Аппарат выпарки и сушки кубовых остатков

СОЮЗ С 08 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО А 7780 1)5 ВО 01 ЕНИЯ ВИДЕТ ВТОРСКОЪря р(21) 4424088/23-26 (22) 11.05.88 (46) 15.07.90. Бюл. (72) А. Л. Шатало А. И. Климов, И. С. (53) 66.048.541 (08 (56) Особа Л. П. татков сухого плен Обмен опытом в рад26 в, Г, А. Кар Темнова и Д 8.8) и др. Пере очного фото иопромышле шев,(57)регенеих зарадиогияескти, апроце ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ РАТ ВЫ ПАРКИСТАТКОВтение относится к процессам растворителей и утилизации ий и может использоваться в иной, химической, микробиолоугих отраслях промышленноспозволяет интенсифицировать рки и сушки. В аппарате исИзобретение относится к средствам выпарки и сушки, используемым, например, для регенерации растворителей и подготовки к утилизации загрязнений регенерируемых растворителей в химической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.Целью изобретения является интенсификация процесса выпаривания и сушки.На чертеже дана конструкция аппарата выпарки и сушки кубовых остатков,Аппарат содержит металлический корпус 1. Внутренняя поверхность стенки корпуса выполнена оребренной, причем ребра 2 выполняют двойную функцию - увеличивают поверхность конденсации и защищают от нагрева полем сверхвысокой частоты (СВЧ). Внутри корпуса размещен сосуд 3, выполненный из диэлектрического материала (например, трансформаторной бумаги). Сопользуется электромагнитное поле сверхвысокой частоты (СВЧ), причем используется свойство поля СВЧ проходить через пары и газы без поглощения. Аппарат содержит корпус 1 с охлаждаемыми стенками, в котором размещен сосуд 3 из диэлектрического материала, заполненный упариваемым раствором, а также излучатель 7 энергии СВЧ. Поглощаясь в растворе, поле СВЧ нагревает его, раствор кипит и пары растворителя конденсируются на оребренной стенке. Для предотвращения нагрева конденсата между сосудом 3 и охлаждаемой стенкой установлен легкий металлический экран со щелями, которые ориентированы вдоль линий тока СВЧ и перпендикулярно оребрению, стенки. Размеры оребрения и щелей согласованы с длиной волны СВЧ- излучения так, что энергия поля не достигает конде.нсата, 1 ил. суд 3 может поддерживаться более жесткой стенкой 4, выполненной также из диэлектрического материала, например фторопласта или стеклотекстолита. Сосуд 3 стоит на перфорированной подставке 5 из металла и от- СР делен от оребренной стенки аппарата тон- Я ким металлическим экраном 6 со щелями.Экран 6 укреплен на подставке 5. Внутрь экрана 6 через стенку корпуса 1 введен выход волноводного тракта излучателя 7 СВЧ энергии с длиной волны Х в свободном пространстве. Сверху аппарат закрыт металлической крышкой 8, а снизу - днищем 9 со сливным патрубком. Корпус снабжен охлаждаемой рубашкой 10. Размеры ширины ребер 2, их расстояние друг от друга, ширина щелей экрана 6, расстояние ближайших щелей друг от друга и расстояние от экрана до ребер увязаны с дли 1577802ной волны Х СВЧ излучателя следующими соотношениями: ширина ребер 2 не менее 1/ /4 Х, расстояние между ближайшими ребра, ми не более 1/4 Х, расстояние от внутреннего края ребер до экрана 6 не более 1/2 Х; ширина щелей в экране 6 не более 0,1 Х.Кроме того, направления ребер и щелей ориентированы взаимно перпендикулярно и согласованы с типом СВЧ-колебаний, возбуждаемых излучателем в экране 6 следующим образом; щели в экране 6 ориен, тированы вдоль линий тока СВЧ, возбуж, даемого излучателем в экране 6,Аппарат работает следующим образом, Заполняют упариваемым раствором сосуд 3 и включают СВЧ-излучатель и охлаждение стенок. Излучатель формирует внутри экрана 6 стоячую волну СВЧ-поля. Поле СВЧ, поглощаясь в растворе, нагревает его, раствор кипит и испаряется. Пары растворителя через щели в экране 6 проходят к охлаждаемой стенке корпуса 1 аппарата. Здесь пары конденсируются и стекают вниз через перфорацию в подставке 5 к слив- ному патрубку днища 9, Благодаря указанным соотношениям длины волны Х с размерами ребер и щелей и взаимная ориентация их с направлением токов СВЧ в экране 6 энергия электромагнитного поля не распространяется за пределы экрана 6 и нагревает конденсат на стенках корпуса аппарата.По мере упаривания уровень раствора в сосуде 3 поддерживают доливанием (патрубок подачи раствора не показан). Выпаривание продолжают до тех пор, пока кубовый остаток не достигнет вязкости густой сметаны или большей. После этого подачу раствора прекращают и дальнейшим нагреванием сушат кубовый остаток до твердого состояния. После этого выключают нагрев, через крышку 8 сосуда извлекают сосуд 3 с твердым остатком и вместе с сосудом ( па кет из тра нсформатор ной бумаги) вывозят на сжигание или другую утилизацию,Поясним выбор размеров и ориентаций щелей в экране 6 и ребер 2.Известно, что при расположении узких шириной не более 0,1 Х щелей в резонаторе (или волноводе) СВЧ вдоль лийий тока в его стенках энергия поля не излучается из этого резонатора. Это обстоятельство и использовано в ковстркции аппарата Однако этот эффек- выполняется тем .учис, чем ближе рас, гэиваемый резонатор к идеальному.г ".:му, в которомкартина воляивв гствусг р гс етиой. В применяемом резон:и рс, из-за его явной нерегулярности вдоль оси и изменения его свойства со временемиь мере накопления твердых остатков в сосуде 3 диэлектрическая проницаемость нагрузки резоиатора изменяется), часть энергии может уходить5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 за пределы экрана 6. При этом поляризация уходящего поля обязательно перпендикулярна оси щели, Это обстоятельство использовано в конструкции аппарата для предотвращения утечек из щелей. Перпендикулярно щелям на расстоянии от них, не превышающем 0,5 Х (на этом расстоянии поляризация не может сильно измениться и наоборот при увеличении этого расстояния поляризация уходящего поля может значительно измениться), расположены металлические пластины, т. е. ребра 2. При таком расположении пластины являются отражающими для поля в щелях. Расстояние между пластинами не должно превышать 1/4 Х. В противном случае, т. е. при расстоянии между пластинами более 1/4 Х, такая конструкция может быть возбуждена полем щели и между пластинами возможно распространение поля как по волноводу. Предотвращению этого обстоятельства служит размер ширины пластин, т. е. ребер 2. При глубине ребер 2, превышающей 1/ Х, поле, даже если оно будет возбуждаться между ребрами полем щели, не сможет распространиться далее 1/4 Х, так как волновод такой ширины и при таком возбуждении является закритическим, т. е. распространение волны по нему не возможно. Таким образом, ориентация щелей ребер с указанными размерами является препятствием для электромагнитного поля и в то же время они пропускают пар из зоны испарения к охлаждаемой стенке.В приведенном примере конструкции аппарата излучатель 7 формирует радиальный тип колебаний поля внутри цилиндрического экрана 6, при этом линии электрического тока в его стенках направлены вдоль образующей поверхности цилиндра. В данном случае применены щели в экране, расположенные так, как показано на чертеже.Однако возбуждение поля возможно и дру гими путями. Например, если возбуждающую петлю излучателя оставить на этом же месте, но повернуть на л/2 и поставить ее ось параллельно оси цилиндра аппарата, то в экране будет возбужден другой тип колебаний (аксиальный). При этом типе колебаний электрические токи в стенках экрана 6 текут перпендикулярно образующей цилиндра и щели в экране 6 необходимо расположить вдоль по окружностям цилиндра, т, е. перпендикулярно току, как это показано на чертеже. Следовательно, ребра 2 на охлаждаемой стенке аппарата необходимо расположить вдоль образующей цилиндра аппарата.Возможен также ввод энергии СВЧ в аппарат не коаксиальным волноводом, как в предыдущих двух примерах, а любым другим, например цилиндрическим, прямоугольным, диэлектрическим и др. При этом также могут быть возбуждены в экране 6 и аксиальные и радиальные типы колебаний.1577802 Формула изобретения 1 О 15 20 25 Составитель А. НикитинРедактор Н, Горват Техред А. Кравчук Корректор М. ПожоЗаказ 1872 Тираж 563 ПодписноеВНЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР1 3035, Москва, Ж - 35, Раугвская наб., д. 45Г 1 ронзводственно-издательский комбинат с 11 атент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Однако, при любом способе ввода энергии СВЧ и при любом возбужденном типе колебаний располагают щели в экране 6 по линиям тока СВЧ в его стенках, а ребра 2 перпендикулярно щелям и соблюдают все указанные соотношения размеров. При этом обеспечиваются минимальные утечки СВЧ-энергии и резонатора и исключается проникновение СВЧ-поля к охлаждаемой стенке аппарата.При испытаниях аппарата применялись два магнетрона общей выходной мощностью 1 кВт на частоте 2450 МГц, т. е. 1=12,2 см. Ширина щелей экрана 6 составляла 0,5 см, расстояния между ребрами 3 см, ширина ребер 3,5 см, расстояние от экрана до внутреннего края ребер 4 см. Выпаривался кубовый остаток метилхлороформа, загрязненного фоторезистом. Аппарат работал с производительностью 14 л/ч по регенерированному растворителю при потребляемой из сети электроэнергии 2,4 кВт. Это в 2,8 раза выше по производительности и одновременно на 0,6 кВт меньше по энергоемкости в сравнении с прототипом. Таким образом, если за единицу эффективности аппарата принять величину производительности (в л/ч) на единицу электрической мощности (в к Вт), потребляемой из сети, то предлагаемый аппарат более чем в три раза эффективнеепрототи па,Аппарат выпарки и сушки кубовых остатков, содержащий металлический корпус с размещенным в нем сосудом из диэлектрического материала с кубовым остатком и нагреватель, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, аппарат снабжен металлическим экраном со щелями, размещенными между сосудом и корпусом, рубашкой охлаждения и ребрами, расположенными на внешней и внутренней стенках корпуса соответственно, нагреватель выполнен в виде сверхвысокочастотного излучателя, выход волноводного тракта которого размещен внутри экрана, а щели расположены вдоль линий тока сверхвысокой частоты и перпендикулярно ребрам, при этом ширина щелей не превышает одной десятой доли от длины волны излучателя, ширина ребер составляет не менее четверти длины войны, расстояние между соседними ребрами не превышает четверти длины волны, а расстояние между ребрами и экраном не превышает половины длины волны излучателя.