Выпарной аппарат со стекающей пленкой Советский патент 1985 года по МПК B01D1/22 

Изобретение относится к кокструк ции выпарных: аппаратов со стекающей пленкой и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Известны выпарные аппараты, вклю чаюпще цилиндрический корпус, закрепленные в трубньк решетках теплообменные трубы и размещенные в них пленкообразующие устройства в виде спиральных лент. Спиральные ленты установлены в теплообменных трубах с зазором, определяющим толщину стекающей пленки. Применение таких вставок эффективно при высокой плот ности орошения, когда толщина стека щей пленки жидкости превьштает величину зазора между вставкой и стен кой трубы l1 . Однако если толщина пленки меньше этого зазора, то вставка не воздействует на жидкость и тонкая плен ка жидкости при стекании по стенкам трубы может разрьшаться и выроящать ся в струи, что резко сокращает поверхность испарения. Учитьтая то, что выпускаемые промышленностью тру бы имеют значительные предельные отклонения диаметра и толщины етенок, реальный внутренний.диаметр Труб также колеблется в больших пре делах, в связи с чем зазор мажду стенкой трубы и вставкой может быть установлен не менее 3-4 мм. Для получения тонких пленок конструкция таких выпарных аппаратов непригодна. Известен также выпарной аппарат, содержащий корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, и размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки. В этом аппарате витки спиральной проволочной вставки прилегают к стенкам труб, ие образуя с ними зазора . и способствуя торможению стекающей пленки жидкости и некоторому увеличению поверхности контакта греющих поверхностей с пленкой выпариваемой жидкости, за счет чего процесс выпаривания интенсифицируется 2. Однако использование указанного аппарата в режиме тонкопленочного выпаривания недостаточно эффективно так как спи эальные проволочные вста кн, имеющие в сечении форму круга, не обеспечивают при этом устойчивого пленочного течения. Стекающая по стенке трубы тонким слоем жидкость обтекает виток спиральной вставки только в верхней и центральной части его сечения, а в крайней нижней точке сечения вставки, не дойдя до поверхности.трубы, часть жидкости срьшается в свободное падение в виде капель и струй. Толщина этих капель и струй также значительно превьппает толщину пленки, при этом дальнейший путь жидкости происходит без контакта с греющей поверхностью трубы, за счет чего процесс вьшаривания ясидкости замедляется. Цель изобретения - интенсификация процесса выпаривания за счет повьш1ения устойчивого пленочного течения. Указанная цель достигается тем, что в вьтарном аппарате со стекающей пленкой, содержащем вертикальный корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, и размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки, вставки выполнены в поперечном сечении в форме сегмента с прямолинейной вертикальной стороной, прилегающей к внутренней поверхности трубы. Вставка с поперечным сечением витка описанной формы позволяет обеспечить равномерное и устойчивое движение тонкой пленю по всей длине труб при этом достигается безотрывное огибание пленкой витка вставки и дальнейшее ее движение по стенке трубы. Повьшается надежность работы аппарата, предотвращается вырождение пленки в капли или струи. Применение спирально-проволочной вставки с большой границей контакта со стенкой трубы увеличивает греющую поверхность и отдачу тепла от стенки трубы к жидкости (эффект оребрения), что способствует увеличению количества жидкости, испаренной за один проход, т.е. интенсификация работы аппарата. На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез/ на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1J фиг. 3 - узел II на фиг. 2; на фиг. 4 - вариант выполнения проволочной вставки. Аппарат содержит корпус 1 и вер-. тикальные трубы 2, закрепленные в трубных решетках 3 и 4. Корпус име3

ет патрубки 5 и 6 для входа теплоносителя и выхода конденсата, патрубки 7 и 8 для входа и выхода выпариваемой жидкости и патрубок 9 дл отвода паров, Для обеспечения разномерного .смачивания выпариваемой жидкостью вну;гренних стенок труб 2 на их верхних концах установлены распределительные элементы 10. Внутри каждой трубы помещены упругие спирально-проволочные вставки 11. Поперечное сечение витка спиральнопроволочной вставки 11 имеет вертикальную прямолинейную сторону 12, прилегающую к внутренней поверхности трубы 2. Оно может форму сегмента (фиг. 3) или форму выпуклого многоугольника (фиг. 4) , вписанного в сегмент или близкого по форме к сегменту. Вертикальная прямолинейная сторона 12 сечения сопрягается в нижней части со смежной стороной сечения 13 под острым углом

Аппарат работает следующим образом. Подлежащий выпариванию раствор поступает в верхнюю часть аппарата через патрубки 7 и через зазо)Ы между распределительными элементами 10 и трубками 2 поступает в виде тонкой равномерной пленки на внутренние поверхности труб 2. В межтрубное пространство через патрубок 5 поступает теплоноситель. При стекании по трубам 2 жидкость н бегает на витки спирально-проволочной вставки 11. Это обеспечивает торможение жидкости, увеличивая время ее пребывания в испарителе и повышая тем самым количество зшдкости, испаренной за один проход. Одновременно при набегании жидкости на витки вставки происходит перемешивание слоя жидкости и обновление свободной поверхности стекающей пленки что также, обеспечивает интенсификацию испарения. При этом профиль сечения витка вставки (сегмент или вписанный в сегмент выпуклый многоугольник с нижним острым углом) не

34210Л

образуют со стенкой трубы карманов и не имеют точек, лежащих ниже нижней точки сопряжения сечения витка вставки с трубой, т.е. точек, с которых возможен срыв капель или струй. Наличие острого угла, под которым сопрягается вертикальная сторона сечения 12 с соседней стороной 13, обеспечивает плавное стекание всей JQ пленки жидкости 14 с витка вставки 11 на стенки трубы 2. При этом обеспечивается поддержание равномерной толпщны стекающей пленки. Упаренный раствор выводится из аппарата через патрубок 8. Пар удаляется через патрубок ,9.

Используемые в аппарате вставки не нарушают сплошного безотрывного, течения. Жидкость протекает через витки вставки, не образуя струйных потоков и не срываясь в паденА. При зтом витки вставки тормозят жидкость увеличивая время ее активной обработки и дают прирост свободной поверхности жидкости, с которой происходит испарение.. Одновременно обеспе чивается прирост поверхности контакта жидкости с обогревающей поверхностью, посколькусечение встаБзси имеет прямолинейную сторону, прнле -ающую к обогреваемой стенке трубы, сопрягающейся со смежной стороной по крайней мере снизу под острым углом. Вертикальная прямолинейная сторона обеспечивает большую35 поверхность контакта, а следовательно, хорошую теплопередачу от стенок трубы к вставке, что способствует интенсификации нагтрева стекающей жидкости. Острые углы, под которыми сопрягается вставка со стенками трубы, обеспечивают перетекание жидкости с поверхности вставки на поверхность трубы и с поверхности трубы на поверхность вставки. Этим

5 предотвращается отрыв капель .жидкости и их свободное падение, вырождение пленки жидкости в. струи яля йакопление и струйное течение жидкости по спиралеобразным желобам.

ВЬШАРНОЙ АППАРАТ СО СТЕКАННЦЕЙ.ПЛЕНКОЙ, содержащий вертикальный корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса выпаривания за счет повышения устойчивого пленочного течения выпариваемой жидкости, вставки выполнены в поперечном сечении в форме сегмента с прямолинейной стороной, прилегающей к внутренней поверхности трубы. W оэ i4 ГС