Электродный выпарной аппарат Советский патент 1982 года по МПК H05B3/40 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродным аппаратам, может быть использовано для нагревания и концентрирования растворов и испарения различных жидкостей, например, растворов каустической соды. Известны электродные подогреватели и электродные выпарные аппараты, выполненные в виде погруженных в жидкость электродов П. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элект родный выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода жидкости и пара и сообщающуюся с ним вертикальную греющую камеру, выполненную в виде набора чередующихся трубчатых изоляторов и рав новеликих электродов 2. Недостатком данного электродного выпарного аппарата является неравномер ность распределения плотности тока по рабочей поверхности электродов, а, следовательно, и скорости коррозии электродов. Большая доля электрического тока 75-30 протекает по рабочей поверхности электрода, расположенной в непосредственной близости от трубчатого изолятора, и составляющей 10-15% всей поверхности электрода, что приводит к значительному градиенту коррозионного разрушения электродов по их длине, частой замене электродов, вследствие их выхода из строя за счет коррозии пограничной с изоляторами части электродов. Цель изобретения - увеличение производительности аппарата путем выравнивания плотности электрического тока на рабочей поверхности электродов и сни)хения плотности тока по поверхности электрода, по сравнению с плотностью тока в межэлектродном пространстве. Для достижения поставленной цели длина электрода выполнена равной 0, его диаметра, диаметр распола женного между электродами изолятора выполнен в 2- раза меньшим диаметра электрода, а его длина, выполнена в 1- раза большей диаметра электрода, На чертеже изображен выпарной аппарат, общий вид. Выпарной аппарат содержит корпус t, электродную греющую камеру 2, сепаратор 3, отстойник i, циркуляционную трубу 5. Греюсцая камера 2 выполнена в виде установленных по оси а чередующемся порядке трубчатых электродов 6 и изоляторов 7 меньшего диаметра, чем трубчатые электроды. Аппарат снабжен патрубками 8 подачи исходного раствора, и выходом 9 для концентрированного раствора и отводом 10 для сокового пара. Аппарат может быть выполнен с одной или не сколькими электродными греющими каме рами, имещими однофазное или трехфазное электрическое питание. Аппарат работает следующим образом. Исходный раствор поступает непрерывно через патрубок 8, смешивается с циркулирующим раствором и попадает в пространство между электродами 6 в греющей камере 2. Здесь за счет проходящего по раствору переменного электрического тока выделяется необходимое для выпаривния тепло, раствор концентрируется с образованием со кового пара. Упаренный раствор частично удаляется через патрубок 9, остальная часть раствора циркулирует в аппарате. Соковый пар удаляется через сепаратор 3, брызгоотделитель и патрубок 10. Выполнение трубчатой греющей камеры в виде установленных по оси в чере дующемся порядке трубчатых электродов и изоляторов диаметром в 2- раза меньшим диаметра трубчатых электродов длиной в I- раза большем диаметра электродов, при длине электродов равной 0,5-2 диаметрам электродов обеспе чивает увеличение теплопроизводительности единицы объема гр еющей камеры в 2-t раза, так как для создания той же плотности тока требуется большее напряжение электрического тока, вслед ствие повышения активного сопротивления межэлектродного пространства за счет уменьшения диаметра изолятора, устраняет градиент коррозионного разрушения электродов, так как при этом обеспечивается равномерность распрееления плотности тока по рабочей поверхности электродов, повышает надежность работы аппарата. Данные соотношения геометрических размеров греющей камеры определяются следующим. Удельная мощность электродной греющей камеры определяется по форулеи U, /,ч Чу IJ- к-тт- (1) лА Vj к где N - тепловая мосцность греющей камеры; УН - объем камеры; U - напряжение, подводимое к электродам;R - сопротивление греющей камеры. Сопротивление греющей камеры опеделяется по формуле о - .э К4 м.Э fp К - - - коэффициент формы, зависящий от соотношения геометрических размеров греющей камеры;расстояние между электродами (длина трубчатого изолятора); удельная электропроводность раствора; площадь поперечного сечения трубчатого изолятора, разделяющего электроды, F d.785dS3 диаметр изолятора. Подставив значение R в формулу (1) получим м и 0,785 ..a /,х А Кф( Из анализа формулы 3 следует, 1мэ что чем меньше отношение -г- , выше удельная мощность. Но при отношении длины трубчатого изолятора к его диаметру -г значительно увеличивает коэ }и1 ициент формы до значения 5,3 что соответственно в 5,3 раза снижает удельную теплопроизводительность электродной греющей камеры (формула 3) . Поэтому В /сЯэ(/|«4 принято за нижнее граничное знамение. Кроме того, при прочих равных условиях значение показателя неравномерности распределения плотности то-, 5 ка по рабочей поверхности электрода выше для больших значений При увеличении отношения длины изолятора к его диаметру до значения 2112-16 значение показателя неравномерности распределения тока по поверхности электродов, найденное методом экстрополяции для раствора К составляет 98%. ЭтоПриводит к быстрому коррозионному разрушению электрода в области,находящейся в непосредственной близости от трубчатого изолятора, разделяющего элект роды. Поэтому верхним граничным значением отношения6 /dj g является величина Я 16. Таким образом, пределы изменения отношения длины изолятора к диаметру изолятора составляют k-}6. Величина показателя неравномерности зависит от отношения диаметра изолятора к диаметру электрода. Значение , взято на том основании, что при этом отношении диаметра электрода к диаметру изолятора заметно улуч шается равномерность распределения электрического тока по рабочей поверхности электрода. Уменьшение отношения диаметра изолятора к диаметру изолятора 0,25, хотя и улучшает равномерность распределения электрического тока по поверхности электродов, но вследствие того мто плотность тока в пространстве изолятора по сравнению с плотностью тока на электродах в 4-2- раз выше, то при плотности тока на .электродах л/1 А/см в пространстве изолятора плотность тока составит л/Тб А/см. При этой плотности тока возможен тепловой пробой электролитного промежутка в пространстве изоля тора, что приводит к резкому перегреванию раствора, увеличению парообразования, увеличивающему активное сопротивление греющей камеры, уменьшающему тепловую мощность греющей ка меры и в целом к неустойчивой работе выпарного аппарата. Возрастает в дан ном случае и эрозионное разрушение материала электродов. 3 Отношение длины электрода к его диаметру 0, выбрано на основании анализа экспериментальных данных. При значении отношения 0|5 величина показателя неравномерности распределения плотности электрического тока наименьшая. При меньшем значении ,Si затруднено конструктивное выполнение электродов греющей камеры. При отношении значение показателя неравномерности распределения плотности тока увеличивается до значения 90-98%, что снижает срок службы электродов и надежность-работы выпарного аппарата. За счет данных соотношений обеспечивается равномерность распределения тока по рабочей поверхности электродов, снижается коррозионное разрушение электродов и повышается надежность работы аппарата. Формула изобретения Электродный выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода жидкости и пара и сообщающуюся с ним вертикальную греющую камеру, выполненную в виде набора чередующихся трубчатых изоляторов и равновеликих электродов, о тличающийся тем, что, с целью увеличения производительности аппарата путем выравнивания мощности электрического тока по поверхности электродов, длина электрода выполнена равной 0,5-2 его диаметра, диаметр расположенного между электродами изолятора выполнен в 2-4 раза меньшим диаметра электрода, а длина его выполнена в 1-U раза большей диаметра электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 72768, кл. Н 05 В 3/60, . 2.Авторское свидетельство СССР № 613759, кл. Н 05 В З/+О, 197. ,