Пленочный теплообменный аппарат Советский патент 1980 года по МПК B01D1/22 

(54) ПЛЕНОЧНЫЙ ТЕПЛООБМЕПНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к .теплообменным аппаратам и может быть исполь зовано в химической, пищевой и други родственных отраслях промышленности при проведении процессов выпарки, пленочной дистилляции и десорбции. Известен пленочный тепломассообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, закрепленные в трубных решетках теплообменные трубы и размещенные в них пленкообразующие устройства, выполненные в виде спиральной ленты, снабженной по наружному краю выступами, соприкасающимися с внутренней поверхностью трубы 1 . Недостатком аппаратов является то что пар, двигаясь снизу йверх по спи .ральной ленте, создающей определенно сопротивление, будет стремиться двигаться по линии наименьшего сопротив ления, т.е. будет поступать в зазоры между вставкой и стенко аппарата и тем самым оказывать подпор жидкости, двигающейся пленкой по стенке аппара та сверху вниз.В таком случае уже пр небольших скоростях пленка жидкости будет разрушаться и жидкость будет .отбрасываться от стенки на спиральную вставку ив виде ручейка будет двигаться вниз по самой спиральной вставке. Такое движение жидкости резко снизит эффективность теплообмена и, естественно, Яроизводительность аппарата. . Известен также аппарат пленочного типа, содержащий корпус и установленное в к&л без зазора пленкообразующее устройство, выполненное в виде спиральной ленты с выемкс1ми по наружнсму краю 2. В результате того, что жидкость движется по поверхности лен ты, тольк о неэ начитель на я часть ее, будет контактировать с обогреваемой поверхностью аппарата, Кроме того, йзвест-ны выпарные аппараты пленочного типа, содержащие верт.икальные обогреваемые трубы, внутри котоЕИХ на стержнях с зазором к стенке аппарата расположены завихрители 3. Такие аппаратыОбладают недостаточной интенсивностью процесса выпаривания, так .как пар, поступая в зазоры между завихрителем и стенкой, будет разрушать пленку жидкости, дробить ее и уносить из аппарата, тем самым снижая эффективность теплообмена и производительность аппарата. Целью настоящего изобретения являете я ййтёнсификация теплообмена ЭЙ счёт пЬддё|ржанйя ра.внШерного тур булиэованного течения пленки раствора Г -; .,.V:-,--v,. ,„., Указанная цель достигается теч, что многолопастные завихрители снабук&аы lib периметру обечайкамй/ ыполненными в виде усеченных конусов. С целью обеспечения paBHCweipHuro тече йия пленки по высоте аппарата, отнойенйе расстояния между многолопастны Мйзавихрйтелями к их наружному диаметру рав но 2-5, На фиг. 1 изображен предлагатый аппарат в продольном разрезе; на фиг, S - узел А фиг. 1; на фиг, 3 график зависимости коэффицйента теплопередачи от .-.-. Аппарат содержит вертш альный ци.линдрический корпус 1, греющую рубаш ку 2, верхнюю крышку 3 и нижнюю 4. К верхней крышке 3 по оси аппарата жёстко крепится цилиндрический стер.жёнь 5, на котором с помощью болтов и втулок 7 закреплены многолопастные завихрители 8. По наружнс 1у пергметр много лопастные зав их рйтелй с нацежены обечайками 9, выполненными в виде ус чёйных конусов , сужаквдихся кверку. Обечайки жестко прикреплены к краям завихрителей и установлены с зазором к корпусу аппарата, образуя с ним ко нический гидрозатвор 10. Пленочный теплообменный аппарат р ботает следующим образом. В греющую . рубашку 2 подается через штуце э 11 теплоноситель. Исходный раствор чере штуцер 12 поступает в пространство, образуемое обечайкой 9 и стенкой кор пуса 1,-равномерно-распределяется по всему пер иметру обечайки и в виде пленкистекает по стенке аппарата вниз. При достижейии пленки раствора обогреваемой поверхности происходит йНтёнсивйое испарение легколетучего ; компонента. . ; Соковые лары лёгкокйптдего ксялпонента поднимаются вверх .и, проходя многолопастныё завихрители 8, йрйобрётают вращательное движение. Капли раствора, унесенные парами, -.попадая поле центробежных сил sakjiy eHHoro потока, отбрасъша ются йа 0тёШсу и пленкой стекают вниз. ;. илЖнЖ жЩШй ГГ Шё йг駫 Жшкёле жащёго завихритбля, за счет противодействия парового потока собира;ется в -зазо эе между корпусом и конусообразной обечайкой 9, а пар барботируet через слой жидкости. Когда высота уройня жидкости в зазоре станет боль frae ;Шл гййрайййчёсйоё 5бпре йавихрителя, то проход пара в 3ai3op прекратится и весь пар пойдет через завйх.ритель, а жйд кость из зазора на . нет npoBiaЛизаться через щель

707588 обе 1айкой 9 и стенкой и в виде равноерной пЛёйки двигаться вниз. По мерёдаижения пленки раствор упаривается всё глубже и, достигнув йижйегоднйщаТвыводится из аппарата через штуцер 13. Соковые пары, пройдя всё завихрители, удаляются из верхйёй части аппара:та через штуцер 14. Проведенные исследования работы arinapafa установили, что устойчивая кратка газового потока, а следовательно, и устойчивое спиралеобразное течение пЛейки жидкост 1 cBegxy вниз наблюдаетсяпри расстояниимежду завихрителями до 5 диаметров. При расстоянии выше 5диаметров вращение газового потока резко падает, что снижает турбулизацию плейки и начинает наблюдаться нарушение пленочного режима, приводящего к оголению греющей поверхности. Такое явление ведет к снижению коэффициента теплопередачи. Проведенные исследования на горячей модели показьюают снижение коэффициента теплопередачи при уве ;личении отношения - (фиг. 3) , где Н - расстояние между соседними завихрителями, D - диаметр эавихрителя. Уменьшение расстояния между заН2 к увеличению коэфвихрителямифициента теплопередачи не приводит, а Только лишь усложняетизготовление аппарата и делает его металлоемким. На основании выше приведенных обоснований предлагается расстояние меясду завихрителями выбирать из соотношения . Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет интенсифицировать процесс теплообмена за счет создания равнсмерного турбулизованного течения пленки раствора. Формула изобретения . 1.Пленочный Теплообменный аппа рат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с греющей рубашк.ой, размещённые S йем многолопастные завихрители, выполненные в виде секторных элементов и укрепленные на вертикальной оси, патрубкидля подвода и раствора и теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена путем поддержания равномерного турбулизованного течения плёнки раствора, многолопастные завихрители снабжены по периметру обечайками, выполнёййьв;1и в виде усеченных конусов. 2.Аппарат по п. 1, о т л и ч: а.ющ и и с я тёМг что, с Целью обеспечения равномерного течения пленки по высоте аппарата, отношение расстояниЯ между многолопастнымй эавихрителями к их наружному диаметру рав но 2 5,.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Конденсат

3.Англия, патент W 1218595, 5 .кл. В 1 В, 1971.