Аппарат для выпаривания жидкостей Советский патент 1982 года по МПК B01D1/22 F28D15/02 

(54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к выпарным аппаратам, а именно к аппаратам со стекающей пленкой, применяемым в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, и также может быть использовано в качестве кипятильников колонной аппаратуры. Известен выпарной аппарат со стекающей пленкой жидкости, содержащий вертикальную греющую камеру с закрепленными в ней в. трубных решетках теплообменными трубками, снабженными на верхних концах полыми шарами, распределительную камеру, установленную над верхней трубной решеткой с перфорированной ограничительной пластинкой, установленной над щарами, пульсатором, обеспечивающим подъем и опускание шаров, и сепаратор, установленный в нижней части греющей камеры. Сепаратор сообщен с нижней частью греющей камеры. Для циркуляции раствора между сепаратором и распределительной камерой установлена труба 1. Недостатками известного выпарного аппарата являются невысокая интенсивность теплопередачи к стекающему по внутренней поверхности теплопередающих элементов раствору из-за малой турболизации пленки, образованной вставными дроссельными элементами, и применения в качестве теплопередающих элементов труб, через которые тепло от конденсирующегося на наружной стенке пара передается раствору, стекающему по внутренней поверхности. Кроме того, при упаривании растворов, содержащих частицы твердых веществ, возможно забивание кольцевого зазора между неподвижным дросселирующим элементом и внутренней поверхностью теплопередающего элемента, что ограничивает область применения известного аппарата. Неудобства монтажа и эксплуатация дросселирующих элементов, требующих строгую коаксиальность с трубами при установке, периодическую чистку при упаривании растворов, содержащих твердые частицы, в которых раствор в виде пленки стекает по внутренней поверхности, затрудняет создание компактных аппаратов с трубками, диаметр которых менее 25 мм.. На снижение теплоотдачи от стенки к раствору оказывает влияние характер изменения давления и направление движения вторичного пара внутри трубки; требуется значительный расход энергии на создание пульсирующего перемещения щаров, особенно, при больщих диаметрах аппаратов, так как при этом требуется больщая скорость и величина перемещения порщня, при помощи которого создается кратковременное разрежение над щарами; невозможно регулирование времени нахождения щаров в верхнем положении, от которого зависит плотность орощения внутренней поверхности трубок греющей камеры и производительность выпарного аппарата.

Кроме того устройство распределения обеспечивает кратковременный подъем щаров с заданной частотой, при котором время нахождения щаров в верхнем положении зависит от продолжительности действия разности давлений на шары, которая, в свою очередь, зависит от скорости изменения давления или перемещения порщня пульсатора из своего нижнего положения в верхнее и от скорости частичного снижения давления за счет поступления вторичного пара и греющих труб через кольцевые щели, образующиеся при подъеме inapoB.

Известен также аппарат для нагревания и выпаривания жидкостей, содержащий установленные одна под другой камеру подвода тепла и камеру испЗрения, разделенные трубной решеткой, и тепловые трубы, закрепленные в трубной рещетке 2.

Недостаток аппарата состоит в том, что тепловые трубы погружены в слой жидкости, что обуславливает малую интенсивность процесса нагревания и испарения жидкости.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет осуществления выпаривания в тонкой пленке.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для выпаривания жидкостей, содержащий установленные одна под другой камеру подвода тепла и камеру испарения, разделенные трубной решеткой, и тепловые трубы, закрепленные в трубной рещетке, снабжен установленной над камерой испарения распределительной камерой с пульсатором, днище которой выполнено в виде двух жестких пластин с отверстиями для верхних концов труб, и установленными в отверстиях дроссельными элементами в виде гибких кольцевых диафрагм, закрепленных между пластинами.

При этом тепловые трубы снабжены насадками в виде усеченных конусов, прикрепленных к верхним концам труб меньшим основанием, диаметр которого равен наружному диаметру тепловой трубы.

На фиг. 1 изображен выпарной аппарат, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Выпарной аппарат содержит распределительную камеру 1, выполненную в виде полностью заполненной раствором емкости, в которой создается пульсирующее изменение давления с заданной частотой при помощи пульсатора 2. В дне 3 распределительной камеры 1 укреплены кольцевые гибкие диафрагмы 4, охватывающие насадки 5, выполненные из фторопласта или отполированного металла в виде усеченного конуса, малое основание которого имеет диаметр, равный диаметру тепловой трубы 6, и закреплено на ее верхнем торце.

Дно 3 распределительной камеры состоит, из двух пластин 7 и 8 с отверстиями соосными с осями тепловых трубок и диаметрами, увеличенными на ширину кольцевой диафрагмы, которая зажата между этими тастинами.

Тепловые трубы 6 соединены с камерой 9

испарения и камерой 10 подвода тепла при помощи разъемной трубной рещетки И, расположенной в зоне переноса тепла тепловых труб.

Верхний и нижний концы тепловых труб 6 укреплены в трубных решетках 12.

0 Выпарной аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор поступает в распределительную камеру -1 под давлением, на которое накладывается пульсирующее даеле5 ние от пульсатора 2. Импульсное увеличение давления в распределительной камере 1 вызывает изгиб гибкой кольцевой диафрагмы, выполненной из эластичного материала, например резины, и охватывающей конусную насадку 5, укрепленную на каждой тепловой трубе 6.

При этом увеличивается кольцевой проход для выхода раствора из распределительной камеры 1 в виде пленки, стекающей по наружной поверхности тепловой трубы 6.

J Периодическое изменение расхода и скорости прохождения раствора через изменяющееся сечение кольцевого прохода уменьшает возможность отложения твердых частиц в дросселирующем элементе при упаривании растворов, содержащих такие частицы.

0 Стекающая пленка раствора при нагреве и кипении отводит тепло от наружной поверхности тепловых труб 6. Образующийся при этом пар отводится из камеры 9. Упаренный раствор собирается в ее нижней

j части и выводится из аппарата. Сконденсированная жидкость, заключенная в тепловых трубах 6, опускается в их нижнюю часть, где за счет тепла, передаваемого от теплоносителя - греющего пара, вскипает и в парообразном состоянии переходит в верхнюю

0 часть, где отдает тепло раствору. Конденсат греющего пара проходит через отверстия нижней трубной рещетки 12 и выводится из камеры 10.

Трубный пучок тепловых труб устанавли, Бается таким образом, что его средняя часть - зона переноса тепла, на которой практически не должно происходить теплообл ена с окру ающей трубы средой, находится в верхней части камеры 10 подвода