Аппарат для проведения тепломассообменных процессов Советский патент 1988 года по МПК B01D3/00 B01D3/32 

(Л

со со

00

Конечный iyooynm

13 с различной температурой конденсации рабочей жидкости в них, а охлаждаемая поверхность выполнена в виде тепловых труб 14, расположенных концентрично йнутри кольцевых тепловых труб нагревательной камеры и соединенных верхними концами с холодильником. Линия рециркуляции на входе в нагревательную камеру снабжена уравновешивающей емкостью 15 с успокоительной решеткой 16 и патрубками ввода газа 17, частично введенными в нагревательную камеру, расположенными соосно кольцевым тепловым трубам, а на выходе из нагревательной камеры - патрубками сбора газа 18, расположенными над поверхностью

14398

Продукта в нижней части кольцевых тепловых труб, и сборным коллектором 19. Линия подачи продукта и линии сбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями поддержания уровня 20, 21, 22, содержащими поплавок 23 и запорный орган 24, при этом линия подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем 25, расположенным после емкости поддержания уровня, а линия сбора конденсата снабжена сборным коллектором 26. Каждая секция кольцевой тепловой трубы нагревательной камеры снабжена внутренними перегородками. Линия рециркуляции расположена внутри паровой рубашки. 2 з.п, ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкции аппарата для проведения тепломассообменных процессов и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Аппарат состоит из корпуса 1, нагревательной камеры 2 с паровой рубашкой 3, холодильника 4, охлаждаемой поверхности 5, линии подачи продукта 6, пленкоформи- рующего устройства 7, линий сбора конденсата 8 и сбора конечного продукта 9, линии рециркуляции 10 и вентилятора I1, Нагревательная камера выполнена в виде пучка вертикальных кольцевых тепловых труб 12,,состоящих из отдельных по высоте секций

1

Изобретение относится к технике проведения тепломассообменных процессов, как ректификация, дистилляция, .выпаривание и т.п., и может найти применение в химической,, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, теплоэнергетической и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - повьшзение эффективности тепломассообмена, улучшение качества и увеличение выхода продукта, повышение надежности работы.

На фиг„1 представлен аппарат для проведения тепломассообменных процессов, продольный разрез; на фиг, 2 - узел I на фиг.1,

Аппарат состоит из корпуса 1,нагревательной камеры 2 с паровой рубашкой 3, холодильника 4, охлаждаемой поверхности 5, линии 6 подачи продукта, пленкоформирующего устройства 7, линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного .соответственно, линии 10 рециркуляции и вентилятора I1 о Нагревательная камера 2 выполнена в виде пучка вертикальных кольцевых тепловых труб 12, состоящих из отдельных по высоте секций 13 с различной температурой конденсации рабочей жидкости в них, а охлаждаемая поверхность вьшолнена в виде тепловых труб 14, расположенных концентрш1но внутри кольцевых тепловых труб 12 нагревательной камеры 2 и соединенных верхними концами с холодильником 4 о

Линия 10 рециркуляции на входе в нагревательную камеру 2 снабжена уравновешивающей емкостью 15 с успокоительной решеткой 16 и патрубками 17 ввода газа, частично введенными

Q в нагревательную камеру 2, расположенными соосно кольцевым тепловым трубам 12, а на выходе из нагревательной камеры - патрубками 18 сбора газа, расположенными над поверхностью

5 продукта в нижней части кольцевых

тепловых труб 12, и сборным коллектором 19 о Линия 6 подачи продукта и линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями

0 20 - 22 поддержания уровня,содержащими поплавок 23 и запорный орган

24,при этом линия 6 подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем

25,расположенным после емкости 20 5 поддержания уровня, а линия 8 сбора

конденсата снабжена сборным коллектором 26.

Каждая секция кольцевой тепловой трубы 12 нагревательной камеры 2 0 снабжена внутренними перегородками 27, Линия 10 рециркуляции расположена внутри паровой рубашки 3

Алпарат работает следующим образом.

В верхнюю часть межтрубного пространства нагревательной камеры 2, представляющего собой паровую рубашку 3, предварительно подается влажный пар, который, конденсируясь на наружных поверхностях кольцевых тепловых труб 12, разогревает их. Включают холодильник 4-, с которым верхними концами соединены тепловые трубы 14 охлаждаемой поверхности 5, Затем включают вентилятор 11, который перекачивает газ по линии 10 рециркуляции. После этого, открывая регулирующий вентиль 25, формируют пленку жидкости на внутренней поверхности вертикальных тепловых труб 12, эжек- тируя ее с помощью потоков газа, выходящих из патрубков 17 ввода газа Вентилем 25 регулируют расход продукта, а следовательно, толщину жидкой пленки при том же расходе газа Количество продукта, ушеДшего в виде пленок, возмещают автоматически из емкости 20 поддержания уровня

Стекакапяя пленка продукта, попадая на поверхность, нагревается и испаряется. Причем нагрев жидкой пленки осуществляют так, что сохраняется требуемое качество продукта вследствие того, что температуру горячей поверхности изменяют соответ .ственно изменяющимся температурным требованиям к качеству меняющегося продукта. Пар от испаряющейся пленки жидкости попадает в поток газа, движущегося в турбулентном режиме, а затем в результате интенсивного перемешивания в турбулентном потоке попадает на охлаждаемую поверхность 5 и конденсируется. Образовавшаяся пленка конденсата, как и пленка продукта, стекает вниз под действием сил тяжести и скоростного напора воз духа.

Стекающий по тепловым трубам 14 конденсат улавливается линией 8 сбора конденсата, представляющий собой конусообразные сборники для каждой тепловой трубы 12 с общим сборным коллектором 26, соединенным с емкостью 21 поддерживая уровня Пленки продукта, стекающие по внутренним поверхностям вертикальных кольцевых тепловых труб 12, собирают в нижней части нагревательной камеры 2, а затем по линии 9 сбора конечного продукта через емкость 22 поддержания уровня выводят наружу.

4398

Газ в нижней части кольцевых тепловых труб 12 собирают патрубками 18 сбора газа, расположенными над поверхностью продукта, в сборный коллектор 19, а затем по линии 10 рециркуляции с помощью вентилятора 11 подают в верхнюю часть аппарата, где посредством уравновешивающей емкости 15

и успокоительной решетки 16 выравнивают распределение скоростного напора газа между патрубками 17 ввода в нагревательную камеру 2 В емкостях 21 и 22 уровень жидкости поддерживают таким, чтобы исключить потерю газа через линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного продукта и обеспечить рециркуляцию газа в заданном направлении

При необходимости вьщеления из

паров отдельных его частей (например, ароматических веществ при выпаривании яблочного сока, где наряду с ароматическими веществами испаряется

и вода) тепловые трубы 14 охлаждаемой поверхности 5 выполняют с несколькими линиями 8 сбора конденсата по высоте При этом более низкокипящие компоненты пара (ароматические вещества по сравнению с водой) испаряются быстрее и конденсируются в верхней части вертикальных кольцевых тепловых труб 12 Поэтому их собирают линией 8 сбора конденсата,расположенной в верхней части труб 12,

Аппарат позволяет повысить эффективность тепломассообмена, улучшить качество и увеличить выход продукта, повысить надежность работы, кроме

того, позволяет обойтись без применения различных каплеуловителей, конденсаторов и сэкономить площади, требуемые для их размещения, исключить потери продукта, а также ценных

веществ, содержащихся в паре, с выб- расьшаемым наружу потоком воздуха, , При этом уменьшаются габариты и металлоемкость аппарата на единицу го- тового продукта и, соответственно,

снижаются рабочие площади, требуемые длн размещения аппарата. При этом предотвращается загрязнение окружающей среды и улучшаются условия труда при проведении процессов, в резул1зтате которых образуются агрессивные или вредные для человека газы или пары,

В аппарате нагрев пленки жидкости, ее обдув потоком газа и кон 51

денсация паров совмещены,что позволяет повысить эффективность тепломассообмена, так как tio истечении некотрого времени (или некоторой длины зоны контакта) между горячей поверхностью, газовым потоком и холодной поверхностью.наступает равновесие, т.е. количество тепла и массы (в ви- |де пара), передаваемое в газовый |поток с пленки продукта, равно коли- честву тепла и массы (в виде конден |сата), получаемому пленкой конденса |та из потока газа. Отвод тепла и |массы пленкой конденсата позволяет |поддерживать разницы температур и концентраций пара на пленке продук- та и в потоке газа, а следовательно, и эффективность тепломассообмена максимальной на протяжении всей зоны контакта,

i Температуру нагреваемой поверх- |ности поддерживают различной по длине зоны контакта и равной максимальной температуре, при которой сохраняется требуемое качество продукта, что позволяет повысить качество получаемого продукта за счет изменения :температуры горячей поверхности соответственно изменяющимся температурным требованиям к продукту, свойства которого и сам продукт меняются в процессе проведения тепломассооб- менных процессов, а также позволяет повысить эффективность тепломассообмена благодаря возможности форми- |ровать более тонкие пленки продукта, исключив его перегрев о Если не учи- тьгоать изменения продукта и, соответственно , изменение его максимальной температуры, то либо ухудшается качество получаемого продукта с ведением процесса при наибольшем значении этой температуры, либо снижается эффективность тепломассообмена с ведением процесса при наименьшем значении температуры

Обдув пленки жидкости потоком газа осуществляют при числе Рейнольдса 4000 ;Re 22000, что позволяет повысить эффективность тепломассообмена за счет интенсивного перемешивания газового потока и выравнивания, таким образом, профилей температур и концентращл.й в потоке газа (за исключением пограничных слоев около пленок жидкости). В результате этого, разницы температур и концентраций в потоке газа и на пленках жидкостей

986

сконцентрированы в пограничных слоях около пленок, что приводит к повышению эффективности тепломассообмена

При числе Рейнольдса Re поток

газа не является полностью турбулентным и полного выравнивания температур и концентраций в потоке газа не происходит. Разницы температур и концентраций.в пограничных слоях около пленок в этом случае меньше, а следовательно, и эффективность тепломассообмена ниже о При числе Рейнольдса Не 22000 происходит срыв пленок,

что уменьшает эффективность тепло- , массообмена, снижает надежность работы, ухудшает качество конечных продуктов о

Температуру холодной поверхности

поддерживают минимально возможной, при которой конденсат сохраняет текучесть при данном давлении, что позволяет, с одной стороны, проводить процессы тепломассообмена с максимальной эффективностью, а с другой - обеспечить надежную работу аппаратов „

Формула изобретения

1 о Аппарат для проведения тепло- массообменных процессов, содержащий корпус, нагревательную камеру с паровой рубашкой, холодильник, охлаждаемую поверхность, линии подачи продукта, пленкоформирующее устройство, линии сбора конденсата и сбора конечного продукта, линии рециркуляции и вентилятор, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена, yлy шeния качества и увеличения выхода продукта, повьш1ения надежности работы, нагревательная камера выполнена в виде пучка вертикальных кольцевых тепловых труб, состоящих из отдельных по высоте секций, а охлаждаемая поверхность выполнена в виде тепловых труб, расположенных концентрично внутри кольцевых тепловых труб нагревательной камеры и соединенных верхними концами с холодильником, а линия рециркуляции на входе в нагревательную камеру снабжена

уравновешивающей емкостью с успокоительной решеткой и патрубками ввода газа, частично введенными в нагревательную камеру, расположенными соос- но кольцевым тепловьп 1 трубам, а на

71

выходе из нагревательной камеры - патрубками сбора газа, расположенными над поверхностью продукта в нижней части й:ольцевых тепловых труб,, и сборным коллектором, линия подачи продукта и линии сбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями поддержания уровня, содержащими поплавок и запорный орган, при этом линия подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем, расположенным после емкости поддержания уровня, а

27

143988

линия сбора конденсата снабжена сборным коллектором,

2, Аппарат поп,, отличающийся тем, что каждая секция кольцевой тепловой трубы нагрева тел ьной камеры снабжена внутренними перегородками.

ТО 3, Аппарат по ппо;1и2, отличающийся тем, что линия рециркуляции расположена внутри паровой рубашки.