Устройство для обработки изделий высокоагрессивными жидкостями

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>885357

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 03. 80 (21) 2899195/22-02 (51)М. Клз

С 23 G 3/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

- по делам изобретений и открытий

Опубликовано 301181. Бюллетень 89 44

Дата опубликования описания 30. 11. 81 (53) УДК 621. 794.41 (oee.e) (72) Авторы изобретения

T. Г. Колоколова, Н. Х. Даниленко, И. П. Ефрем

В.И. Волков, В.И. Шумский и Л.И. Огилец (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

ВЫСОКОАГРЕССИВНЬЯИ ЖИДКОСТЯМИ

Изобретение относится к устройст- вам, предназначенным для проведения технологических процессов обработки поверхности металлических и неметал5 лических изделий высокоагрессивными жидкостями при повышенных температурах, и может найти применение в машиностроительной, авиастроительной, приборостроительной,электротехнической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устрой"тво, содержащее погружные политетрафторэтиленовые теплообменники.

Устройство применяется при процессах хромирования, цинкования„ пассивирования, травления и других процессах обработки поверхности и представляет собой ванну, содержащую погружные плетеные или неплетеные пучки политетрафторэтиленовых труб малого диаметра (2,54 мм) Y-образной формы (концы труб во всех конструкциях сварены в головки, уплотнены в подводящих фланцах, располагаемых над уровнем рабочего раствора); для предотвращения механических повреждений политетрафторэтиленовые нагреватели отгораживаются от основного объема ванны поливинилхлоридными листами. В трубное пространство устройства также подается теплоноситель — riap или горячая вода, рабочий раствор при этом нагревается.

Теплосбменные аппараты, содержащиеся в укаэанных устройствах, не подвергаются коррозии, на них не отлагается осадок иэ рабочих растворов, они не прожигаются при соприкосновении с электродами (11 .

Однако недостатком устройства является низкий коэффициент теплопередачи, так как тепловые потоки в ванне образуются только за счет естественной конвекции при перемещении нагретых слоев в верхнюю часть ванны.

Недостатком устройств, включающих

Y-образные теплообменные аппараты, является также необходимость непроизводительного увеличения теплообменной поверхности, так как при конденсации греющего пара в Y-образных трубках происходит периодическое скопление конденсата и, следовательно, затопление участков трубок, что приводит к неинтенсивной работе части поверхности. Величина коэффициента теплопередачи снижается и эа

885357 счет использования для защиты полимерных трубок от механических повреждений (например, электродами или падающими изделиями) перфорированных листов иэ низкотеплопроводных (например, из поливинилхлорида) пластмасс.

Цель изобретения — интенсификация ,процесса обработки и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее ванну для раствора и теплообменник для нагрева раствора, выполненный в виде объединенных в коллекторы полимерных термопластичных трубок, и штуцеры для подвода и отвода теп,поносителя, снабжено полой цилин-. дрической опорой с отверстиями,размещенной на дне ванны, радиальными опорными стержнями, закрепленными на цилиндрической опоре, и щелевым диффузором, установленным над теплообменником, при этом термопластичные трубки концентрически расположены на радиальных опорных стержнях, образуя конусообразные поверхности, меньшие основания которых обращены друг к другу.

Смежные конусообразные поверхности расположены под углом 30-60 >.

Устройство снабжено также поперечной перегородкой, установленной в щели диффузора.

Итуцер подвода теплоносителя расположен над штуцером отвода теплоносителя.

Такое конструктивное выполнение аппарата позволит эффективно проводить процесс обработки изделий высокоагрессивными жидкостями при повышенных температурах, интенсифицировать процесс теплообмена, организовать принудительную конвекцию в объеме ванны при использовании погружных теплообменных аппаратов,выполненных из антиадгезионных, химстсйких неэлектропроводных термопластичных материалов, обеспечить надежность работы устройства, стабилизовать технологический режим.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

A-A на фиг.1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит корпус ванны

1, теплообменник 2, выполненный иэ концентрических термопластичных трубок 3, образующих конусообразные поверхности 4, расположенные под углом 30-60 по отношению друг к друО гу и образующие каналы 5 переменного сечения. Теплообменник содержит также полую центральную цилиндрическую опору б,снабженную отверстиями 7,на которой установлены меньшими основаниями друг к другу конические поверхности 4, штуцера 8 и 9 для подвода и отвода теплоносителя соответ5

tQ

2О

ЗО

®

Q$

5О

55 бО

65 ственно, радиальные опорные стержни

10, закрепленные в опоре 6.

Над теплосбменником 4 с зазором по отношению к стенкам ванны размещен щелевой диффузор 11, щель которого снабжена предохранительными пе регородками 12. В ванне размещены обрабатываемые изделия 13.

В устройстве целесообразно поверхность теплообменника располагать с наклоном (до 5 >) в сторону выхода теплоносителя из трубного пространства, а ванну и целевой диффузор выполнять из стеклопластика или другого конструкционпого полимерного материала.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемые изделия 13 помещаются в рабочий раствор. Через штуцер 8 в трубное пространство теплообменника 2 поступает теплоноситель, например пар; конденсат постоянно удаляется через штуцер 9, ось которого расположена ниже оси штуцера 8, при этом теплоотдача от теплоносителя к внутренней поверхности стенки трубки 3 в течение всего процесса обработки изделий 13 является теплоотцачей при конденсации, вся поверхность теплообмена работает эффективно, так как в трубном пространстве отсутствуют отстойные зоны, затопленные конденсатом.

Нагретый рабочий раствор направляется вверх преимущественно через отверстия 7 центральной полой опоры б и частично через щели в верхней поверхности 4 .между перегородками 12 диффузора 11 нагретые слои рабочего раствора поступают в центральную верхнюю часть ванны непосредственно в зону, где размещаются обрабатываемые изделия 13.

Остывшие в верхней части ванны слои рабочего раствора через зазоры между диффузором 11 и корпусом ванны

1 (также зона охлаждения) поступают в каналы 5 переменного сечения, где рабочий поток турбулизуется и интенсифицируется процесс теплоотдачи к рабочему раствору GT наружной поверхности стенок трубок 3. Затем нагретый рабочий раствор вновь поступает в отверстия 7 и щели между теплообменными трубками 3 в поверхностях 4.

Таким образом, в объеме ванны при использовании погружного теплообменника осуществляется принудительная конвекция — организация направленного теплового потока.

Расположение смежных конических поверхностей 4 под углом 30-60 0 друг к другу способствует турбулизации потока в объеме ванны без существенного увеличения гидравлического сопротивления в каналах переменного сечения, образуемых этими полотнами.

885357

Размещение щелевого диффузора I1 с зазорами по отношению к стенкам ванны (зона охлаждения иэ-за тепловых потерь через стенки) и принятое соотношений площадей: площадь проходного сечения щели диффузора больше или равна суммарной площади зазоров между щелевым диффузором 11 и стенками ванны 1, создает .условия для направленного движения теплового потока — нагретый раствор перемещается по центру вверх, остывший — по периферии вниз. ,Принятое соотношение величин суммарной площади отверстий 7 в полой цилиндрической опоре б и суммарной площади щелей между трубками 3 в конических поверхностях 4 обусловливают более низкую величину гидравлического сопротивления в отверстиях 7 по сравнению с величиной гид-, равлического сопротивления в щелях между теплообменными трубками 3, способствуют прохождению основной части остывшего рабочего раствора вдоль всей поверхности теплообмена, поступлению нагретого рабочего раствора в зону непосредственного расположения обрабатываемых иэделий 13 через отверстия 7 полой опоры б.

Теплоноситель постоянно удаляется из трубного пространства теплообменника 2 (что интенсифицирует процесс теплоотдачи) благодаря расположению штуцера 8 подвода теплоносителя выше штуцера 9 отвода.

Теплообменник 2 предохраняется от механических повреждений при падении изделий 13 предохранительными перегородками 12.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение при проведении процессов обработки поверхности иэделий высокоагрессивными жидкостями химическими и электрохимическими методами при повышенных температурах, особенно в таких гальванических процессах как электрополирование, хромирование, никелирование, меднение, подготовка поверхности под покрытие травлением и др., позволит в ваннах большой емкости использовать надежные погружные теплообменники, выполненные иэ химстойких термопластов и с небольшой поверхностью теплопередачи, обеспечив надежную работу устройств и стабильное и бесперебойное проведение технологических процессов.

Экономический эффект от использования данного устройства только в процессе обработки кремнеземных материалов растворами серной кислоты составит 200 тыс.руб. в год

t0 (10 тыс.руб. на одно устройство).

Формула изобретения

1. Устройство для обработки иэделий высокоагрессивными жидкостями, содержащее ванну для раствора и теплообменник для нагрева раствора, выполненный в виде объединенных в коллекторы полимерных термопластич20 ных трубок, и штуцеры для подвода и отвода теплоносителя, о.т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса обработки и повышения надежности работы устройства, оно снабжено полой цилиндрической опорой с отверстиями,размещенной на дне ванны, радиальными опорными. стержнями, закрепленными на цилиндрической опоре, и щелевым диффузором, установленным над теплообменником, при этом термопластичные трубки концентрически расположены на радиальных опорных стержнях,образуя конусообразные поверхности, меньшие основания котоРых обращены. друг к другу.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что смежные конусообразные поверхности расположены под углом 30-60 о

40 3. Устройство.по пп. 1 и 2, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено поперечной перегородкой, установленной в щели диффузора.

4. Устройство по пп. 1-3, о т45 л и ч а ю щ е е с я тем, что штуцер подвода теплоносителя расположен над штуцером отвода теплоносителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. HEAT EXCHANGERS. Проспект фирмы "Дюпон". Швейцария, 1973.

885357

Составитель И. Саакова . Техред М. Голинка Корректор М. Пожо

Редактор В. Петраш

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 10456/38 Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственногокомитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5