Центробежный адиабатный дистиллятор Советский патент 1991 года по МПК B01D1/00 B01D3/06 

сл

с

Изобретение относится к центробежным адиабатным дистилляторам, используемым преимущественно для термообработки продуктов в пищевой, химической, фармацевтической отраслях промышленности, и позволяет повысить производительность и эффективность дистилляторов и качество пара. Для достижения поставленной цели предлагается в адиабатных центробежных дистилляторах дополнительно над вращающимся диском установить сеточные цилиндры, внутренняя поверхность которых смачивается перегретой жидкостью. Предлагаемое изобретение обеспечивает объем- ное испарение перегретой жидкости при увеличении поверхности испарения и производительности дистиллятора не менее чем в 4-8 раз, что достигается в результате использования практически всего внутреннего его объема для процесса испарения, одновременно расширяя диапазон перегрева исходной жидкости. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплообмен- ным аппаратам, в частности к центробежным дистилляторам, и может быть использовано, например, в опреснительной технике, химической промышленности и различных транспортных установках.

Целью изобретения является повышение производительности и эффективности аппарата путем увеличения поверхности испарения и качества пара.

На фиг. 1 изображен центробежный адиабатный дистиллятор с установленными сеточными цилиндрами, продольный разрез; на фиг. 2 - обрамление с расположенным в нем сеточным цилиндром, изометрия; на фиг. 3 - неподвижные цилиндрические перегородки с трубками подвода перегретой жидкости, изометрия; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Центробежный адиабатный дистиллятор содержит корпус 1, в верхней части которого расположена зона 2 подачи перегретой жидкости. Внутри корпуса 1 в подшипниках на валу 3 установлен вращающийся диск 4 со сплошной поверхностью, разделяющий объем аппарата на камеры испарения 5 и конденсации 6 перегретой жидкости. Зона подачи отделена от камеры испарения перегородкой 7. В камере 5 испарения в перфорированных кожухах 8 над вращающимся диском 4 на его валу закреп- лены сеточные цилиндры 9. Между сеточными цилиндрами 9 с зазором относительно их наружной поверхности неподвиж- но установлены цилиндрические перегородки 10, имеющие сплошную боковую поверхность и разделяющие объем аппарата на зоны. Неподвижные перегородки

О

со

ю .&.

4 О

10 имеют двойную стенку, между которыми установлены трубки 11 подвода перегретой жидкости из зоны 2 подачи к внутренней поверхности сеточных цилиндров. Трубки подвода неподвижно закреплены в перегородке 7 и в неподвижных перегородках 10, а в объеме жидкости зоны 2 имеют переменную высоту перелива (фиг. 4). Расположены они в одной плоскости с наружной поверхностью неподвижных перегородок 10 и имеют по высоте сеточных цилиндров отверстия 12 для истечения жидкости на бовокую поверхность сеток. Трубки 11, расположенные в центре вращающегося диска 4, кроме боковых отверстий 12 имеют торцовые отверстия 13 для подачи жидкости на поверхность вращающегося диска 4. Аппарат также содержит герметичный привод 14, патрубок 15 для подачи перегретой жидкости, патрубок 16 для отвода пара, внешний теплообменник-конденсатор 17, сливной патрубок 18 и патрубок 19.

Центробежный дистиллятор работает следующим образом.

Производится вакуумирование внутреннего объема аппарата 1 и с помощью герметичного привода 14 и вала 3 приводятся во вращение диск 4 и сеточные цилиндры 9. Исходная жидкость, перегретая в теплообменнике относительно температуры насыщения, соответствующей давлению в камере 5 испарения, через патрубок 15 подается в зону 2 подачи. Из зоны подачи через переливные трубки 11 подводится к внутренней поверхности вращающихся сеточных цилиндров 9 и диску 4. Истекая через отверстия 12 и 13 за счет действия гравитационных, центробежных и поверхностных сил, жидкость смачивает поверхность сеток и диска, образуя по их радиусу и периметру тонкую растекающую пленку. Учитывая, что поверхность сеточных цилиндров значительно превышает площадь диска (например, если высота цилиндра равна диаметру диска Нц Од Рд 1 /4 Рц, то при равных расходах жидкости на сеточных цилиндрах образуется более тонкая пленка, что интенсифицирует процесс испарения.

Образовавшаяся пленка под действием центробежной силы движется через сеточные цилиндры. На выходе из них происходит дробление недоиспарившейся пленки на капли, которые центробежной силой отбрасываются на боковую поверхность неподвижных перегородок 10. Благодарг изготовлению цилиндров с двойной стенкой исключается возможность переохлаждения перегретой жидкости в объеме аппарата частично испарившейся жидкостью в трубках подвода, размещенных в объеме неподвижных перегородок 10. Затем уже в виде пленки жидкость стекает по вертикальной поверхности цилиндрических перегородок 10, попадает на поверхность вращающегося

диска 4, где под действием центробежной силы растекается по его поверхности и сбрасывается с диска 4 на внутреннюю стенку аппарата.

При этом в аппарате происходит объем0 ное испарение пленки жидкости в сеточных цилиндрах и с поверхности движущихся капель, а также поверхностное испарение сте- кающей пленки по вертикальной поверхности неподвижных цилиндрических

5 перегородок и внутренней стенке корпуса аппарата.

Процесс испарения пленки на вращающемся диске происходит аналогично существующим конструкциям, с той лишь

0 особенностью, что орошение поверхности диска происходит локально и неоднократно. Образующийся пар движется в зазоре между сеточными цилиндрами 9 и неподвижными перегородками 10 в верхнюю часть

5 камеры испарения. Из объема аппарата пар отводится через патрубок 16, отдавая тепло конденсации для нагрева исходной жидкости во внешнем теплообменнике-конденсаторе 17, смонтированном на корпусе

0 аппарата. Конденсат из теплообменника удаляется через СЛИ.БНОЙ патрубок 18. Неиспарившаяся жидкость стекает по внутренней стенке в нижнюю часть аппарата в зону охлаждения, где отдает свое тепло на подо5 грев исходной жидкости. Охлажденная жидкость удаляется из объема аппарата через патрубок 19.

Известно, что в центробежных дистилляторах смачиваемость поверхности, а сле0 довательно, и толщина пленки зависят не только от количества подающей жидкости, но и от оборотов вала 3.

Изобретение предусматривает двойное регулирование смачиваемости поверхности

5 сеточных цилиндров. Вначале по мере роста боковой поверхности сеточных цилиндров (увеличение радиуса их установки) смачиваемость регулируется увеличением количества трубок 11 подвода перегретой жидкости

0 с одинаковой высотой перелива в объеме перегретой жидкости зоны 2. При увеличении оборотов вала 3 возрастает подача жидкости в аппарат, а следовательно, и на сеточные цилиндры. При этом регулирова5 ние смачиваемости поверхности сеток происходит за счет переменной высоты перелива трубок подвода по длине периметра сеточных цилиндров, свободные концы которых расположены в объеме жидкости, В этом случае с ростом уровня жидкости в

зоне 2 подачи автоматически подключается дополнительное количество трубок, имеющих более высокий уровень перелива. Это вызывает изменение шага между трубками подачи жидкости на боковую поверхность сеток. При этом уровень превышения высоты перелива между трубками оказывает влияние только на инерционность регулирования.

Предусмотренное конструктивное уменьшение сечения ячеек сеточных цилиндров по радиусу аппарата приводит к росту влияния поверхностных сил на толщину пленки. Это достигается благодаря тому, что уменьшение ячеек сеток снижает массу жидкости, необходимую для заполнения площади ячейки. Это приводит к увеличению влияния поверхности сил относительно центробежных и массовых сил и, как результат, происходит растягивание пленки на большую площадь поверхности. При этом уменьшается толщина, а следовательно, и центробежная сила пленки.

Таким образом, помимо интенсификации процесса за счет уменьшения толщины пленки соответственно увеличивается и время нахождения перегретой жидкости в объеме сеток. Увеличению времени испарения, т.е. более полному срабатыванию температурного перепада, способствует и предлагаемое увеличение толщины сеточных цилиндров по мере роста центробежной силы при увеличении радиуса установки сеток.

Организация процесса испарения первоначально в объеме сеток позволяет увеличить температуру перегрева жидкости, так как образующиеся в результате распада жидкости капли удерживаются поверхностными силами в объеме сеток, где и происходит их испарение.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение центробежных адиабатных дистилляторов обеспечивает одновременно объемное и поверхностное испарение перегретой жидкости, интенсифицируя сам процесс испарения как за счет образования более тонких пленок, так и за

счет организации объемного испарения. Это способствует более рациональному использованию объема аппарата, повышению теплонапряжения поверхности испарения и

увеличению температуры перегрева исходной жидкости. Увеличение производительности аппарата происходит за счет роста поверхности и интенсивности процесса испарения. Кроме того, изобретение позволяет

многократно повысить производительность центробежных дистилляторов при сохранении практически его линейных размеров, металлоемкости и энергозатрат по сравнению с прототипом.

Наличие зоны охлаждения и внешнего теплообменника-кон,пенсатора позволяет утилизировать тепло процесса непосредственно у аппарата, отдавая тепло исходной жидкости. При этом сокращаются коммуникации, металлоемкость и потери тепла в окружающую среду Предлагаемое решение осуществляет также автоматическое регулирование смачиваемости (производительности) поверхности испарения аппарата, что

улучшает условия обслуживания

Формула изобретения

размещенный на валу между камерами с возможностью вращения, и патрубки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата он снабжен, расположенными в перфорированных

кожухах, сеточными цилиндрами, размещенными коаксиально в камере испарения над диском и соединенными с валом, и трубками подвода перегретой жидкости, взаимодействующими с внутренней поверхностью

цилиндров.

аппарат снабжен неподвижными цилиндрическими перегородками, размещенными между сеточными цилиндрами с зазором относительно их наружной поверхности

шоэнар

-W7

81

чшооырпж уошас/гоеоц

гпф

9ШЭОХрП # &Ј UHSP KDVXQ

лиъохдпж

(1ОУЭИ

9и/эохр/ я/ &ошэс1гайэц

Sbt-SCQl

Фиг4

10

Ф«г.З

.