Роторный испаритель

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению теплообменных процессов и может быть применено для дистилляции под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам. Цель изобретения - повышение качества продукта за счет предотвращения термического разложения и интенсификации теплообмена за счет турбулизации пленки жидкости. Поставленная цель достигается тем, что теплообменный элемент выполнен в виде желоба, размещенного по спирали. При этом электронагреватель выполнен в виде индуктора. Кроме того, испаритель снабжен экраном из неэлектропроводного материала, размещенным между индуктором и теплообменным элементом. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 В 01 D 1/22

ggf ЯсЩй

П т Ит " - - :Г1 а

Б1. БЛ1 :): Е:-;м

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2561552/23-26 (22) 30. 12. 77 (46) 23.04.89. Вюл, )) 15 (72) А.В,Шафрановский (53) 66.048.541 (088.8) (56) Патент Франции )) 1583466, кл. В 01 D .3/00, опублик. 31.10.69, (54)(57) 1. РОТОРНЫЙ HClIAPHTEJIb, содержащий вертикальный корпус, теплообменный элемент чашеобразной формы, выполненный из электропроводящего. материала и установленный на вертикальном валу,ороситель, электронагреватель, прикрепленный к корпусу, патрубки отвода упаренной жидкости и вторичного пара, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения каИзобретение относится к аппаратурному оформлению теплообменных процессов и может быть применено для дистилляции под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам.

Известен роторный испаритель, содержащий вертикальный корпус, теплообменный элемент чашеобразной формы, выполненный из электропроводящего материала и установленный на вертикальном валу, ороситель, электронагреватель, прикрепленный к корпусу, и патрубки отвода упаренной жидкости и вторичного пара.

Недостатком известного испарителя является неравномерное распределение на теплообменном элементе выпариваемого продукта, что может привести к его термическому разложению чества продукта за счет предотвращения термического разложения, тепло обменный элемент выполнен в виде желоба, размещенного по спирали.

2. Испаритель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена за счет турбулизации пленки жидкости, электронагреватель выполнен в виде индуктора.

3. Испаритель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен экраном из неэлектропроводного.ìàòåðèàëà, размещенным между индуктором и теплообменным элементом.

Кроме того, вследствие недостаточно ; ф высокой скорости вращения теплообменного элемента по причинам конструктивного характера увеличивается время пребывания пленки жидкости на горячей стенке и снижается интенсивность теплообмена.

Цель изобретения — повышение качества продукта за счет предотвращения термического разложения и интенсификация теплообмена за счет турбулизации пленки жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменный элемент выпол- )р нен в виде желоба, размещенного по спирали. При этом электронагреватель

3» выполнен в виде индуктора. Кроме . того, испаритель снабжен экраном из неэлектропроводного материала, размещенным между индуктором и теплообменным элементом, Такое выполнение

1473788

4 роторного испарителя обеспечивает высокую плотность орошения теплообменного элемента выпариваемой жидкостью даже при минимальном расходе за счет спиральной траектории движе-. ния пленки жидкости по теплообменному элементу, что смягчает. термический режим обработки продукта.

Кроме того, теплообменный элемент нагревается вихревыми токами, наводимыми в нем быстропеременным электромагнитным полем неподвижного индук,тора. Это позволяет заметно увеличить скорость вращения теплообменного элемента без нарушения герметичности, что обеспечивает высокую степень турбулизации пленки. жидкости и минимальное время пребывания жидкости на горячей поверхности. При этом уменьшается термическое разложение продукта и повышается интенсивность теплообмена.

Неэлектропроводный экран, установленный между теплообменным элемен- 25 том и индуктирующим проводом позволяет защитить жидкость от ее контакта с индуктирующим проводом.

На фиг. 1 изображен роторный испа. ритель> продольный разрез, на фиг.2 — 30 разрез А-А на фиг. 1; на фиг; 3— вариант исполнения роторного испарителя, продольный разрез.

Роторный испаритель ю меет вертикальный корпус 1 (фиг.1) с патрубками 2 и 3 для ввода и вывода жидкости и патрубок 4 для вывода паров.

Теплообменный элемент 5 выполнен ввиде двух желобов 6, изогнутых в виде расходящейся двухзаходной спирали с зазорами между ее витками. Верхняя боковая кромка 7 желоба расположена дальше от оси аппарата, чем нижняя боковая кромка 8. Центральная распределительная втулка 9 с горизонтальной перфорированной.перегородкой 10, посадочной втулкой 11 и сливными патрубками 12 служит для приема жидкости и ее распределения на начальных участках желобов 6. Последние связаны между собой и с втул- 50 кой 9 сухарями 13 и ребрами 14 жесткости. Вертикальный вал 15 испарителя установлен с помощью подшипников

16 в корпусе 1 аппарата.

Кольцевой карман 17 на внутренней стенке корпуса 1 предназначен для приема жидкости, сбрасываемой с желобов 6 при их вращении. Верхний край

18 кармана 17 расположен значительно выше верхней боковой кромки 19 начального участка желоба 6, Под желобами 6 установлен наклонный рециркуляционный трубопровод 20.

Его верхний конец 21 сообщается с кольцевым карманом 17 через сливной патрубок 22, Нижний конец 23 трубопровода 20 заведен снизу во втулку

9, чтобы обеспечить рециркуляцию жидкости на орошаемых желобах 6.

Кольцевой карман 17 разделен двумя вертикальными перегородками 24 (фиг. 1 и 2) на два .отсека 25 и 26 (фиг,2). Отсек 25 через патрубок

22 сообщается с рециркуляционным трубопроводом 20, Отсек 26 имеет отверстие 27 в его днище для стока невыпаренной жидкости в нижнюю часть аппарата, Желобы 6 выполнены из электропроводного материала. Сверху над ними размещен индуктирующий провод 28 нагревательного индуктора, электрически изолированный с помощью втулок

29 от желобов 6 и корпуса 1 аппарата. Такой же индуктирующий провод

30 размещен под желобам, 6. Провод

30 изолирован от корпуса 1 втулками 31. Индуктирующие провода 28 и.30 предназначены для возбуждения в непосредственной близости от спиральных желобов 6 теплообменного элемента 5 быстропеременного элект" ромагнитного поля, наводящего в желобах 6 вихревые токи, которые нагре-. вают рабочую поверхность желобов 6.

Для уменьшения нагрева индуктирующие проводы 28 и 30 выполнены полыми, что позволяет охлаждать их изнутри с помощью циркулирующего хладагента.

Чашеобразная форма теплообменного элемента в совокупности с переменным наклоном спиральных желобов 6 способствует более всестороннему проникновению магнитного потока к возможно большей поверхности теплообменного элемента 5, что обеспечивает лучший прогрев желобов 6 теплообменного элемента 5 при заданной. мощности нагревательного индуктора.

Аппарат (фиг.3) имеет корпус 1 с патрубком 2 для ввода жидкости, пат" рубками 3 и 32 для вывода кубовопо остатка жидкости и патрубком 4 для. вывода паров, Корпус 1 аппарата снабжен крышкой 33. Теплообменный эле5

5 147 мент 5 насажен на вертикальный вал

15, установленный в подшипниках 16.

Теплообменный элемент 5 образован одним желобом 6, изогнутым в виде однозаходной спирали переменного наклона. Желоб 6 наклонен так, что

его верхняя боковая кромка 7 расположена дальше от вала 15, чем его нижняя боковая кромка 8. Различные участки желоба связаны между собой перемычками 34.

На валу 15 установлен приемный стакан 35 с радиальным патрубком 36, подведенным к выемке желоба 6 на

его начальном участке. Кольцевой карман 17 предназначен для улавливания жидкости, сбрасываемой с теплообмен ного элемента 5 при его вращении, Карман 1.7 сообщается с патрубком 32 для вывода жидкости. Патрубок 32 является резервным, он предназначен для вывода из аппарата жидкости, попавшей по каким-либо причинам в нижйюю часть аппарата, Наклон различных участков желоба

6 выбран так, что днище желоба 6 касается воображаемой поверхности вращения, геометрическая ось которой совпадает с осью вращения теплообменного элемента 5.

Против нижней торцовой поверхности теплообменного элемента 5 установлен индуктирующий провод 30 индукционного нагревателя, согнутый в виде змеевика. Между индуктирующим проводом 30 и орошаемым теплообменным элементом 5 расположен экран из неэлектропроводного материала, на пример стекла. При этом экран является сам корпус 1 аппарата.

Герметичность стыка между металлической крышкой 33 и стеклянным корпусом 1 обеспечивается мягкой прокладкой 37, зажатой между фланцами.

Испаритель (фиг.1) работает следующим образом.

Теплообменный элемент 5 приводит-. ся во вращение вокруг вертикальной оси. Индуктирующие провода 28 и 30 подключают к источнику переменного электрического тока.В желобах 6 наФ водятся вихревые токи. Жидкость через патрубок 2 и распределительную

3788

6 втулку 9 попадает на начальные участки желобов 6. Под действием центробежных сил жидкость в виде пленки движется в выемках спиральных желобов 6 к периферии теплообменного элемента 5,постепенноиспаряясь вследствие разогрева желобов 6 вихревыми токами. Остаток жидкости сбрасывается в кольцевой карман .17. Из отсека

25 кармана 17 часть жидкости по рециркуляционному трубопроводу 20 возt вращается на теплообменный элемент.

Из отсека 26 кармана 17 жидкость стекает в нижнюю часть аппарата, откуда удаляется через разгрузочный патрубок 3. Образовавшиеся пары удаляются из аппарата через патрубок 4 °

Испаритель (фиг.3) работает аналогично. Только в этом аппарате индуктирующий провод 30 защищен от воздействия брызг и паров обрабатываемой жидкости экраном 1, через который проникает электромагнитное поле.

Выполнение теплообменного элемента из спиральных желобов обеспечивает более равномерное смачивание его горячей поверхности и меньшее термическое разложение выпариваемого продукта, Благодаря выполнению электронагревателя в виде индуктора становятся принципиально возможными значительные скорости вращения теплообменного элемента без нарушения герметичности аппарата. При этом в результате увеличения центробежных сил достигаются большие скорости течения пленки жидкости. 3а счет этого время пребывания жидкости на горячей поверхности может быть уменьшено в несколько раз, что снижает риск термическо- го разложения продукта.

Кроме того, вследствие турбулизации пленки за счет ее быстрого течения повышается на 20-50Х коэффициент теплоотдачи, т,е. теплообмен интенсифицируется. При этом экран из неэлектропроводного материала защищает электронагреватель от воздействия брызг и паров обрабатываемой жидкости, т,е. повышает надежность работы предлагаемого аппарата, 1473788

zz

И

ZS

Составитель Е.Сотникова

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор А.Мотыпь

Заказ 1822/4 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101