Выпарной аппарат

(51)5 В 01 Р 1 30 Ь. .,Й 111 Цл 1Б(1 ЬЛ) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ А ВТОРСКОМ тельскии собо чис ратурнония, мои и смежости для ом тепла и позво- аривания в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследоваинститут химических реактивов и отых химических веществ(57) Изобретение относится к аппаму оформлению процессов упариважет быть использовано в химическоных с ней отраслях промышленносуществления упаривания с подводчерез теплообменные поверхностиляет интенсифицировать процесс уп 2путем повышения удельного теплосьема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора и устранения зарастаний теплообменной поверхности. Выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с установленными в нем трубными решетками, теплообменные трубы 6, горизонтальную стержневую раму 10, размещенную над верхней трубной решеткой, штоки 12, закрепленные на раме и расположенные соосно и внутри труб, цилиндрические поршни 13, штуцера для подвода - отвода материальных потоков и теплоносителя, На штоках последовательно размещены поршни и перфорированные в центральной части скребки 14, причем поршни расположены с зазором по отношению к внутренним стенкам трубы, а скребки контактируют со стенками, рама 10 размещена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса.3 ил.1554920 30 35 40 3Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов упаривания и, может быть использовано в химической и смежных с ней отраслях промышленности для осуществления выпаривания с подводом тепла через теплообменные поверхности,Целью изобретения является интенсификация процесса упаривания путем повышения удельного теплосъема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора, устранения от ложений на теплообменной поверхности.На фиг. 1 представлен выпарной аппарат, общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1;на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.Выпарной аппарат содержит корпус 1 со штуцерами подвода раствора 2 и теплоносителя 3 и греющей камерой 4, штуцер 5 для ввода теплоносителя. В греющей камере 4 на трубных решетках размещены теплообменные трубы 6. В верхней части аппарата расположена сборная камера 7 со штуце рами для отвода сокового пара 8 и выпаренного раствора 9. Горизонтальная стержневая рама 10 прикреплена к штанге 11 и к штокам 12, на которых жестко закреплены чередующиеся друг с другом цилиндрические поршни 3 и перфорированные в центральной части скребки 14. Последние состоят из пружинистых колец 15, крепежных втулок 16 и стоек 17.Скребки 14 контактируют с внутренней поверхностью труб 6, а поршни размещены в трубах с зазором. Рама 10 установлена свозможностью возвратно- поступательного перемещения вдоль оси корпуса.Выпарной аппарат работает следующим образом.В корпус 1 аппарата через штуцер 2 подается свежий раствор для упаривания. Одновременно через штуцер 3 поступает в аппарат (в греющую камеру 4) теплоноситель, выходягций из греющей камеры через штуцер 5.Упариваемая жидкость по теплообменным трубам 6 поднимается и, соприкасаясь с греющими поверхностями труб у стенок, начинает кипеть. Пузырьки пара поднимаются в сборную камеру 7 и выходят через штуцер 8 из аппарата. Туда же поднимается и упаренная масса жидкости, которая покидает аппарат через штуцер 9. В это же время начинает совершать возвратно-поступательное движение стержневая рама 10 под действием привода со штангой 11, соединенного со стержневой рамой 10 (тип привода может быть любой). В результате внутри тепло- передающих труб начинают совершать возвратно-поступательное движение штоки 12, а вместе с ними и закрепленные на штоках цилиндрические сплошные поршни 13 и скребки 14.55Крепежная втулка 16 надевается на шток 2 при сборке и закрепляется неподвижно. При движении цилиндрического поршня, например, вниз раствор из нижней по. лости, расположенной под поршнем, через кольцевую щель, образованную поршнем и теплообменной трубой, с большой скоростью перетекает в пространство над поршнем. Выйдя из шели, кольцевая турбулентная струя продолжает свое движение вдоль стенки трубы, интенсивно ее омывая и сохраняя достигнутый в щели теплосъем. Из этой же полости жидкость, ранее находившаяся там, перетекает в следуюшую по высоте полость, поэтому в объеме между двумя соседними поршнями количество жидкости сохраняется, но скорость движения различных слоев в объеме разная, Это приводит к появлению вихревых потоков, способствующих интенсивному переносу тепла от стенки к периферийным слоям и притоку к стенке свежего, еще не перегретого, раствора.Описанная картина теплопереноса повторяется по всей длине теплопередающей трубы и в результате достигается интенсивный теплосъем с греющей поверхности. Данная конструкция выпарного аппарата особенно эффективна в тех случаях, когда лимитирующей стадией теплообмена является теплоотдача от внутренней стенки трубы к теплопотребителю. Дело в том, что снаружи трубы могут быть оребрены, скорость теплоносителя может быть увеличена и наружная поверхность всегда чистая, т. е. тепла снаружи можно передать столько, сколько его сумеет взять потребитель, находящийся внутри трубы. Таким образом, необходима конструкция аппарата, обеспечиваюшая интенсификацию теплоотдачи.При движении штока вверх, т. е, в обратную сторону, картина течения повторяется, только перетекание происходит в обратном направлении из верхних полостей, по отношению к поршню, в нижние. Образующиеся пузырьки пара все время стремятся вверх и при обратном перетекании еше интенсивнее турбулизируют жидкость.Расходная скорость во все время рассматриваемого процесса естественно сохраняется. Так как скребки 14 жестко закреплены на штоках 12, то при их возвратно-поступательном движении они непрерывно очишают поверхность теплопередающих труб 6 от отложений, тем самым интенсифицируя процесс теплообмена, а следовательно, и весь процесс выпарки.Работоспособность и эффективность предлагаемого выпарного аппарата проверяется в сравнении с работой известной конструкции на примере упарки воды. Модельная установка состоит из одной трубы (материал - алюминий) с рубашкой обогрева. В рубашку подается пар с температурой 125 С. На штоке внутри трубы последовательно размещены выполненные сплошными поршни диаметром 16 мм и высотой 20 мм и перфори1554920 Формула изобретения Составитель А. Никити.Техред И. ВересТираж 558омитета по изобретениямква, Ж - 35, Раушскаякий комбинат Патент, г Корректор С. ШевкунПодп исноеоткрытиям при ГКНТ СССРна б., д. 4/5Уж го род, ул. Гага ри на,01 рованные в центральной части скребки, контактирующие со стенками трубы. Количество поршней 4, скребков 3. Даина трубы составляет 180 мм. Скорость подачи воды 0,5 м/с, частота колебаний штока 10 Гц.При одной и той же степени нагрева (с 18 до 90 С) за одно и то же количество времени в предлагаемой конструкции нагревают воды (по массе) в 1,9 раза больше. Выпарной аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с установленными в нем трубными решетками, теплообменные трубы, горизонтальную стержневую раму, размещенную над верхней трубной решеткой с возможностью возвратноРедактор И. Горная Заказ 516 ВНИИПИ Государственного 113035, Мо Производственно-издательспоступательного перемещения вдоль оси корпуса, штоки, закрепленные на раме и расположенные концентрично в трубах, цилиндрические поршни, размещенные на штоках, и 5 штуцеры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса упаривания путем повышения удельного теплосьема за счет создания высокоскоростного пристеночного знакопеременного движения раствора и устранения отложений на теплопередающей поверхности, аппарат снабжен перфорированными в центральной части скребками, размеценными на штоках и контактиру 1 ощими с внутренней поверхностью труб, при этом скребки и поршни размещены на штоках по следовательно с чередованием, а поршни расположены с зазором к внутренней поверхности труб.