Аппарат для выпаривания жидкостей

 

(„)906586

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.01.76 (21) 2316130/23-26 с присоедиыением заявки № (23) Приоритет— (51) M. Кл.з

В 01 D 1/22

F 28 D 15/00

Гооударствеиный комитет (53) УДК 66.048..541 (088.8) Опубликовано 23.02.82. Бюллетень №7

Дата опубликования описания 28.02.82 по делам изобретеиий и открытий

Ю. Н. Пискунов и А. В. Алейн ов! : (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к выпарным аппаратам, а именно к аппаратам со стекающей пленкой, применяемым в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, и также может быть использовано в качестве кипятильников колонной аппаратуры.

Известен выпарной аппарат со стекающей пленкой жидкости, содержащий вертикальную греющую камеру с закрепленными в ней в трубных решетках теплообменными 1о трубками, снабженными на верхних концах полыми шарами, распределительную камеру, установленную над верхней трубной решеткой с перфорированной ограничительной пластинкой, установленной над шарами, пульсатором, обеспечивающим подъем и опускание шаров, и сепаратор, установленный в нижней части греющей камеры. Сепаратор сообщен с нижней частью греющей камеры. Для циркуляции раствора между сепаратором и распределительной камерой 20 установлена труба (1).

Недостатками известного выпарного аппарата являются невысокая интенсивность теплопередачи к стекающему по внутренней поверхности теплопередающих элементов раствору из-за малой турболизации пленки, образованной вставными дроссельными элементами, и применения в качестве теплопередающих элементов труб, через которые тепло от конденсирующегося на наружной стенке пара передается раствору, стекающему по внутренней поверхности.

Кроме того, при упаривании растворов, содержащих частицы твердых веществ, возможно забивание кольцевого зазора между неподвижным дросселирующим элементом и внутренней поверхностью теплопередающего элемента, что ограничивает область применения известного аппарата.

Неудобства монтажа и эксплуатация дросселирующих элементов, требующих строгую коаксиальность с трубами при установке, периодическую чистку при упаривании растворов, содержащих твердые частицы, в которых раствор в виде пленки стекает по внутренней поверхности, затрудняет создание компактных аппаратов с трубками, диаметр которых менее 25 мм..

На снижение теплоотдачи от стенки к раствору оказывает влияние характер изме906586 нения давления и направление движения вторичного пара внутри трубки; требуется значительный расход энергии на создание пульсирующего перемещения шаров, особенно, при больших диаметрах аппаратов, так как при этом требуется большая скорость и величина перемещения поршня, при помощи которого создается кратковременное разрежение над шарами; невозможно регулирование времени нахождения шаров в верхнем положении, от которого зависит плотность орошения внутренней поверхности трубок греющей камеры и производительность выпарного аппарата.

Кроме того устройство распределения обеспечивает кратковременный подъем шаров с заданной частотой, при котором время нахождения шаров в верхнем положении зависит от продолжительности действия разности давлений на шары, которая, в свою очередь, зависит от скорости изменения давления или перемещения поршня пульсатора из своего нижнего положения в верхнее и от скорости частичного снижения давления за счет поступления вторичного пара и греющих труб через кольцевые щели, образующиеся при подъеме шаров.

Известен также аппарат для нагревания и выпаривания жидкостей. содержащий установленные одна под другой камеру подвода тепла и камеру испарения, разделенные трубной решеткой, и тепловые трубы, закрепленные в трубной решетке (2).

Недостаток аппарата состоит в том, что тепловые трубы погружены в слой жидкости, что обуславливает малую интенсивность процесса нагревания и испарения жидкости.

Цель изобретения — интенсификация процесса за счет осуществления выпаривания в тонкой пленке.

llоставленная цель достигается тем, что аппарат для выпаривания жидкостей, содержащий установленные одна под другой камеру подвода тепла и камеру испарения, разделенные трубной решеткой, и тепловые трубы, закрепленные в трубной решетке, снабжен установленной над камерой испарения распределительной камерой с пульсатором, днище которой выполнено в виде двух жестких пластин с отверстиями для верхних концов труб, и установленными в отверстиях дроссельными элементами в виде гибких кольцевых диафрагм, закрепленных между пластинами.

При этом тепловые трубы снабжены насадками в виде усеченных конусов, прикрепленных к верхним концам труб меньшим основанием, диаметр которого равен наружному диаметру тепловой трубы.

На фиг. 1 изображен выпарной аппарат, общий вид; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1.

Выпарной аппарат содержит распределительную камеру 1, выполненную в виде полностью заполненной раствором емкости, в которой создается пульсирующее измене10

45 рообразном состоянии переходит в верхнюю

50 часть, где отдает тепло раствору. Конденсат греющего пара проходит через отверстия нижней трубной решетки 12 и выводится из

Зо

35 ние давления с заданной частотой при помощи пульсатора 2. В дне 3 распределительной камеры 1 укреплены кольцевые гибкие диафрагмы 4, охватывающие насадки 5, выполненные из фторопласта или отполированного металла в виде усеченного конуса, малое основание которого имеет диаметр, равный диаметру тепловой трубы 6, и закреплено на ее верхнем торце.

Дно 3 распределительной камеры состоит из двух пластин 7 и 8 с отверстиями соосными с осями тепловых трубок и диаметрами, увеличенными на ширину кольцевой диафрагмы, которая зажата между этими пластинами.

Тепловые трубы 6 соединены с камерой 9 испарения и камерой 10 подвода тепла при помощи разъемной трубной решетки 11, расположенной в зоне переноса тепла тепловых труб.

Верхний и нижний концы тепловых труб 6 укреплены в трубных решетках 12.

Выпарной аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор поступает в распределительную камеру 1 под давлением, на которое накладывается пульсирующее давление от пульсатора 2. Импульсное увеличение давления в распределительной камере 1 вызывает изгиб гибкой кольцевой диафрагмы, выполненной из эластичного материала, например резины, и охватывающей конусную насадку 5, укрепленную на каждой тепловой трубе 6.

При этом увеличивается кольцевой проход для выхода раствора из распределительной камеры 1 в виде пленки, стекающей по наружной поверхности тепловой трубы 6.

Периодическое изменение расхода и скорости прохождения раствора через изменяющееся сечение кольцевого прохода уменьшает возможность отложения твердых частиц в дросселирующем элементе при упаривании растворов, содержащих такие частицы.

Стекающая пленка раствора при нагреве и кипении отводит тепло от наружной поверхности тепловых труб 6. Образующийся при этом пар отводится из камеры 9.

Упаренный раствор собирается в ее нижней части и выводится из аппарата. Сконденсированная жидкость, заключенная в тепловых трубах 6, опускается в их нижнюю часть, где за счет тепла, передаваемого от теплоносителя — греющего пара, вскипает и в пакамеры !О.

Трубный пучок тепловых труб устанавливается таким образом, что его средняя часть — зона переноса тепла, на которой практически не должно происходить теплообМенд с окружающей трубы средой, находится в верхней части камеры 10 подвода

906586

Формула изобретения рычный байр

Составитель Е. Сотникова

Редактор О. Юрковецкая Техред А. Войкас Корректор М. Пожо

Заказ 452/10 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н оз крытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тепла, где скапливаются неконденсирующиеся газы, имеющие низкий коэффициент теплопроводности.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого выпарного аппарата определяется повышением эффективности 5 передачи тепловой энергии за счет обеспечения равномерного нагрева стекающей пленки йо наружной поверхности трубок, снижением эксплуатационных затрат за счет обеспечения легкой разборки аппарата и 1О доступа к поверхности трубок в зонах подвода и отвода тепла, а также за счет расширения области применения выпарных аппаратов в качестве кипятильников, ректификационных колонн при применении теплоносителей с температурой до 200 С (при при- 15 менении тепловых трубок заполненных водой).

1. Аппарат для выпаривания жидкостей, 20 содержащий установленные одна под другой камеру подвода тепла и камеру испарения, разделенные трубной решеткой, и тепловые трубы, закрепленные в трубной решетке, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем осуществления выпаривания жидкости в тонкой пленке, он снабжен установленной над камерой испарения распределительной камерой с пульсатором, днище которой выполнено в виде двух жестких пластин с отверстиями д,пя верхних концов труб, и установленными в отверстиях дроссельными элементами в виде гибких кольцевых диафрагм, закрепленных между пластинами.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, тепловые трубы снабжены насадками, выполненными в виде усеченных конусов; прикрепленными к верхним концам труб меньшим основанием, диаметр которого равен наружному диаметру тепловой трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 435625, кл. В О! D 1/22, 1974.

2. Патент Англии ¹ 1331238, кл. F 4 S

1973.