи и орошаемых изнутри. При этом для первоначального распределения жидкости в виде пленки на верхних участках труб могут быть использованы разбрызгивающие устройства, вращаемые под действием струй жидкости. Разветвление общего потока жидкости, вытекающего из напорного патрубка насоса, на несколько параллельных потоков по числу орошаемых труб не представляет затруднений, в то время, как установка отдельных громоздких приводов для вращения разбрызгивающих устройств в каждой трубе практически была бы неосуществимой.
Формула изобретения
АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ с участием жидкости, содержащий разбрызгивающее устройство, установленное в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси и выполненное из желобов, изогнутых в виде расходящейся от оси разбрызгивающего устройства многозаходной спирали, центральная часть которой имеет большее число заходов, чем периферийная, устройство для подвода жидкости к центральной части спирали, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции аппарата, устройство для подвода жидкости выполнено в виде направленного к внутренней поверхности желобов патрубка, причем оси патрубка и разбрызгивающего устройства расположены в различных плоскостях.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
