Теплообменный аппарат кипящего слоя Советский патент 1982 года по МПК C02F1/10 F28C3/10 C02F103/08 

(54). ТЕПЛООБМВННЫП АППАРАТ КИПЯЩЕГО СЛОЯ

1

Изобретение относится к опреснёнию воды и может быть использовано для производства пресной во.цы из I морских или соленых континентальных вод.

Известно устройство для опреснения воды, содержащее нагревательную камеру с насадкой, конденсатор, конденсёщионную камеру, примыкающую к нагревательной камере и обеспечивающую подогрев насадки, устройство для ввода раствора и теплоносителя 1.

Недостатком этого устройства является то, что для его работы требуются значительные энергетические затраты, идущие на нагреватель для предварительного нагрева раствора, и на работу компрессора.

Известен аппарат со взвешенным слоем насадки, разделенный перегородкой на две камеры,-между которыми имеется средство для перемещения насадки 2.

Недостатками этого устройства являются большие энергетические затраты, связанные с процессом выпаривания воды из раствора и дальнейшим процессом конденсации в охлаждающем устройстве.

Цель изобретения - повышение производительности аппарата при обработке растворов солей за счет поддержания психрометрической разности тем5ператур .

Указанная цель достигается тем, что теплообменный аппарат кипящего слоя, содержащий камеры нагревания и охлаждения, заполненные инертной

10 насадкой, устройство для перемещения насадки между камерами и замкнутый воздуховод, соединяющий обе камеры, снабжен распределителем раствора, установленным в камере нагре15вания, и конденсатором, установленным между кеинерами, при этом воздуховод подключен одним концом к камере охлаждения, а другим - к днищу камер«ы нагревания.

20

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид сверху на фиг. 2.,

Теплообменный аппарат кипящего

25 слоя содержит камеры нагревания 1 и охлс1ждения 2, заполненные насадкой 3, распределительные решетки 4 и 5, перегородку 6 с отверстием 7 для перемещения насадки между каме30рами 1 и 2, распределитель раствора

в виде перфорированной трубы 8, установленный в камере нагревания, патрубок 9 для подвода воздуха, патрубок 10 для отвода воздуха, воздухвод 11, соединяющий верхнюю часть камеры охлаждения с днищем камеры нагревания, конденсатор 12, снабжен,ный пластинами 13 с прямоугольными выступами 14, выполняющими функцию каплеуловителя, теплообменные пластины 13 делят- конденсатор на каналы 15 для прохода вспомогательного потока воздуха и каналы 16 для прохода основного потока воздуха, которые связаны с патрубками 10 и 17, Каналы 15 со стороны камеры 2 охлаждения и каналы 16 со стороны камеры 1 нагревателя заглушены при помощи прокладок.

Предлагаемое устройство для опреснения воды работает следующим образом.

Наружный воздух (общий поток) через патрубок 9 и распределительную решетку 4 поступает в камеру 2 охлаждения, где происходит контакт между обидам потоком воздуха и подвижной насадкой 3, выполненной в виде насыпного слоя. В результате этого теплообмена насыпной слой становится кипящим, а общий поток воздуха охлаждается без изменения влагосодержания. Далее, пройдя распределительную решетку 5, обидий поток воздуха разделяется на два потока основной и вспомогательный.

Основной поток воздуха поступает в каналы 6 конденсатора 12, а вспомогательный поток воздуха, пройдя воздуховод 11 и распределительную решетку 4, поступает в камеру 1. Здесь, в результате контакта вспомогательного потока воздуха с подвижной насадкой 3 в виде насыпного сло последний становится кипящим насыпным слоем, который в камере нагревания предварительно смачивают рассолом из перфорированной трубы 8.

В камере 1 при контакте вспомогательного потока воздуха с подвижной насадкой 3 происходит тепло- и массообмен, в результате которого за счет психрометрическс й разности температур вода из смоченного рассолом насыпного слоя насадки испаряется во вспомогательный поток воздуха, а насадка в свою очередь охлаждается до температуры мокрого термометра вспомогательного потока воздуха, поступающего в камеру 1. Охлажденна насадка 3 чере-з отверстие 7 стенки 6 перемещается, например, при помощ различных переточных устройств из камеры 1 в камеру 2.

В камере 2 охлаждения подвижная насадка 3 за счет теплообмена с общим потоком воздуха нагревается и перемещается опять в камеру 1 нагревания, а общий поток вОздука за сче контактного теплообмена с подвижной насадкой 3 приобретает температуру последней, т.е. охлаждается до температуры мокрого термометра вспомогтельного потока воздуха, поступающего в камеру 1.

Таким образом, теперь на выходе из камеры 2 охлаждения, при делении общего потока воздуха на основной и вспомогательный, оба последних имеют температуру более низкую, чем температуру наружного воздуха. А так как предварительно охлажденный вспомогательный поток воздуха вновь поступает в камеру 1 нагревания, где он контактирует со смоченной рассолом подвижной насадкой 3 в виде кипящего насыпного слоя, то последний теперь охлаждается до температуры мокрого термометра, предварительно охлажденного вспомогательного потока. В свою очередь более холодная подвижная насадка 3 охлаждает общий поток воздуха в охладительной камере 2 на большую величину, а, следовательно, опять понижается температура мокрого термометра вспомогательного потока воздуха, поступающего в нагревательную камеру и соответственно температура подвижной насадки 3 в этой камере и т.д. Пределом охлаждения общего потока воздуха является температура точки росы наружного воздуха,

Таким образом, тепло от общего потока воздуха из камеры 2 охлаждения переносится подвижной насадкой 3 в камеру 2 нагревания, откуда оно уносится вспомогательным потоком воздуха, который здесь нагревается до температуры, близкой к температуре наружного воздуха, и увлажняется до величины относительной влажности близкой к 100%.

Вспомогательный поток воздуха, насыщенный влагой, пройдя камеру 1 нагревания, через распределительную рещетку 5 поступает в каналы 15 конденсатора 12.

Здесь вспомогательный поток воздуха предварительно освобождается от капель рассола в прямоугольном выступе 14 теплообменных пластин 13, выполняющих функции каплеуловителя. Каплеулавливание происходит за счет многократного изменения направления движения вспомогательного потока воздуха, омывающего поверхность теплообменных пластин 13.

Таким образом в конденсаторе 12 происходит поверхностный теплообмен между охлажденным основным потоком воздуха, проходящим через каналы 16 и близким к насыщению йспомогательным потоком воздуха, проходящим че5 ез каналы 15. А так как температура охлажденного основного потока возду ха всегда ниже температуры точки ро сы вспомогательного потока воздуха то из последнего в каналах 15 начинает конленсироваться влага (пресная вода), которую направляют потре бителю, а основной и вспомогательный потоки воздуха через патрубки iU и 17 выбрасываются в атмосферу. Таким образом, по сравнению с известным устройством для опреснени воды, в предлагаемом.устройстве пре ставляется возможным значительно снизить энергетические затраты уменьшить вес, габариты и стоимость устройства за счет природной психрометрической разности температур и за счет интенсификации процессов тепло- и массопереноса при использо|Вании перемещающегося насыпного слоя 1Так, для получения 0,51 кг пресной воды в предлагаемом устройстве необходимо затратить 50 Вт энергии, в ,то время как в известном устройстве для получения 0,51 кг пресной воды необходимо затратить в 7 раз больше энергии, а с учетом энергетических затрат на конденсацию в предлагаемом устройстве энергозатраты уменьшаются в 8-10 раз. Такое снижение энергозатрат при предельном количест ве пресной воды на выходе является Основной .поток iL,( существенным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными. Формула изобретения Теплообменный аппарат кипящего слоя, содержащий камеры нагревания и охлаждения, заполненные инертной насадкой, устройство для перемещения насадки между камерами и замкнутый воздуховод, соединяющий обе камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения его производительности при Обработке растворов солей за счет поддержания психрометрической разности температур, он снабжен распределителем раствора, установленным в камере нагревания, и конденсатором, установленным между камерами, при этом воздуховод подключен одним концом к камере охлаждения, а другим - к днищу камеры нагревания. Источники информации, принятые во вниман le при экспертизе 1,Патент США № 3822192, кл. 203-49, 1974. 2.Романков П.Г. и Рашковская Б.С. ушка во взвешенном состоянии. Л Химия, 1968, с. 92, рис. 11-24. Вспопага/педмыи лоток USinau поток

Основной поток

ff-/

В1;попогатемныи поток

f7 /5....„.,-,,

/ x/xvTv