Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов

 

Изобретение относится к трубчатым выпарным аппаратам для выпаривания кристаллизующихся водных растворов . Цель изобретения - повышение надежности работы аппарата и снижение , удельных затрат электрической и тепловой энергии. В выпарном аппарате , содержащем греющую камеру, переходящую в трубу вскипания, сепаратор , связанный с греющей камерой, циркуляционной трубой, насос, а также электроды, электрически связанные с источником тока, оба электрода (анод и катод) расположены в нижней части труб вскипания. Электроды могут быть любой формы, но предпочтительно в виде цилиндров,расположенных концентрически относительно друг друга и трубы вскипания. Два крайних цилиндра, связанных между собой металлическими стержнями с изолирующими и центрирующими втулками , выполнены из корррозионно-стойкого материала, например титана, покрытого активным слоем, и соединены с положительным полюсом источника тока, а средний цилиндр вьшолнен из нержавеющей стали и соединен с отрицательным полюсом источника тока. Поверхность цилиндров выполнена полированной . Размещение обоих электродов (анода и катода) в нижней части трубы вскипания позволяет устойчиво генерировать дополнительные центры кипения в виде газовых пузырьков и свести к минимуму электрическое и . гидравлическое сопротивление. Конструктивное исполнение электродов в виде соосно расположенных цилиндров, а также их электрическая взаимосвязь предпочтительнее ввиду неравномерности распределения скорости потока раствора по сечению трубы вскипания. В этом случае число газовых пузырьков выделяющихся в единицу времени в 1 м проходящего раствора, одинаково по всему сечению трубы вскипания. Выполнение цилиндров с полированной поверхностью позволяет исключить кристаллизацию на цилиндрах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. & (Л оо со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„,131347

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3486512/31-26 (22) 25.08.82 (46) 30.05.87. Бюл. M 20 (71) Ивановский текстильный институт им.M.Â.Ôðóíçå и Ивановский химико-технологический институт (72) В.И.Хренов и В.Н.Кисельников (53) 66.048Ф541(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 995845, кл. В 01 D 1/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 485295, кл. Р 28 0 7/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 778734, кл. В 01 D 1/12, 1977. (54) ВЫПАРНОЙ АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗУЮЩИХСЯ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к трубчатым выпарным аппаратам для выпаривания кристаллизующихся водных растворов. Цель изобретения — повышение надежности работы аппарата и снижение удельных затрат электрической и тепловой энергии. В выпарном аппарате, содержащем греющую камеру, переходящую в трубу вскипания, сепаратор, связанный с греющей камерой, циркуляционной трубой, насос, а также электроды, электрически связанные с источником тока, оба электрода (анод и катод) расположены в нижней части труб вскипания. Электроды могут быть любой формы, но предпочтительно в виде цилиндров,рас(51) 4 D 1/10, Н 05 В 3/60 положенных концентрически относительно друг друга и трубы вскипания.

Два крайних цилиндра, связанных между собой металлическими стержнями с изолирующими и центрирующими втулками, выполнены из корррозионно-стойкого материала, например титана, покрытого активным слоем, и соединены с положительным полюсом источника тока, а средний цилиндр выполнен из нержавеющей стали и соединен с отрицательным полюсом источника тока °

Поверхность цилиндров выполнена полированной. Размещение обоих электродов (анода и катода) в нижней части трубы вскипания позволяет устойчиво генерировать дополнительные центры Ж кипения в виде газовых пузырьков и свести к минимуму электрическое и гидравлическое сопротивление. Конструктивное исполнение электродов в виде соосно расположенных цилиндров, а также их электрическая взаимосвязь предпочтительнее ввиду неравномерности распределения скорости потока фа раствора по сечению трубы вскипания.

В этом случае число газовых пузырьков выделяющихся в единицу времени в 1 мз проходящего раствора, одинаково по всему сечению трубы вскипания. Выполнение цилиндров с полированной поверхностью позволяет исключить кристаллизацию на цилиндрах. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

:Ь

1 13

Изобретение относится к химической, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности, а именно к трубчатым выпарным аппаратам для выпаривания водных растворов.

Цель изобретения — повышение надежности работы выпарных аппаратов для кристаллизующихся растворов и снижение удельных затрат электрической и тепловой энергии.

На фиг. 1 показан выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения, общий вид; на фиг, 2 — размещение электродов в трубе вскипания; на фиг.3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 график изменения скорости циркуляции.

Выпарной аппарат содержит греющую камеру 1, трубу 2 вскипания, сепаратор 3, связанный с греющей камерой циркуляционной трубой 4, насос

5 и электроды 6, находящиеся в ниж ней части трубы 2 вскипания. Электроды 6 выполнены в виде цилиндров 7, 8 и 9, концентрически расположенных друг относительно друга и трубы 2 вскипания. Средний цилиндр 8 выполнен из нержавеющей стали, например

Х18Н10Т, и электрически связан с отрицательным полюсом источника тока (не показан). Два крайних цилиндра

7 и 9 соединены между собой металлическими стержнями 10 и выполнены из коррозионно-стойкого материала, например титана, покрытого активным слоем. Цилиндры 7 и 9 электрически соединены с положительным полюсом источника тока и служат анодом. Поверхность всех цилиндров Во избежание кристаллизации солей отполирована. Стержни 10 имеют втулки 11 из изоляционного термостойкого материала, например фторопласта, которые электрически изолируют стержни 10 от раствора и среднего цилиндра 8. Для соосного расположения цилиндров изолирующие втулки 11 имеют центрирующие втулки 12 из того же материала.

Размещение обоих электродов (анода и катода) в нижней части трубы вскипания позволяет устойчиво генерировать дополнительные центры кипения в виде газовых пузырьков и свести к минимуму электрическое и гидравлическое сопротивление. Конструктивное исполнение электродов в виде соосно расположенных цилиндров, а также их электрическая взаимосвязь предпочтительнее ввиду неравномерности распределения скорости потока

13473 2

45

55 раствора по сечению трубы вскипания.

В этом случае число газовых пузырьков, выделяющихся в единицу времени в 1 м проходящего раствора, одинаково по всему сечению трубы вскипания. Выполнение цилиндров с полированной поверхностью позволяет полностью исключить кристаллизацию на цилиндрах.

Выпарной аппарат работает следующим образом.

Выпариваемый раствор нагревают в греющей камере 1 до температуры кипения при давлении раствора в верхней части трубы 2 вскипания и подают циркуляционным насосом 5 в трубу

2 вскипания, где он обтекает электроды 6. Проходящий между электродами 6 от внешнего источника электрический ток (наиряжение около 2,53,5 В, плотность тока около 0,0010,010 А/см в зависимости от расстояния между цилиндрами, состава и концентрации раствора) вызывает электролиз воды и появление на обоих электродах газовых пузырьков (водорода — на боковых поверхностях среднего цилиндра 8 и кислорода — на поверхностях цилиндров 7 и 9). Эти пузырьки служат готовыми центрами кипения, которые растут в столбе раствора, движущегося в трубе 2 вскипания. Вследствие этого плотность парожидкостной смеси уменьшается, а всплывающие пузырьки увлекают за собой раствор и скорость циркулирующего раствора увеличивается. Парожидкостную смесь, образованную в трубе 2 вскипания, разделяют в сепараторе 3 на вторичный пар и концентрированный раствор, который затем поступает в циркуляционную трубу

4, где его смешивают со свежим раствором и насосом 5 подают в греющую камеру 1.

Результаты испытаний модели предложенного аппарата для кристаллизуюшихся растворов представлены на фиг. 4. По оси абсцисс отложены значения потенциала катода в вольтах относительно нормального водородного электрода (-, В(н.в.э) по оси ординат — скорость циркуляции 20Х-ного водного раствора KCI,. Как видно из графика, относительное изменение скорости циркуляции раствора Ь11, вызванное действием электродов, различ. но при разных начальных скоростях цирi куляции 4 „и составляет 317 при W

3 13

1,3.м/с 22 при М„= 1,8 м/с и

17 при И = 2,3 м/с. Абсолютное приращение скорости циркуляции, по- лученное на модели аппарата, примерно одинаково для всех скоростей и зависит от потенциала катода (режима электролиза). Максимальная величина

Ы = 0,4 м/с.

Представленные результаты объясняются тем, что вследствие вскипания раствора значительно ниже верхнего уровня трубы вскипания увеличивается высота кипящего слоя раствора; уменьшается плотность кипящего слоя из-за наличия большого числа центров кипения; увеличивается скорость подъема раствора, увлекаемого растущими пузырьками.

Большая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным выпарным аппаратом кристаллизующихся растворов объясняется тем, что парциальное давление пара в газовых пузырьках, генерируемых электродами в предлагаемом аппарате равно нулю и поэтому пузырьки растут быстрее, а поскольку и число их боль.ше чем, в известном аппарате, то общий эффект вскипания движущегося раствора значительно вышее. Полировка поверхностей электродов полностью исключает возможность кристаллизации на цилиндрах.

Предлагаемый аппарат характеризуется простотой и надежностью в работе (генерация центров кипения не срывается от кристаллизации элекI

13473

4 тродов), уменьшением удельного расхода электроэнергии на привод циркуляционного насоса и проведением процесса электролиза в трубе вскипания, увеличением производительности выпарного аппарата для кристаллизующихся растворов на 17-31 вследствие введения в трубу вскипания газовых, а не паровых пузырьков.

Формула изобретения

1. Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержащий

15 греющую камеру, размещенную над ней трубу вскипания, электроды, связанные с источником тока, сепаратор, связанный с греющей камерой циркуляционной трубой, насос, о т л и ч а ю20 шийся тем, что, с целью повышения надежности его работы и снижения удельных затрат электрической и тепловой энергии, электроды установлены по оси греющей камеры в нижней

25 части трубы вскипания °

2. Аппарат по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что электроды выполнены в виде цилиндров, причем крайние цилиндры соединены между

30 собой металлическими стержнями с изолирующими и центрирующими втулками из термостойкого материала, например фторопласта, и электрически связаны с положительным полюсом источника тока, а средний цилиндр соединен с отрицательным полюсом источника тока.

Фиг.!

1313473

1313473

Я,б

2,0

1,8

08 Ор

0,8

7,2

Составитель Е. Сотникова

Редактор И. Рыбченко Техред M.Õîäàíè÷ Корректор С. Черни

Заказ 2155/6 Тираж 657

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4