Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов Советский патент 1987 года по МПК B01D1/10 H05B3/60 

1t

Изобретение относится к химической, целлюлозно-бумажной и пищевой промьгашенности, а именно к трубча- TbFM выпарным аппаратам для выпаривания водных растворов.

Цель изобретения - повышение надежности работы выпарных аппаратов для кристаллизующихся растворов и снижение удельных затрат электрической и тепловой энергии.

На фиг. 1 показан выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения, общий вид, на фиг. 2 - размещение электродов в трубе вскипанияj на фиг.З - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. А - график изменения скорости циркуляции

Выпарной аппарат содержит греющую камеру 1, трубу 2 вскипания, сепаратор 3, связанны с греющей камерой циркуляционной трубой 4, насос 5 и электроды 6, находящиеся в ниж- ней части трубы 2 вскипания. Электроды 6 выполнены в виде цилиндров 7, 8 и 9, концентрически расположенных друг относительно друга и трубы 2 вскипания. Средний цилиндр 8 выпол-. нен из нержавеющей стали, например Х18Н10Т, и электрически связан с отрицательным полюсом источника тока (не показан). Два крайних цилиндра 7 и 9 соединены между собой металлическими стержнями 10 и выполнены из коррозионно-стойкого материала, например титана, покрытого активным слоем. Цилиндры 7 и 9 электрически соединены с положительным полюсом источника тока и служат анодом. Поверхность всех цилиндров во избежание кристаллизации солей.отполирована. Стержни 10 имеют втулки 11 из изоляционного термостойкого материала, например фторопласта, которые электрически изолируют стержни 10 от раствора и среднего цилиндра 8. Для соосного расположения цилиндров изолирующие втулки 11 имеют центрирующие втулки 12 из того же материала.

Размещение обоих электродов (анода и катода) в нижней части трубы вскипания позволяет устойчиво генерировать дополнительные центры кипения в виде газовых пузырьков и свести к минимуму электрическое и гидравлическое сопротивление. Конструктивное исполнение электродов в виде соосно расположенных цилиндров, а также их электрическая взаимосвязь предпочтительнее ввиду неравномерности распределения скорости потока

134732

раствора по сечению трубы вскипания. В этом случае число газовых пузьфьО

в 1 м проходящего раствора, одинаково по всему сечению трубы вскипания. Выполнение цилиндров с полированной поверхностью позволяет полностью исключить кристаллизацию на цилиндрах.

Выпарной аппарат работает следующим образом.

Выпариваемый раствор нагревают в греющей камере 1 до температуры кипения при давлении раствора в верхней части трубы 2 вскипания и подают циркуляционным насосом 5 в трубу 2 вскипания, где он обтекает электроды 6. Проходящий между электродами 6 от внешнего источника электрический ток (напряжение около 2,5- 3,5 В, плотность тока около 0,001- 0,010 А/см в зависимости от расстояния между цилиндрами, состава и концентрации раствора) вызывает электролиз воды и появление на обоих электродах газовых пузырьков Сводо- рода - на боковых поверхностях среднего цилиндра 8 и кислорода - на поверхностях цилиндров 7 и 9). Эти пузырьки служат готовыми центрами

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кипения, которые растут и столбе раствора, движущегося в трубе 2 вскипания. Вследствие этого плотность парожидкостной смеси уменьшается, а всплывающие пузырьки увлекают за собой раствор и скорость циркулирующего раствора увеличивается. Паро- жидкостную смесь, образованную в трубе 2 вскипания, разделяют в сепараторе 3 на вторичный пар и концентрированный раствор, который затем поступает в циркуляционную трубу 4, где его смешивают со свежим раствором и насосом 5 подают в греющую камеру 1.

Результаты испытаний модели предложенного аппарата для кристаллизующихся растворов представлены на фиг. 4. По оси абсцисс отложены значения потенциала катода в вольтах относительно нормального водородного .электрода (-if , В(н.в.э) по оси ординат - скорость циркуляции 20%-но- го водного раствора КС В. Как видно из графика, относительное изменение скорости циркуляции раствора UU, вызванное действием электродов , раз лично при разных начальных скоростях циркуляции УП и составляет 31 при Wj,

31

1,3-M/ci 22% при Wo 1,8 м/с и 17% при WQ 2,3 м/с. Абсолютное приращение скорости циркуляции, по- лученное на модели аппарата, примерно одинаково для всех скоростей и зависит от потенциала катода (режима электролиза). Максимальная величина uW 0,4 м/с.

Представленные результаты объясняются тем, что вследствие вскипания раствора значительно ниже верхнего уровня трубы вскипания увеличивается высота кипящего слоя раствора; уменьшается плотность кипящего слоя из-за наличия большого числа центров кипения; увеличивается скорость подъема раствора, . увлекаемого растущими пузьфьками.

Большая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным выпарным аппаратом кристал- ЛИЗУЮ1ЦИХСЯ растворов объясняется тем, что парциальное давление пара в газовых пузырьках, генерируемых электродами в предлагаемом аппарате равно нулю и поэтому пузьфьки растут быстрее, а поскольку и число их боль .ше чем, в известном аппарате, то общий эффект вскипания движущегося раствора значительно выше. Полировка поверхностей электродов полностью исключает возможность кристаллизации на цилиндрах.

Предлагаемый аппарат характеризуется простотой и надежностью в работе (генерация центров кипения не срывается от кристаллизации элек734

тродов), уменьшением удельного расхода электроэнергии на привод циркуляционного насоса и проведением про- цесса электролиза в трубе вскипания, увеличением производительности выпарного аппарата для кристаллизующихся растворов на 17-31% вследствие введения в трубу вскипания газовых, а не паровых пузырьков.

Формула изобретения

1.Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержащий

греющую камеру, размещенную над ней трубу вскипания, электроды, связанные с источником тока, сепаратор, связанный с греющей камерой циркуляционной трубой, насос, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности его работы и снижения удельных затрат электрической и тепловой энергии, электроды установлены по оси греющей камеры в нижней

части трубы вскипания.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что электроды выполнены в виде цилиндров, причем крайние цилиндры соединены между

собой металлическими стержнями с

изолирующими и центрирующими втулками из термостойкого материала, например фторопласта, и электрически связаны с положительным полюсом источника тока, а средний цилинд р соединен с отрицательным полюсом источника тока.

Изобретение относится к трубчатым выпарным аппаратам для выпаривания кристаллизующихся водных растворов. Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата и снижение, удельных затрат электрической и тепловой энергии. В выпарном аппарате, содержащем греющую камеру, переходящую в трубу вскипания, сепаратор, связанный с греющей камерой, циркуляционной трубой, насос, а также электроды, электрически связанные с источником тока, оба электрода (анод и катод) расположены в нижней части труб вскипания. Электроды могут быть любой формы, но предпочтительно в виде цилиндров,расположенных концентрически относительно друг друга и трубы вскипания. Два крайних цилиндра, связанных между собой металлическими стержнями с изолирующими и центрирующими втулками, выполнены из корррозионно-стой- кого материала, например титана, покрытого активным слоем, и соединены с положительным полюсом источника тока, а средний цилиндр вьшолнен из нержавеющей стали и соединен с отрицательным полюсом источника тока. Поверхность цилиндров выполнена полированной. Размещение обоих электродов (анода и катода) в нижней части трубы вскипания позволяет устойчиво генерировать дополнительные центры кипения в виде газовых пузырьков и свести к минимуму электрическое и . гидравлическое сопротивление. Конструктивное исполнение электродов в виде соосно расположенных цилиндров, а также их электрическая взаимосвязь предпочтительнее ввиду неравномерности распределения скорости потока раствора по сечению трубы вскипания. В этом случае число газовых пузырьков выделяющихся в единицу времени в 1 м проходящего раствора, одинаково по всему сечению трубы вскипания. Выполнение цилиндров с полированной поверхностью позволяет исключить кристаллизацию на цилиндрах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. & (Л оо со со

yjpcxyvs

WSAAXX

eVWWO OT xxvyvvyy

xxxyxxvvsAx

K &XXXVWSA2

QgXXVWSAAA

iTxWSAAAJ JCX

QDi/e. J

(риг.

Составитель E, Сотникова Редактор И. Рыбченко Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

- . - ™. , -- - -.

Заказ 2155/6Тираж 657Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4