Теплообменный аппарат кипящего слоя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1) М. Кп.С 02 Р 1/10 Е 28 С 3/10 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54). ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ КИПЯЩЕГО СЛОЯ Изобретение относится к опресне- нию воды и может быть использовано для производства пресной воды изморских или соленых континентальных вод.Известно устройство для опреснения воды, содержащее нагревательную камеру с насадкой, конденсатор, конденсационную камеру, примыкающую к нагревательной камере и обеспечивающую подогрев насадки, устройство для ввода раствора и теплоносителя Г 1. Недостатком этого устройства является то, что для его работы требуются значительные энергетические затраты, идущие на нагреватель для предварительного нагрева раствора, и на работу компрессора.Известен аппарат со взвешенным слоем насадки, разделенный перегородкой на две камеры,.между которыми имеется средство для перемещениянасадки 2 1.Недостатками этого устройства являются большие энергетические затраты, связанные с процессом выпаривания. воды иэ раствора и дальнейшим процессом конденсации в охлаждающем устройстве. Цель изобретения - повышение производительности аппарата при обработке растворов солей за счет поддержания психрометрической разности температур.Указанная цель достигается тем,что теплообменньтй аппарат кипящегослоя, содержащий камеры нагревания иохлаждения, заполненные инертнойнасадкой, устройство для перемещения насадки между камерами и замкнутый воздуховод, соединяющий обе камеры, снабжен распределителем раствора, установленным в камере нагре вания, и конденсатором, установленным между камерами, при этом воэдуховод подключен одним концомк камере охлаждения, а другим - к днищукамеры нагревания.20На фиг. 1 изображен предлагаемыйаппарат, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3вид сверху на фиг. 2.Теплообменный аппарат кипящегослоя содержит камеры нагревания 1.и охлаждения 2, заполненные насадкой 3, распределительные решетки 4и 5, перегородку 6 с отверстием 7для перемещения насадки между камерами 1 и 2, распределитель растворав виде перфорировацной трубы В, установленный в камере нагревания, патрубок 9 для подвода воздуха, патрубок 10 для отвода воздуха, воздухсвод 11, соединяющий верхнюю частькамеры охлаждения с днищем камерынагревания, конденсатор 12, снабженный пластинами 13 с прямоугольнымивыступами 14, выполняющими функциюкаплеуловителя, теплообменные пластины 13 делят конденсатор на каналы15 для прохода вспомогательного потока воздуха и каналы 16 для прохода основного потока воздуха, которые связаны с патрубками 10 и 17. Каналы 15 со стороны камеры 2 охлаждения и каналы 16 со стороны камеры 1 нагревателя заглушены припомощи прокладок.Предлагаемое устройство для опреснения воды работает следующим образом.Варукцый воздух (общий поток) через цатрубок 9 и распределительную решетку 4 поступает в камеру 2 охлаждения, где происходит контакт между общим потоком воздуха и подвикной насадкой 3, выполненной в виде насыпного слоя. В результате этого теплообмена насыпной слой становится кипящим, а общий поток воздуха охлаждается без изменения влагосодеркания. Далее, пройдя распределительную решетку 5, общий поток воздуха разделяется ца два потока основной и вспомогательный.Основной поток воздуха поступает в каналы б конденсатора 12, а вспомогательный поток воздуха, пройдя воздуховод 11 и распределительную решетку 4, поступает в камеру 1, Здесь, в результате контакта вспомогательного потока воздуха с подвижной насадкой 3 в виде насыпного слоя последний становится кипящим насыпным слоем, который в камере нагревания предварительно смачивают рассолом из перфорированной трубы 8.В камере 1 при контакте вспомогательного потока воздуха с подвижной насадкой 3 происходит тепло- и массообмен, в результате которого за счет психрометрической разности температур вода из смоченного рассолом насыпного слоя насадки испаряется во вспомогательный поток воздуха, а насадка в свою очередь охлаждается до температуры мокрого термометра вспомогательного потока воздуха, поступающего в камеру 1. Охлажденная насадка 3 через отверстие 7 стенки б перемещается, например, цри помощи различных переточных устройств из камеры 1 в камеру 2.В камере 2 охлаждения подвижцан насадка 3 за счет теплообмена с общим потоком воздуха нагревается и перемещается опять в камеру 1 цагре 50 55 60 6 г 5 10 15 20 25 30 35 40 45 вания, а общий поток вОздуха за счетконтактного теплообмена с подвижнойнасадкой 3 приобретает температурупоследней, т.е, охлаждается до температуры мокрого термометра вспомогательного потока воздуха, поступающего в камеру 1.Таким образом, теперь на выходеиз камеры 2 охлаждения, при деленииобщего потока воздуха на основнойи вспомогательный, оба последнихимеют температуру более низкую, чемтемпературу наружного воздуха. Атак как предварительно охлажденныйвспомогательный поток воздуха вновьпоступает в камеру 1 нагревания,где он контактирует со смоченнойрассолом подвижной насадкой 3 в виде кипящего насыпного слоя, то последний теперь охлаждается до температуры мокрого термометра, предварительно охлажденного вспомогательного потока. В свою очередь болеехолодная подвижная насадка 3 охлаждает общий поток воздуха в охладительной камере 2 на большую величину, а, следовательно, опять понижается температура мокрого термометравспомогательного потока воздуха,поступающего в нагревательную камеру и соответственно температура подвижной насадки 3 в этой камере ит.д, Пределом охлаждения общего потока воздуха является температураточки росы наружного воздуха,Таким образом, тепло от общегопотока воздуха из камеры 2 охлаждения переносится подвижной насадкой3 в камеру 2 нагревания, откуда оноуносится вспомогательным потокомвоздуха, который здесь нагреваетсядо температуры, близкой к температуре наружного воздуха, и увлажняетсядо величины относительной влажности,близкой к 100.Вспомогательный поток воздуха,насыщенный влагой, пройдя камеру 1нагревания, через распределительнуюрешетку 5 поступает в каналы 15 конденсатора 12,Здесь вспомогательный поток воздуха предварительно освобождается от капель рассола в прямоугольном выступе 14 теплообменных пластин 13, выполняющих функции каплеуловителя, Каплеулавливание происходит за счет многократного изменения направлениядвижения вспомогательного потока воздуха, омывающего поверхность тепло- обменных пластин 13,Таким образом в конденсаторе 12 происходит поверхностный теплообмен между охлажденным основным потоком воздуха, проходящим через каналы 16 и близким к насыщению вспомогательным потоком воздуха, проходящим чеоез каналы 15. А так как температураохлажденного основного потока воздуха всегда ниже температуры точки росы вспомогательного потока воздуха, то из последнего в каналах 15 начинает конденсироваться влага (пресная вода), которую направляют потребителю, а основной и вспомогательный потоки воздуха через патрубки 10 и 17 выбрасываются в атмосферу.Таким образом, по сравнению с известным устройством для опреснения воды, в предлагаемом, устройстве представляется возможным значительно снизить энергетические затраты, уменьшить вес, габариты и стоимость устройства за счет природной психрометрической разности температур и за счет интенсификации процессов тепло- и массопереноса при использовании перемещающегося насыпного слоя. ,Так, для получения 0,51 кг пресной воды в предлагаемом устройстве необходимо затратить 50 Вт энергии, в ,то время как в известном устройстве для получения 0,51 кг пресной воды необходимо затратить в 7 раз больше энергии, а с учетом энергетических затрат на конденсацию в предлагаемом устройстве энергозатраты уменьшаются в 8-10 раз. Такое снижение энергозатрат при предельном количест.ве пресной воды на выходе являетсядоюдной существенным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными.5Формула изобретенияТеплообменный аппарат кипящегослоя, содержаций камеры нагревания10и охлаждения, заполненные инертнойнасадкой, устройство для перемецения насадки между камерами и замкнутый воздуховод, соединяюций обе камеры, о т л и ч а ю ц и й с я тем,что, с целью повышения его произво 15 дительности при обработке растворовсолей за счет поддержания психрометрической разности температур, онснабжен распределителем раствора,установленным в камере нагревания,и конденсатором, установленным между камерами, при этом воздуховодподключен одним концом к камере охлаждения, а другим - к днищу камерынагревания.25 Источники информации,принятые во вниман е при экспертизе1. Патент США Р 3822192,кл, 203-49, 1974.2. Романков П.Г. и Рашковская Б.С.Сушка во взвешенном состоянии. Л.,962211 0 сип 3 ни щеяныцК г,Г Составитель Е. Сотниковадактор А, Власенко Техред М,Надь Корректор Г.Реет одписно аказ лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проект/5/32 ВНИИПИ Госу по делам 035, МоскваТираж 981 рственного комитет зобретений и откры (-35, Раушская наб СССРйд, 4/