Выпарной электродный аппарат

3427 А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (1 3150 В ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОР СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО делАм изОБРетений и ОтнРытий У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский ордена Октябрьской Революции и,ордена Трудового КрасноГо Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова(56) 1, Авторское свидетельство СССР445441, кл. В 01 О 1/06, 1974,2, Авторское свидетельство СССР Р 613759, кл. В 01 О 1/10, 1974.3. Авторское свидетельство СССРР 621356, кл. В 01 О 1/00, 1974. (54)(57) 1. ВЫПАРНОЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ АППАРАТ, содержащий греющую камеру а электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упар нного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу иэ диэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю раствооную камеру с патрубком подачи исходного раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения его надежной работы и сниженич энергозатрат за счет предотвращения образования кристаллов в ни;ней части аппарата, растворная камера снаб-. жена распределителем раствора, выполненным в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной трубы.2. Аппарат по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я .тем, что циркуляционная труба снабжена соплом Лаваля, установленным на ее нижнем конце, 10 б 342735 Изобретение относится к аппара-,там, предназначенным для концентрирования растворов, содержащихтвердую фазу и способных к кристаллизации.Известен выпарной аппарат, содержащий вертикальный корпус и разРмещенные в нем плоскопараллельныеэлектроды, трубу, размещенную пооси прямоугольного сечения, и электроды, установленные в трубе на ее 10нижнем конце. В аппарате исходныйраствор подается в верхнюю частьмежтрубного пространства 1 3.Однако в аппарате при выпаривании кристаллизующихся растворов ирастворов, содержащих твердуюфазу, происходит забивка нижнейчасти аппарата, его днища твердофазными продуктами, что увеличиваетгидравлическое сопротивление контурациркуляции, приводит к излишнимэнергетическим затратам, неустойчивой работе аппарата и остановкеего,Известен также выпарной аппаратэлектродного типа, содержащий греющую камеру, выполненную в видеустановленных по оси в чередуюцемся порядке трубчатых электродови межэлектродных изоляторов равногодиаметра 23. ЗОВ этогл аппарате для нормальнойи эффективной работы необходим замкнутый циркуляционный контур либос выносной циркуляционной трубой,либо с выносной греющей камерой.Наличие выносного циркуляциснногоконтура требует дополнительныхэнергетических и материальных затрат, так как увеличивается путьдвижения циркулирующей жидкости, 40что приводит к повышенному расходуматериалов и излишним затратам энергии на преодоление потерь на трение и местные сопротивления в контуре циркуляции. Наличие выноснойциркуляционной трубы (или греюцейкамеры ) увеличивает тепловые потери в окружающую среду, что связанос повышением энергетических затрат на производство единицы продукции. Нижняя часть циркуляционногоконтура, как и в предыдуцем случае,также забивается твердофаэными продуктами.Известен выпарной аппарат электродного типа, содержащий греюцуюкамеру с электродами, подключенныйк ее верхней части сепаратор спатрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубкомподачи исходного раствора 3 1.Недостаток известного аппаратасостоит В том, что при подаче холод ного раствора снизу аппарата в егонижнюю растворную камеру происходитсистематическое образование, кристаллов, которые прижимаются движущимся сверху раствором по центральной циркуляционной трубе, нарушаяустойчивый, бесперебойный режимработы греющей камеры электродноготипа и всего аппарата в целом.Цель изобретения - обеспечениенадежной работы аппарата и снижениеэнергетических затрат за счет предотвращения образования кристаллов внижней части аппарата.Поставленная цель достигаетсятем, что в выпарном электродном аппарате, содержащем греющую камеру сэлектродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубкамиотвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубуиз диэлектрика, установленную пооси грвющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачиисходного раствора, растворнаякамера снабжена распределителем раствора, выполненным в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной трубы.При этом циркуляционная трубаснабжена соплом Лаваля, установленным на ее нижнем конце.Наличие в нижней растворной камере для ввода исходного раствораперфорированного полого коническогораспределителя и сопла Лаваля в циркуляционной трубе полностью предотвращает выпадение кристаллов засчет. быстрого выравнивания темпера-.тур исходной холодной смеси, подаваемой на подпитку снизу в аппаратчерез конический распределитель, иупаренного раствора, движущегосяпо центральной циркуляционной трубе.Температура раствора в нижней частиаппарата выравнивается вследствиетурбулизации потока исходного раствора, поступающего через патрубокподпитки и перфорированный конический распределитель, и потокомупаренного раствора, проходящегочерез сопло,Твердая фаза в виде продуктовкоррозии продуктов реакций раствора с материалом аппарата, попадающая через центральную циркуляционную трубу в нижнюю часть аппарата,взмучивается" и выносится из ниж.ней части турбулизированным потокомупаренного раствора, выходящего изсопла и попадаюцего на перфорированный конический распредЕлитель,обеспечивая снижение энергетических затрат и исключая полностьюзабивку аппарата в его нижнейчасти.На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид,1063427 Аппарат электродного типа содержит греющую камеру 1, выполненную в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатых электродов 2 и изоляторов 3, се- . ,паратор 4 и центральную циркуляционную трубу 5 с соплом Лаваля 6, состоящим из диффузора 7 и конфузора 8. Нижняя растворная камера 9 для ввода исходного раствора снабжена распределителем 10 исходного раствора в виде перфорированного конуса и патрубком 11 подачи исходного раствора. Аппарат снабжен соответственно патрубками 12 и 13 для вывода упаренного раствора и содержащейся в нем твердой фазы и отвода вторичного пара. Сепаратор содержит брызгоотделитель 14. Патрубок 11 может служить для слива раствора из аппарата в случае его остановки для смотра или ремонта. Потребляемая мощностьВт Плотностьтока наэлектродахА/и Скоростьраствора,м/с Аппарат Ток,АПримечание 0,088 0,71 20 440 Забивка нижнейчасти твердойфазой и кристалламиТвердая фаза икристаллы отсутствуют 154 0,25 0,153 П ри м е ч а н и е, .Концентрация выпариваемого никеля 43, температуракипения раствора 103 С, температура исходного раствора 25 С, объемный расход раствора 0,0156 м 3/с,начальная концентрация сернокислого никеля 20 мас.Ъ. Аппарат работает следующим образом.Исходный раствор поступает через патрубок 11 в нижнюю растворную камеру 9, снабженную перфорированным коническим распре. - делителем 10, установленным навстречу движущемуся раствору, подхватывается циркулирующим раствором, ускоренно вытекающим из сопла 6 по поверхности перфорированного конического распределителя 11, и попадает в пространство между электродами 2 греющей камеры и трубы 5, поступая в сепаратор 4, ,В греющей камере за счет проходящего по раствору переменного тока выделяется необходимое тепло для выпаривания и раствор концентрируется. Упаренный раствор удаляется через патрубок 12. Циркуляция раствора в аппарате достигается за счет разности плотностей в циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в межтрубном пространстве. Из сепаратора 4 раствор поступает в центральную циркуляционнуютрубу 5, а затем через диффузор 7,в котором поток ускоряется, проходит через нормальное сопло-конфузор5 8 навстречу перфорированному коническому распределителю 10. Образующийся вторичный пар удаляетсячерез сепаратор 4, брызгоотделитель 14 и патрубок 13.10 Величина скорости раствора, выходящего из сопла, зависит от соотношения диаметров входного се-чения длинного диффузора, диаметрациркуляционной трубы и диаметра15 короткого конфузора сопла, углараскрытия струи и соотношения высот длинного диффузора и короткогоконфузора сопла.В опытах угол раскрытия верхнего диффузора изменяется в пределах 14-21 причем для Э ) 50 мм,д , 20 мм. Общая высота короткогоконфузора меньше или равняется ОВысота длинного диффузора большеили равняется Р . Для исключенияотрыва струи от выходного закругления конфузора-сопла в широкомдиапазоне нагрузок по жидкой фазенижнюю часть конфузора выполняютс профилем нормального сопла,когда выходная сходящаяся частьобразована дугами окружностей двухрадиусов г -- О/5 и г 2 - - д/3, а также цилиндрическая часть диаметромд и длиной 0,3 д . Сопло располагают от перфорированного конусана расстоянии 0,3-0,5 Р .Результаты работы аппаратов электродного типа с нижней растворной камерой для ввода исходного раствора,40 снабженной перфорированным коническим распределителем, и центральнойциркуляционной трубой, нижний конецкоторой оканчивается соплом (2),и выпарного аппарата электродного45 типа с центральной циркуляционнойтрубой без сопел и нижней растворнойкамеры 1 1 представлены в таблице,Филиал П г.ужгоро В качестве выпариваемого раствора использовали раствор сернокислого никеля.Из. результатов таблицы видно, что в аппарате электродного типа с нижней растворной камерой, снабженной пер форированным коническим распределителем для ввода исходного раствора и центральной циркуляционной трубой, нижний конец которой оканчивается соплом, твердой фазы в нижней части О аппарата не наблюдалось, скорость раствора была выше в 1,74 раза, а общая потребляемая мощность снизилась в 2,85 раза по сравнению с аппаратом, в котором отсутствовала ниж няя растворительная камера и сопло на конце центральной циркуляционной трубы, С гидродинамической точки зрения в предлагаемом аппаратепульсации раствора отсутствовали,работа была стабильной, устойчивойи бесперебойной. Таким образом, в предлагаемом аппарате исключается забивка ниж-, ней части аппарата продуктами твердой фазы, что обеспечивает устойчивую, бесперебойную и надежную работу аппарата, снижаются общие энергетические затраты за счет исключения местных сопротивлений, обуславливаемых образованием твердой фазы. НИИПИ Заказ 10399/ираж 688 Подписное