Электродный выпарной аппарат

 

Союз Советснин

Социапистичвсиин респубпин (щ 944163

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51)М. Кл. (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 16.07.80 (2!) 2997999/24"07 с присоединением заявк» М (23)Приоритет

Опубликовано 15 07.82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 17 . 07 . 82

Н 05 9 3/40

Вауаврсжпеб кававт ь.Фь.Р ев амаи нзейувтеннй и вткрытнй (53).УЙК 621. 365..33(088.8) В.П. Пищулин, И.А. Соболев, В.И. Косинцев, А.Г. Пьянков, П.Н. Селезнев и С,Н. Гришин (72) Авторы изобретения

Томский ордена Октябрьской Революци ц дадена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.И. Кирова (7l) Заявитель (54) ЭЛГКТРодНЫй ВИПАРНОИ АППАРАТ

Изобретение относится к электротехнике,. а именно к электродным an"" паратам, может быть использовано для нагревания и концентрирования раство" ров и испарения различных жидкостей, например, растворов каустической соды.

Известны электродные подогреватели и электродные выпарные аппараты, выполненные в виде погруженных в жид о кость электродов (1) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электродный выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус с патрубками вво-, да и вывода жидкости и пара и сообщающуюся с ним вертикальную греющую камеру, выполненную в виде набора чередующихся трубчатых изоляторов и равновеликих электродов E2). го

Недостатком данного электродного выпарного аппарата является неравномерность распределения плотности тока по рабочей поверхности электродов, а, следовательно, и скорости коррозии электродов. Большая доля электрического тока 75-803 протекает по рабочей поверхности электрода, расположенной в непосредственной бли зости от трубчатого изолятора, и составляющей 10-154 всей поверхности элект" рода, что приводит к значительному градиенту коррозионного разрушения электродов по их длине, частой замене электродов, вследствие их выхода из строя за счет коррозии пограничной с изоляторами части электродов.

Цель изобретения - увеличение производительности аппарата путем выравнивания плотности электрического тока на рабочей поверхности электродов и снижения плотности тока по поверхности электрода, по сравнению с плотностью тока в межэлектродном пространстве.

Для достижения поставленной цели длина электрода выполнена равной

0,5-2 его диаметра, диаметр распола, 3 94416 женного между электродами изолятора выполнен в 2-4 раза меньшим диаметра электрода, à его длина. выполнена в 1-4 раза большей диаметра электродаэ 5

На чертеже изображен выпарной аппарат, общий вид.

Выпарной аппарат содержит корпус 1, электродную греющую камеру 2, сепаратор 3, отстойник 4, циркуля- 6 ционную трубу 5. Греющая камера 2 выполнена в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатыхэлектродов б и изоляторов 7 меньшего диаметра, чем трубчатые электроды. о

Аппарат снабжен патрубками 8 подачи исходного раствора, и выходом 9 для . концентрированного раствора и отводом- 10 для сокового пара. Аппарат, может быть выполнен с одной или не" 3В сколькими электродными греющими камерами, имеющими однофазное или трех" фазное электрическое питание.

Аппарат работает следующим обра" зом. 2S

Исходный раствор поступает непрерывно через патрубок 8, смешивается с циркулирующим раствором и попадает в пространство между электродами 6 в греющей камере 2. Здесь за счет про- 3в ходящего по раствору переменного электрического тока выделяется необ" ходимое для выпаривния тепло, раствор концентрируется с образованием со" кового пара. Упаренный раствор час3S тично удаляется через патрубок 9, остальная часть раствора циркулирует в аппарате. Соковый пар удаляется чере3 сепаратор 3, брызгоотделитель и патрубок 10.

Выполнение трубчатой греющей камеры в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатых электродов и изоляторов диаметром в 2-4 раза меньшим диаметра трубчатых электродов, длиной в 1-4 раза большем диаметра 4S электродов, при длине электродов равной 0,5-2 диаметрам электродов,обеспе" чивает увеличение теплопроизводительности единицы объема греющей камеры в 2-4 раза, так как для создания той же плотности тока требуется большее напряжение электрического тока, вследствие повышения активного сопротивления межэлектродного пространства за счет уменьшения диаметра изолятора, устраняет градиент коррозионного разрушения электродов, так как при этом обеспечивается равномерность распределения плотности тока по рабочей поверхности электродов, повышает надежность работы аппарата. . Данные соотношения геометрических размеров греющей камеры определяются следующим.

Удельная мощность электродной греющей камеры определяется по формуле

«и Р „=,р- =—

A к ВЧК где и - тепловая мощность греющей камеры;

ЧК - объем камеры;

li " напряжение, подводимое к электродам; и " сопротивление греющей камеPbl °

Сопротивление греющей камеры определяется по формуле э:ф1 м.э кф1 . э мэ z.o 7 5 фм } где К,ь" коэффициент формы, зависящий от соотношения геометрических размеров греющей камеры;

1„ - расстояние между электродами (длина трубчатого изолятора);

g, - удельная электропроводность раствора;

F - площадь поперечного сечения трубчатого изолятора, разделяющего электроды, F = — d 785d 3 )

3,14

- диаметр изолятора. мЭ

Подставив значение К в формулу (l ) получим

> 0i785 " . (3) ээп„ Р1„ ээ Из анализа формулы 3 следует, 1мз что чем меньше отношение —, тем мэ выше удельная мощность. Но при отношении длины трубчатого изолятора к его диаметру — < 4 значительно

lih3 ои3 увеличивает коэффициент формы до значения 5,3, что соответственно в 5,3 раза снижает удельную теплопроизводительность электродной греющей камеры (формула 3) Поэтому 0 яз /c1><4 принято за нижнее граничное значение.

Кроме того, при прочих равных условиях значение показателя неравномерности распределения плотности то-, 5 9441 ка по рабочей поверхности электрода выше для больших значений В э/д э.

При увеличении отношения длины изолятора к его диаметру до значения 12-16 значение показателя неравномерности распределения тока по поверхности электродов, найденное методом экстрополяции для раствора

Кщ, составляет 984. Это приводит к быстрому коррозионному разрушению 10 электрода в области, находящейся в непосредственной близости от трубчатого изолятора, разделяющего электроды. Поэтому верхним граничным значением отношениями„ „ /d<> является ве" 1э личина 16.

Таким образом, пределы изменения отношения длины изолятора к диаметру изолятора составляют 4- 16. Величина показателя неравномерности зависит от отношения диаметра изолятора к д иаметру электрода. Значение

=0,5Ф2 взято на том основании, что при этом отношении диаметра электрода к диаметру изолятора заметно улуч"д шается равномерность распределения электрического тока по рабочей поверхности электрода. Уменьшение отношения диаметра изолятора к диаметру изолятора Ими/d> (0,25, хотя и улучшает равномерность распределения электрического тока по поверхности электродов, но вследствие того, что плотность тока в пространстве изолятора по сравнению с плотностью тока на электродах в 16 = 4 см а акмэ раз выше, то при плотности тока на электродах 1 А/см 8 пространстве изолятора плотность тока составит

16 А/см . При этой плотности тока возможен тепловой пробой электролитного промежутка в пространстве изоля- тора, что приводит к резкому перегреванию раствора, увеличению парообразования, увеличивающему активное 4> сопротивление греющей камеры, уменьшающему тепловую мощность греющей камеры и в целом к неустойчивой работе выпарного аппарата. Возрастает в данном случае и эрозионное разрушение материала электродов.

63 6

Отношение длины электрода к его диаметру 1>/d 0,5"2 выбрано на основании анализа экспериментальных данных. При значении отношения

1 /49 = 0,5 величина показателя неравномерности распределения плотности электрического тока наименьшая. При меньшем значении I> /дэ C 0,5, затруднено конст руктивное выполнение электродов греющей камеры. При отношении 1Э /d y ) 2 значение показателя неравномерности распределения плотности тока увеличивается до значения

90-98, что снижает срок службы электродов и надежность-работы выпарного аппарата.

За счет данных соотношений обеспечивается равномерность распределения тока по рабочей поверхности электродов, снижается коррозионное разрушение электродов и повышается надежность работы аппарата.

Формула изобретения

Электродный выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус с пат" рубками ввода и вывода жидкости и пара и сообщающуюся с ним вертикальную греющую камеру, выполненную в виде набора чередующихся трубчатых изоля" торов и равновеликих электродов, о т" л и чающий с я тем, что, с целью увеличения производительности аппарата путем выравнивания мощности электрического тока по поверхности электродов, длина электрода выполнена равной 0,5-2 его диаметра, диаметр расположенного между электродами изолятора выполнен в 2-4 раза меньшим диаметра электрода, а длина его выполнена в 1-4 раза большей диаметра электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 72768, кл. Н 05 В 3/60, 1946.

2. Авторское свидетельство СССР

N 613759, кл. H 05 В 3/40, 1974 °

944163

Составитель H. Писаревская

Ревактоо Н. Воловик . Техоед Ж. Кастелевич Корректор" Фятко

Заказ 51 О 7 Тираж - 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж"35 Раявская наб. а. 4/5

3 «3 „„З „м « . а. »

Фи мал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Й