Аппарат для осуществления взаимодействия жидкостей с газами

 

Использование: для осуществления взаимодействия жидкостей с газами, в частности, при выпаривании при пленочном течении жидкости. Сущность изобретения: в аппарате для взаимодействия жидкости и газа на теплопередающей поверхности укреплена полимерная пьезопленка, к которой подключен генератор колебаний, а корпус аппарата герметизирован. Это позволяет повысить равномерность распределения вводимой в жидкостную пленку энергии, улучшить чистоту продукта и упростить конструкцию аппарата. В предлагаемом аппарате можно обрабатывать высококонцентрированные, кристаллизующиеся и термолабильные жидкости. 2 ил.

Изобретение касается взаимодействия жидкостей с газами, в частности при выпаривании при пленочном течении жидкости, может быть использовано для проведения процессов тепломассообмена в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен пленочный аппарат для осуществления взаимодействия жидкостей с газами, в котором обеспечивается пленочное течение жидкости по внутренней поверхности труб при одновременной подаче газа в трубы во встречном или спутном направлениях. Достоинством известного аппарата является конструктивная простота, а его существенны недостатком невозможность обработки (например, упаривания) высококонцентрированных и кристаллизующихся жидкостей. Это обусловлено тем, что единственным источником энергии является движущийся газ, интенсивности воздействий которого на жидкостную пленку недостаточно [1] Известен аппарат для осуществления взаимодействия жидкостей с газами, содержащий герметичный корпус с камерой теплоносителя и рабочей камерой, отделенными друг от друга теплопроводной перегородкой, генератор электрических колебаний, подключенный к излучателю [2] Однако в известном аппарате ввод энергии происходит неравномерно по объему жидкостной пленки, что приводит к ее пригоранию.

Цель изобретения повышение равномерности распределения вводимой в жидкостную пленку энергии, увеличение эффективности, а также обеспечение возможности обработки высококонцентрированных кристаллизующихся и термолабильных жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем корпус с камерой теплоносителя и рабочей камерой, отделенными друг от друга теплопроводной перегородкой, патрубки ввода и вывода жидкой, газовой фаз и теплоносителя, на теплопроводной перегородке со стороны рабочей камеры укреплена полимерная пьезопленка, к обкладкам которой подключен генератор электрических колебаний, а корпус аппарата герметизирован. Применение полимерной пьезопленки позволяет равномерно распределить колебательные воздействия на жидкостную пленку на сколь угодно большой поверхности. Практически вся вводимая в аппарат энергия электрических колебаний затрачивается на интенсификацию перемещения и тепломассопереноса, что приводит к увеличению КПД аппарата, делает возможной полную герметизацию корпуса аппарата, что позволяет достигать сколь угодно глубокого вакуума в рабочей камере аппарата и тем самым подвергать обработке термолабильные жидкости.

На фиг.1 представлен один из возможных вариантов выполнения аппарата; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Аппарат содержит корпус 1 с трубными решетками 2 и трубами 3. По всей внутренней поверхности труб 3 укреплена полимерная пьезопленка 4 с токопроводящей обкладкой 5. Все обкладки 5 подключены при помощи соединительных проводов 6 к генератору 7 электрических колебаний, второй вывод которого подключен к корпусу аппарата. Место ввода соединительных проводов 6 герметизировано с помощью неподвижного уплотнения 8, например, типа сальникового. Трубное пространство 9 аппарата является рабочей камерой, а межтрубное пространство 10 камерой для теплоносителя. При противоточном движении жидкой и газовой фаз теплоноситель, жидкая и газовая фазы вводятся соответственно через патрубки 11, 12 и 13, а выводятся соответственно через патрубки 14, 15 и 16. К патрубку 16 возможно также подключение вакуум-насоса. В верхней части аппарата для снижения брызгоуноса установлен отбойник 17.

Аппарат работает следующим образом.

При подаче теплоносителя через патрубок 11, газа через патрубок 13 и жидкости через патрубок 12 она распределяется по трубам 3 и начинает стекать в пленочном режиме по поверхности обкладок пьезо-пленки. Одновременно включают генератор 7 электрических колебаний с частотой, равной частоте одной из мод собственных колебаний жидкостной пленки. При этом вибрирующая пьезопленка 4 заставляет колебаться жидкостную пленку с максимальной (резонансной) амплитудой, перемешивание в жидкости усиливается, пограничный слой уменьшается, массопередача жидкости с газом, а также теплопередача значительно интенсифицируются. Под действием резонансных вибраций пленка жидкости равномерно орошает поверхность труб и нагрев ее происходит по всей поверхности, что исключает пригорание упаренного продукта. Прошедший обработку продукт в жидком или упаренном до сухого состояния выводится через патрубок 15 в донной части аппарата. При обработке термолабильных жидкостей к патрубку 16 подключают вакуум-насос и давление в рабочей камере 9 аппарата снижают для обеспечения соответствующей температуры кипения жидкости.

Таким образом, предложенный аппарат позволяет при простом конструктивном решении добиться повышения равномерности распределения вводимой энергии, увеличения эффективности, обеспечивает обработку высококонцентрированных кристаллизующихся и термолабильных жидкостей.

Формула изобретения

Аппарат для осуществления взаимодействия жидкостей с газами, содержащий герметичный корпус с камерой теплоносителя и рабочей камерой, отделенными одна от другой теплопроводной перегородкой, генератор электрических колебаний, подключенный к излучателю, патрубки ввода и вывода жидкой, газовой фаз и теплоносителя, отличающийся тем, что излучатель выполнен в виде полимерной пьезопленки с токопроводящей обкладкой, укрепленной на теплопроводной перегородке со стороны рабочей камеры и подключенный через обкладки к генератору электрических колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2