Выпарной аппарат со стекающей пленкой

 

ВЬШАРНОЙ АППАРАТ СО СТЕКАННЦЕЙ .ПЛЕНКОЙ, содержащий вертикальный корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса выпаривания за счет повышения устойчивого пленочного течения выпариваемой жидкости, вставки выполнены в поперечном сечении в форме сегмента с прямолинейной стороной, прилегающей к внутренней поверхности трубы. W оэ i4 ГС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СР.И ЛЮ

РЕСПУБЛИК

4 (51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538461/23-26 (22) 11.01.83 (46) 15.01.85. Вюл. Р 2 (72) В.А. Марков и А.И. Кулибаба (71) Проектно-конструкторское бюро по проектированию оборудования для производс ва пластических масс и синтетических смол (53) 66.048.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 352653, кл. В 01 9,1/22, 1969.

2. "Химическое и нефтяное машиностроение", 1982., Р 2, с. 19-20.,Я0„„113421О А (54) (57) ВЫПАРНОЙ АППАРАТ СО СТЕКАКМЦЕЙ, ПЛЕНКОЙ, содержащий вертикальный корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса выпаривания за счет повышения устойчивого пленочного течения выпариваемой жидкости, вставки выполнены в поперечном сечении в форме сегмента с прямолинейной стороной, прилегающей к внутрен" ней поверхности трубы.

1 11342

Изобретение относится к конструкции выпарных аппаратов со стекающей пленкой и мсжет быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известны вынарные аппараты, включающие цилиндрический корпус, закрепленные в трубных решетках теплообменные трубы и размещенные в них пленкообразующне устройства в виде спиральных лент. Спиральные ленты установлены в теплообменных трубах с зазором, определяющим толщину стекающей пленки. Применение таких вставок эффективно при высокой плотности ОрОшения, KOFpa тОлщина стекающей пленки жидкости превьш ает величину зазора между вставкой и стенкой трубы f1).

ОднакО если толщина пленки мень ше этого зазора, то вставка не воздействует на жидкость и тонкая пленка жидкости при стекании по стенкам трубы может разрываться и вырождаться в струи, что резко сокращает по2э верхность испарения. Учитывая то, что выпускаемые промышленностью трубы имеют значительные предельные отклонения диаметра и толщины стеНоК,,. еальный внутренний. диаметр труб также колеблется в больших пре

30 делах, в связи с чем зазор между стенкои трубы и вставкой может быть установлен не менее 3-4 мм. Для получения тонких пленок конструкция таких выпарных аппаратов непригодна.

Известен также выпарной аппарат, содержащий корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, и размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки. В этом аппарате витки спиральной проволочной вставки прилегают к стенкам труб, не образуя с ними зазора . и способствуя торможению стекающей пленки жидкости и некоторому увеличению поверхности контакта греющих поверхностей с пленкой выпариваемой жидкости, за счет чего процесс выпаривания интенсифицируется (2) .

Однако использование указанного аппарата в режиме тонкопленочного выпаривания недостаточно эффективно, так как спиральные проволочные встав ки, имеющие в сечении форму .круга, не обеспечивают при этом устойчи10 2 ного пленочного течения. Стекающая по стенке трубы тонким слоем жидкость обтекает виток спиральной вставки только в верхней и центральной. части его сечения, а в крайней нижней точке сечения вставки, не дойдя до поверхности трубы, часть жидкости срывается в свободное падение в виде капель и струй. Толчцина этих капель и струй также значительно превьппает толщину пленки, прн этом дальнейший путь жидкости происходит беэ контакта с греющей поверхностью трубы, за счет чего процесс выпаривания жидкости замедляется.

Цель изобретения — интенсифика-ция процесса выпаривания за счет повышения устойчивого пленочного течения.

Указанная цель достигается тем, что в выпарном аппарате со стекающей пленкой, содержащем вертикальный корпус, установленные в нем обогреваемые трубы, закрепленные в верхней и нижней трубных решетках, и размещенные внутри труб спиральные проволочные вставки, вставки выполнены в поперечном сечении в форме сегмента с прямолинейной вертикальной стороной, прилегающей к внутренней поверхности трубы.

Вставка с поперечным сечением витка описанной формы позволяет обеспечить равномерное и устойчивое движение тонкой пленки по всей длине труб, при этом достигается безотрывное огибание пленкой витка вставки и дальнейшее ее движение по стенке трубы. Повьппается надежность работы аппарата, предотвращается вырождение пленки в капли или струи.

Применение спирально-проволочной вставки с большой границей контакта со стенкой трубы увеличивает греющую поверхность и отдачу тепла от стенки трубы к жидкости (эффект оребрения), что способствует увеличению количества жидкости, испаренной за один проход, т.е. интенсификация работы аппарата.

Ба фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез," на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; фиг. 3 — узел II на фиг. 2, на фиг. 4 — вариант выполнения проволочной вставки .

Аппарат содержит корпус 1 и вер-, тикальные трубы 2, закрепленные в трубных решетках 3 и 4. Корпус имеЭ 1 ет патрубки 5 и 6 для входа теплоносителя и выхода конденсата, патрубки 7 и 8 для входа и выхода выпариваемой жидкости и патрубок. 9 для отвода паров, Для обеспечения равномерного .смачивания выпариваемой жидкостью внутренних стенок труб

2 на их верхних концах установлены распределительные элементы 10. Внутри каждой трубы помещены упругие спирально-проволочные вставки 11.

Поперечное сечение витка спиральнопроволочной вставки 11 имеет вертикальную прямолинейную сторону 12, прилегающую к внутренней поверхности трубы 2. Оно может иметь форму сегме та (фиг. 3) или форму выпуклого многоугольника (фиг. 4), впи.санного в сегмент или близкого по форме к сегменту. Вертикальная прямолинейная сторона 12 сечения сопрягается в нижней части со смежной стороной сечения 13 под острым углом

Аппарат работает следующим образом. Подлежащий выпариванию раствор поступает в верхнюю часть аппарата через патрубки 7 и через зазоры между распределительными элементами 10 и трубками 2 поступает в виде тонкой равномерной пленки на внутренние поверхности труб 2 ° В межтрубное пространство через патрубок 5 поступает теплоноситель.

При стекании по трубам 2 жидкость на бегает на витки спирально-проволочной вставки 11. Это обеспечивает торможение жидкости, увеличивая время ее пребывания в испарителе и новышая тем самьж количество жидкости, испаренной за один проход. Одновременно при набегании жидкости на витки вставки происходит перемешивание слоя жидкости и обновление свободной поверхности стекающей пленки, что также обеспечивает интенсификацию испарения. При этом профиль сечения витка вставки (сегмент или вписанный в сегмент выпуклый многоугольник с нижним острым углом) не

134210 4

t0

45 образуют со стенкой трубы карманов и не имеют точек, лежащих ниже нижней точки сопряжения сечения витка вставки с трубой, т.е. точек, с кото рых возможен срыв капель или струй.

Наличие острого угла, под которым сопрягается вертикальная сторона сечения 12 с сбседней стороной 13, обеспечивает плавное стекание всей пленки жидкости 14 с витка вставки

11 на стенки трубы 2. При этом обеспечивается поддержание равномерной толщины стекающей пленки. Упаренный раствор выводится из аппарата через патрубок 8. Пар удаляется через патрубок,9.

Используемые в аппарате вставки не нарушают сплошного беэотрывного течения. Жидкость протекает через витки вставки, не образуя струйных потоков и не срываясь в паденА. При этом витки вставки тормозят жидкость увеличивая время ее активной обработки и дают прирост свободной поверхности жидкости, с которой происходит испарение. Одновременно обесне чивается прирост поверхности контакта жидкости с обогревающей поверх-.

HocTbR) поскольку сечение вставая имеет прямолинейную сторону,.прилегающую к обогреваемой стенке трубы, сопрягающейся со смежной стороной по крайней мере снизу под острым углом. Вертикальная прямолинейная сторона обеспечивает большуюповерхность контакта, а следователь- но, хорошую тецлопередачу от стенок трубы к вставке, что способствует интенсификации нагрева стекающей жидкости. Острые углы, под которыми сопрягается вставка со стенками трубы, обеспечивают перетекание жидкости с поверхности вставки на поверхность трубы и с поверхности . трубы на поверхность вставки. Этим предотвращается отрыв капель жидкости.и их свободное падение, вырождение пленки жидкости в. струи или накопление и струйное течение жидкости по спиралеобразным желобам.

Составитель Е. Сотникова

Рщактод И. Тавтин Техоед Т. Фанта Корректо)>С, Черни, Закаэ 9979/5 TIE 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП *Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4