Выпарной электродный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D1/10 F22B1/30 H05B3/60 

(54) ВЫПАРНОЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ АППАРАТ.

Изобретение относится к выпарйой технике и может быть использовано для выпаривания электропроводных жидкостей, особенно жидкостей, склонных к отложению солей, например при упаривании алнзминатно-щелочных растворов в глиноземном производстве.

Известны электродные выпарные аппараты, состоящие из камеры кипения с р азме1денными в ней электродами и пароот елительного устройства, расположенного над камерой кипения и соединенного с камерой кипения циркуляционными трубами. В таких аппаратах при протекании переменного электрического тока в жидкости выделяется тепло ( даоулево тепло ),/ приводящее к ее закипанию rf выпариванию. Электродные аппараты обладают малыми габаритами и простотой конструкции 1 и 21.

Однако указанные аппараты не могут быть использованы для выпаривания электролитов, обладающих очень высокой электропроводностью, так как расстояние между электродами слишком мало и произойдет короткое замыкание. В этих аппаратах принципиально не решен вопрос о ликвидации ;парообразавания на поверхности элект(родов, которое способствует их быстрому разрушению и загрязнению жидкости продуктс1ми разрушения электродов. .Выделение джоулева тепла в таких а Ппаратах происходит непосредственно в межэлектродном пространстве, в том числе и у поверхности электродов. Энергия образования пузыря на поверхности электродов

10 всегда меньше, чем энергия образования его в объеме жидкости, поэтому исключить закипание жидкости на электродах в таких аппаратах не удается ..

Известен также выпарной электродный аппарат, содержащий электродные камеры, соединенные с камерой кипения, установленный над ними сепаратор, циркуляционные трубы, соединяющие сепаратор с электродными камерами. Известный аппарат более приспособлен к выпариванию высокоэлектроцроводных жидкостей. Электрическое сопротивление аппарата, обусловленное сечением камеры кипения и расстоянием между электродами, позволяет, используя высокое напряжение при незначительной силе тока, получасть необходимое количество тепловой энергии, выделяемой .в жидкости, Наличие электродных камер, обладаклцих большим сечением, снижает вероятность закипания жидкости на .поверхности электродов, что в свою очередь, приводит к сншсению ско,рости разрушения электродов и загрязнению жидкости продуктами разрушения 3. , , . Однако кипение жидкости в известном аппа.рате происходит в невначи.тельной по объему камере кипения, ра положенной горизонтально, из-за чего эвакуация пара из камеры кипения существенно затруднена. При значительных тепловых нагрузках в камере кипения образуются па1ровые пробки, раз рывающие электрическую цепь и приводящие к искрению электродов и образованию гремучей смеси от разложения воды. Горизонтальное располож,ение . камеры кипения существенно снижает скорость циркуляции раствора, а также не исключает вскипание жидкости на поверхности электродов, являющейся центром пузыреобразования. Кроме кавитационного разрушения поверхност электродов образующимися пузырьками пара, происходит смывание гидроокиснык пленок с поверхности электродов струей циркулирующей жидкости и загрязнение последней продуктами разрушения. Кроме того, незначительные отклонения оси аппарата от горизонта ли приводят к неравномерности циркуляции жидкости и работы электродов. Все это снижает допустимую тепловую нагрузку на аппарат и ограничивает его производительность. Целью изобретения является повышение производительности и надежности работы аппарата путем стабилизации гидродинамического режима кипения и снижения скорости разрушения электро дов. Указанная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем камеру ки пения, электродные камеры, соединенные с камерой кипения, установленный над ними сепаратор и циркуляционные трубы, соединяющие сепаратор с элект родными камерами, камера кипения выполнена в виде конических патрубков соединенных между собой верхними широкими основаниями, при этом каждый из конических патрубков.установлен нижним узкш. основанием на электродной камере. j Причем, концы циркуляционных, труб введены в электродные камеры и направлены по оси.конических патрубков до их узкого основания. На чертеже представлен предлагаемый аппарат, общий вид. Аппарат состоит из сепаратора 1, установленного над коническими Патрубками 2, образующими камеру кипения и пвисоедиаенными к электро дным iкамерам З.Зну.три электродных камер расположены электроды 4.Сепаратор 1 сооб щается с электродными камерами 3 с помощью циркуляционных труб 5.Количество конических патрубков 2 может быть любым, но обязательно кратно двум (в случае питания аппарата однофазным током) или трем (для трехфазного тока). Аппарат выполнен из неэлектропроводных материалов (за исключением электродов). Аппарат работает следующим об- разом. Исходный раствор подается в циркуляционные трубы 5,, как показано на чертеже, и попадает в нижнюю часть конических патрубков 2. При протекании переменного электрического тока через жидкость, содержащую .ся в камере кипения, происходит выделение тепловой энергии согласно, закону Джоуля, причем наибольшее количество ее выделяется в суженном месте, которым является нижнее основание конических патрубков. Таким образом кипение (образование паровой фазы) начинается снизу и по мере подъема парожидкостной смеси происходит рост паровыхjпузырей. Попадая в сепаратор 1, парожиДкостная смесь разделяется под действием гравитационных сил, при этом пар покидает аппарат через верхний патрубок сепаратора 1, а жидкос1;ь стекает вниз и по циркуляционным трубам 5 поступает опять в конические патрубки 2. Отбор упаренного продукта осуществляется из циркуляционных труб 5, как показано на чертеже. Выполнение камеры кипения в виде конических патрубков, соединенных между собой верхними широкими основаНИЯМИ,и установка каждого коничес кого патрубка нижким узким основанием на электродную камеру способствуют равномерному по высоте .паросодержанию, препятствуют образованию паровых пробок и разрыву электрической цепи аппарата, а также улучшают условияциркуляции и сепарации парожидкостного потока. Благодаря тому, что электродные камеры с электродами расположены в самом низу, значительно снижается возможность закипания жидкости на поверхности электродов (в .силу гидростатической депрессии). Исполнение циркуляционных труб/ введенных в электродные камеры до оси и отогнутых вверх до нижнего основания конических патрубков, препятствует смыванию гидроокисных пленок с поверхности электродов и обновлению жидкости в электродных камерах, что, в свою очередь, снижает скорость разрушения электродов. Кроме того, ввод циркулирующей жидкости осуществляется в область пониженного давления, что способст