Роторный испаритель Советский патент 1989 года по МПК B01D1/22 

1

Изобретение относится к аппаратурному оформлению теплообменник процессов и может быть применено для дистилляции под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам.

Известен роторный испаритель, содержащий вертикальный корпус, теп- лообменный элемент чашеобразной формы, выполненный из электропроводящего материала и установленный на вертикальном валу, ороситель, электронагреватель, прикрепленный к корпусу, и патрубки отвода упаренной жидкости и вторичного пара.

Недостатком известного испарителя является неравномерное распределение на теплообменном элементе выпариваемого продукта, что может привести к его термическому разложению,.

Кроме того, вследствие недостаточно высокой скорости вращения теплооб- менного элемента по причинам конструктивного характера увеличивается время пребывания пленки жидкости на горячей стенке и снижается интенсивность теплообмена.

Цель изобретения - повышение качества продукта за счет предотвращения термического разложения и интенсификация теплообмена за счет турбулизации пленки жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменный элемент выполнен в виде желоба, размещенного по спирали. При этом электронагреватель выполнен в виде индуктора. Кроме того, испаритель снабжен экраном из неэлектропроводного материала, размещенным между индуктором и тепло- обменным элементом. Такое выполнение

4ь J

СО vi

00 00

роторного испарителя обеспечивает высокую плотность орошения теплооб- менного элемента выпариваемой жидкостью даже при минимальном расходе за счет спиральной траектории движения пленки жидкости по теплообмен- ному элементу, что смягчает термический режим обработки продукта.

Кроме того, теплообменный элемент нагревается вихревыми токами, наводимыми в нем быстропеременным электромагнитным полем неподвижного индуктора. Это позволяет заметно увеличить скорость вращения теплообменно- го элемента без нарушения герметичности, что обеспечивает высокую степень турбулизации пленки жидкости и минимальное время пребывания жидкости на горячей поверхности. При этом уменьшается термическое разложение - продукта и повышается интенсивность теплообмена.

Неэлектропроводный экран, установленный между теплообменным элемен- том и индуктирующим проводом, позволяет защитить жидкость от ее контакта с индуктирующим проводом.

На фиг. 1 изображен роторный испаритель, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант исполнения роторного испарителя, продольный разрез.

Роторный испаритель |меет вертикальный корпус 1 (фиг.1) с патрубками 2 и 3 для ввода и вывода жидкости и патрубок 4 для вывода паров. Теплообменный элемент 5 выполнен в виде двух желобов 6, изогнутых в виде расходящейся двухзаходной спирали с зазорами между ее витками. Верхняя боковая кромка 7 желоба расположена -дальше от оси аппарата, чем нижняя боковая кромка 8. Центральная распределительная втулка 9 с горизонтальной перфорированной перегородкой 10, посадочной втулкой 11 и сливными патрубками 12 служит для приема жидкости и ее распределения на начальных участках желобов 6. Последние связаны между собой и с втул 1кой 9 сухарями 13 и ребрами 14 жесткости. Вертикальный вал 15 испарителя установлен с помощью подшипников 16 в корпусе 1 аппарата.

Кольцевой карман 17 на внутренней стенке корпуса 1 предназначен для приема жидкости, сбрасываемой с желобов 6 при их вращении. Верхний край

Q $ 0

5

зо

0

5

0

5

5

18 кармана 17 расположен значительно , выше верхней боковой кромки 19 начального участка желоба 6.

Под желобами 6 установлен наклонный рециркуляционный трубопровод 20. Его верхний конец 21 сообщается с кольцевым карманом 17 через сливной патрубок 22, Нижний конец 2.3 трубопровода 20 заведен снизу во втулку 9, чтобы обеспечить рециркуляцию жидкости на орошаемых желобах 6. Кольцевой карман 17 разделен двумя вертикальными перегородками 24 (фиг. 1 и 2) на два отсека 25 и 26 (фиг,2). Отсек 25 через патрубок 22 сообщается с рециркуляционным трубопроводом 20. Отсек 26 имеет отверстие 27 в его днище для стока невыпаренной жидкости в нижнюю часть аппарата,

Желобы 6 выполнены из электропроводного материала. Сверху над ними размещен индуктирующий провод 28 нагревательного индуктора, электрически изолированный с помощью втулок

29от желобов 6 и корпуса 1 аппарата. Такой же индуктирующий провод

30размещен под желобам.: 6, Провод 30 изолирован от корпуса I втулками 31, Индуктирующие провода 28

и 30 предназначены для возбуждения в непосредственной близости от спиральных желобов 6 теплообменного элемента 5 быстропеременного электромагнитного поля, наводящего в желобах 6 вихревые токи, которые нагревают рабочую поверхность желобов 6. Для уменьшения нагрева индуктирующие проводы 28 и 30 выполнены полыми, что позволяет охлаждать их изнутри с помощью циркулирующего хладагента. Чашеобразная форма теплообменного элемента в совокупности с перемен- ным наклоном спиральных желобов 6 способствует более всестороннему проникновению магнитного потока к возможно большей поверхности тепло- обменного элемента 5, что обеспечивает лучший прогрев желобов 6 тепло- обменного элемента 5 при заданной мощности нагревательного индуктора,

Аппарат (фиг.З) имеет корпус 1 с патрубком 2 для ввода жидкости, пат- рубками 3 и 32 для вывода кубового остатка жидкости и патрубком 4 для вывода паров. Корпус 1 аппарата снабжен крышкой 33. Теплообменный элемент 5 насажен на вертикальный вал 15, установленный в подшипниках 16.

Теплообменный элемент 5 образован одним желобом 6, изогнутым в виде однозаходной спирали переменного наклона. Желоб 6 наклонен так, что его верхняя боковая кромка 7 расположена дальше от вала 15, чем его нижняя боковая кромка 8. Различные участки желоба связаны между собой перемычками 34.

На валу 15 установлен приемный стакан 35 с радиальным патрубком 36, подведенным к выемке желоба 6 на его начальном участке. Кольцевой карман 17 предназначен для улавливания жидкости, сбрасываемой с теплообмен- ного элемента 5 при его вращении. Карман 17 сообщается с патрубком 32 для вывода жидкости. Патрубок 32 является резервным, он предназначен для вывода из аппарата жидкости, попавшей по каким-либо причинам в нижнюю часть аппарата.

Наклон различных участков желоба 6 выбран так, что днище желоба 6 касается воображаемой поверхности вращения, геометрическая ось которой совпадает с осью вращения теплооб- менного элемента 5.

Против нижней торцовой поверхности теплообменного элемента 5 установлен индуктирующий провод 30 индукционного нагревателя, согнутый в виде змеевика. Между индуктирующим проводом 30 и орошаемым теплообмен- ным элементом 5 расположен экран из неэлектропроводного материала, на- пример стекла. При этом экран является сам корпус 1 аппарата.

Герметичность стыка между металлической крышкой 33 и стеклянным корпусом 1 обеспечивается мягкой прокладкой 37, зажатой между фланцами.

10

15

20

25

30

35

40

втулку 9 попадает на начальные участки желобов 6. Под действием ц тробежных сил жидкость в виде плен движется в выемках спиральных жело бов 6 к периферии теплообменного элемента 5,постепенно испаряясь всле ствие разогрева желобов 6 вихревыми токами. Остаток жидкости сбрасывае ся в кольцевой карман 17. Из отсек 25 кармана 17 часть жидкости по ре циркуляционному трубопроводу 20 во вращается на теплообменный элемент Из отсека 26 кармана 17 жидкость с кает в нижнюю часть аппарата, откуд удаляется через разгрузочный патру бок 3, Образовавшиеся пары удаляют из аппарата через патрубок 4.

Испаритель (фиг.З) работает аналогично. Только в этом аппарате индуктирующий провод 30 защищен от воздействия брызг и паров обрабаты емой жидкости экраном 1, через кото рый проникает электромагнитное поле

Выполнение теплообменного элемен та из спиральных желобов обеспечивает более равномерное смачивание его горячей поверхности и меньшее термическое разложение выпариваемог продукта.

Благодаря выполнению электронагревателя в виде индуктора становят принципиально возможными значительные скорости вращения теплообменног элемента без нарушения герметичност аппарата. При этом в результате уве личения центробежных сил достигаются большие скорости течения пленки жидкости. За счет этого время пребы вания жидкости на горячей поверхности может быть уменьшено в несколько раз, что снижает риск термическо го разложения продукта.

Кроме того, вследствие турбули- зации пленки за счет ее быстрого

Испаритель (фиг.1) работает следу- 45 течения повышается на 20-50% коэф0

5

0

5

0

5

0

втулку 9 попадает на начальные участки желобов 6. Под действием центробежных сил жидкость в виде пленки движется в выемках спиральных желобов 6 к периферии теплообменного элемента 5,постепенно испаряясь вследствие разогрева желобов 6 вихревыми токами. Остаток жидкости сбрасывается в кольцевой карман 17. Из отсека 25 кармана 17 часть жидкости по рециркуляционному трубопроводу 20 воз- вращается на теплообменный элемент. Из отсека 26 кармана 17 жидкость стекает в нижнюю часть аппарата, откуда удаляется через разгрузочный патрубок 3, Образовавшиеся пары удаляются из аппарата через патрубок 4. .

Испаритель (фиг.З) работает аналогично. Только в этом аппарате индуктирующий провод 30 защищен от воздействия брызг и паров обрабатываемой жидкости экраном 1, через который проникает электромагнитное поле.

Выполнение теплообменного элемента из спиральных желобов обеспечивает более равномерное смачивание его горячей поверхности и меньшее термическое разложение выпариваемого продукта.

Благодаря выполнению электронагревателя в виде индуктора становятся принципиально возможными значительные скорости вращения теплообменного элемента без нарушения герметичности аппарата. При этом в результате увеличения центробежных сил достигаются большие скорости течения пленки жидкости. За счет этого время пребывания жидкости на горячей поверхности может быть уменьшено в несколько раз, что снижает риск термического разложения продукта.

Кроме того, вследствие турбули- зации пленки за счет ее быстрого

5 течения повышается на 20-50% коэф

Изобретение относится к аппаратурному оформлению теплообменных процессов и может быть применено для дистилляции под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам. Цель изобретения - повышение качества продукта за счет предотвращения термического разложения и интенсификации теплообмена за счет турбулизации пленки жидкости. Поставленная цель достигается тем, что теплообменный элемент выполнен в виде желоба, размещенного по спирали. При этом электронагреватель выполнен в виде индуктора. Кроме того, испаритель снабжен экраном из неэлектропроводного материала, размещенным между индуктором и теплообменным элементом. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

ющим образом.

Теплообменный элемент 5 приводится во вращение вокруг вертикальной оси. Индуктирующие провода 28 и 30 подключают к источнику переменного электрического тока.В желобах 6 наводятся вихревые токи. Жидкость через патрубок 2 и распределительную

фициент теплоотдачи, т.е. теплообмен интенсифицируется. При этом экран из неэлектропроводного материала защищает электронагреватель от воздействия брызг и паров обрабатываемой жидкости, т.е. повышает надежность работы предлагаемого аппарата.

Редактор А,Мотыль

Составитель Е.Сотникова

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 1822/4

Тираж 600

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

.Ы

TJ

Подписное